17. 세포 밖으로

세포 부착 , 세포 연접 , 세포 밖의 구조들

여러 세포들이 모여서 조직을 이루게 되고 , 이를 통해서 다세포 기관은 복잡한 구조를 가지게 된다 .

다세포 생물이 어떻게 조립되어 있는지 이해하기 위해서는 세포 사이의 연결이나 , 세포와 세포 사이의 부착 , 세포에 붙어 있는 세포 외부의 구조에 대해 먼저 이해할 필요가 있다 .

세포의 막단백질 , 세포 외부 구조에 부착되어 있는 분자 구조 등이 세포들 사이의 연접과 부착에 관련되어 있다 .

동물세포의 세포외 기질 (extracellular matrix) 은 매우 다양한 구조로 되어 있고 세포분열 , 세포의 분화 , 세포의 부착과 같은 다양한 세포 내외의 처리과정에 중요한 역할을 한다 .

막단백질이 세포 - 세포 부착을 매개한다 .

많은 부착단백질은 막관통단백질이다 . 이웃하는 세포의 막관통단백질과 상호작용하여 다른 세포와 부착할 수 있다 .

부착 단백질의 종류에는 면역글로불린 상과 단백질(immunoglobulin superfamily; IgSF), 카데린 (Cadherin), 셀렉틴 , 인테그린 이 있다 .

부착단백질은 이웃하는 세포의 표면에 존재하는 리간드와 결합한다 .

면역글로불린 상과 단백질 (immunoglobulin superfamily; IgSF), 카데린 (Cadherin) 단백질은 동족친화성 상호작용 (homophilic interaction) 을 한다 ,

셀렉틴 , 인테그린 단백질은 이종친화성 상호작용 (heterophilic in-teration) 을 한다 .

세포 부착 단백질

세포 부착 단백질 (cell adhesion molecule; CAM) 은 면역글로불린 상과 (Immunoglobulin superfamily; IgSF) 에 포함되는 단백질이다 .

거대한 상과에 포함되는 단백질들은 고리 모양으로 아주 잘 특성화되어 있는 영역을 가지고 있고 , 이는 항체를 구성하는 고리와 아주 흡사하기 때문에 이름이 붙여졌다 .

N-CAM(neural cell adhesion molecule) 같은 CAM 은 동족친화적으로 인접한 세포의 CAM 과 고리 모양의 영역을 통해 상호작용한다 .

N-CAM, L1-CAM 은 태아의 신경세포의 성장과 신경세포의 다발을 이루는데 중요하다 .

카데린 (cadherin)

카데린 (cadherin) 은 대부분의 동물세포의 세포막에서 발견되는 부착 당단백질이다 .

CAM 과 달리 카데린은 세포간 인식이나 세포간 부착에 기능을 하는데 있어서 칼슘이 필요하다 . 칼슘이온은 카데린에 결합하여 구조를 안정화 시키고 부착을 매개한다 .

카데린은 특징적으로 세포 외부 영역에 구조적으로 비슷한 일련의 도메인들이 나열 ( 혹은 반복 ) 되어 있다 .

카데린은 태아 발생과정에서 매우 중요하다 . 세포들이 단단하게 부착되어 배아가 발생하는데 중요한 역할을 한다 .

탄수화물군은 세포 - 세포 인식과 세포 - 세포 부착에서 중요하다 .

렉틴 (lectin) 은 인접한 다른 세포의 표면에 노출되어 있는 특이적인 당이나 당 서열에 결합함으로써 , 세포 - 세포 부착을 촉진시킨다 .

셀렉틴 (selectin) 은 백혈구가 혈관의 내피세포나 혈소판과 상호작용하는데 중요한 역할을 한다 . 염증반응이 일어날때 백혈구의 초기 부착은 백혈구 표면의 셀렉틴과 내피세포 표면의 탄수화물군의 결합으로 시작된다 .

적혈구막의 당지질에 존재하는 특정한 탄수화물 곁사슬에 의해서 인간 혈액형을 A, B, AB, 0 형으로 결정한다 . 탄수화물 곁사슬을 항체가 인식하게 되면 적혈구가 응집되기때문에 수혈관계가 형성된다 .

세포 - 세포 연접

다세포 생물은 장기간 동안 세포들끼리 연합하여 조직이나 기관을 구성하는데 이러한 연합은 두 세포가 가까워져 세포막이 닿는 부분이 특이적 구조를 갖는데 이것을 세포 - 세포 연접 (cell-cell junction) 이라고 한다 .

