세포 분열이 일어날 때 핵 라민 중간섬유는 어떻게 분해가 이뤄지나요?
안녕하세요. 동물세포의 경우에는 세포 골격을 구성하는 중간 섬유 중에 핵 라민이 있고 세포 분열을 진행할 때 핵분열 과정에서 라민 중간 섬유가 분해된다고 알고 있는데 어떤 방식으로 분해가 이루어지는지 궁금합니다.
안녕하세요.
네, 말씀해주신 것처럼 동물세포에서는 핵 분열 시기에 핵 내막 아래에 존재하는 핵 라민 중간섬유가 분해됩니다. 핵 라민(lamin)은 동물세포에서 핵막의 안쪽을 지지하는 중간섬유 단백질로, 핵의 구조적 안정성과 유전자 발현 조절에도 중요한 역할을 하는데요, 그런데 세포가 분열기에 들어서면 핵막이 해체되어야 염색체가 방추사에 의해 제대로 배열되고 분리될 수 있으므로, 라민 역시 일시적으로 분해되어야 합니다. 이 과정은 단순한 단백질의 “잘림”이 아니라, 인산화에 의한 가역적 해체가 핵심 메커니즘입니다. 우선 세포가 G2기에서 M기로 진입할 때, 세포주기 조절 인자인 CDK1(cyclin-dependent kinase 1)이 사이클린 B와 결합하여 활성화되는데요, 이 활성화된 CDK1-사이클린 B 복합체가 라민 단백질을 표적으로 삼습니다. 이때 CDK1이 라민의 특정 세린/트레오닌 잔기를 인산화하며, 인산화가 일어나면 라민 단백질들 사이의 상호작용과 라민-핵막 단백질과의 결합력이 약해져, 라민 중합체(망상구조)가 해체됩니다. 즉, 라민이 분해되는 것처럼 보이지만 실제로는 단백질 자체가 분해되는 것이 아니라 망상 구조가 풀려 단량체 상태로 해체되는 것입니다. 이후에 세포분열이 끝나고 세포가 텔로페이즈와 G1기로 들어갈 때, CDK1이 불활성화되고 대신 단백질 인산가수분해효소(phosphatase)가 라민에서 인산기를 제거하며, 탈인산화된 라민은 다시 서로 결합하여 핵막 안쪽에 그물망 구조를 재형성하고, 핵막 