동물세포에 잘 알려진 세포 - 세포 연접에는 부착연접 , 밀착연접 , 간극연접이 있다 .

식물세포의 세포벽에서 일어나는 세포기질연락사(plasmodesmata) 는 세포간 연접과 비슷한 기능을 한다 .

부착연접은 인접한 세포를 서로서로 연결해 준다

부착연접 (adhesive junction) 은 세포들을 조직으로 연결함으로써 , 세포들이 하나의 단위체로서 작용할 수 있게 한다 . 세포골격을 세포 표면에 고착시키는 역할로 조직의 완전한 보존과 기계적인 스트레스를 견딜수 있도록 한다 .

부착연접은 세포내 부착 단백질 (intracellular attachment pro-tein) 과 카데린 (cadherin) 의 두종류의 단백질을 포함한다 .

카데린을 매개로 하는 부착연접은 액틴과 상호작용을 하며 이를 접착연접 (adherens junction) 이라 한다 .

접착연접간 거리는 20~25 nm 정도이며 주로 상피세포에 분포한다 .

접착연접은 세포의 측면막의 정상 말단 가까이에서 세포를 둘러싸는 연속된 띠를 형성한다 .

접착연접은 세포의 표면과 세포골격 사이를 붙여준다 .

데스모솜 (desmosome) 은 조직에서 인접하는 세포 사이에 존재하는 아주 강력한 접착점으로 단추와 같다 .

데스모솜이 존재하기 때문에 조직은 구조적으로 강력하고 단단해질수 있으며 조직이 하나로 기능할수 있고 스트레스에 저항할수 있다 .

데스모솜을 형성하기 위해서는 데스코콜린 (desmocollin), 데스모글레인 (desmoglein), 데스모플라킨 (desmoplakin), 플라코글로빈 (plakoglobin) 등의 많은 단백질들이 필요하다 .

데스모솜을 형성하기 위한 연결 단백질들이 없을 경우 신체에 심각한 문제들이 발생한다 .( 심장이상 , 자가면역반응 , 펨피거스(pemphigus) )

밀착연접은 세포층을 가로지르는 분자의 이동을 막는다

장에 존재하는 세포의 경우에는 소화관을 통하여 흘러가는 액체가

신체의 내부로 들어가는 것을 막아야 한다 . 그래서 상피세포는 그들을 밀착시켜서 봉할 수 있는 특성화된 구조가 필요한데 밀착연접 (tight junction) 이 기능을 수행한다 .

밀착연접은 인접한 세포의 세포막들 사이에 공간이 전혀 없다 .

밀착연접은 각 세포의 측면 정단부 둘레로 연속된 띠를 형성한다 . 띠를 통해 인접한 세포 사이에 존재하는 밀착연접은 강력한 장벽을 형성한다 .

밀착연접은 세포들이 융기부를 따라 네트워크를 형성된것 처럼 연결되어 있다 . 융합된 융기는 세포사이 공간을 제거하여 인접한 세포가 봉인될수 있고 유액이 세포사이의 공간을 지나는 것을 확실히 막을 수 있다 .

밀착연접은 세포막 내에 있는 단백질이나 지질이 측면으로 이동하는 것을 막는다 . 이를 통해 상피세포의 극성을 유지할 수 있게 한다 . 상피세포의 극성화 (polarized) 를 통해서 세포가 기능적으로 조직화 될수 있도록 한다 .

간극연접은 세포 사이에서 직접적인 전기 , 화학적 소통을 허용한다 .

간극연접 (gap junction) 은 두 세포의 세포막이 붙어 있는 부분에

존재하고 , 이를 통해 친밀한 접촉이 일어난다 .

간극연접을 통해서 이온이나 작은 분자들이 통과될 수 있고 , 인접한 세포들 사이에서 직접적인 전기적 , 화학적 소통이 일어난다 .

동물세포의 세포외 기질

동물세포에서 세포외 기질 (extracellular matrix; ECM) 은 여러 조직들에서 매우 다양한 형태로 존재한다 .

뼈조직 , 연골조직 , 결합조직이 대표적인 세포외 기질에 해당된다 .

세포외 기질은 콜라겐 (collagen) 이나 탄력소 (elastin), 프로테오글리칸 (proteoglycan), 피브로넥틴 (fibronectin) 과 라미닌 (laminin) 의 3 가지 종류의 물질들로 이루어져 있다 .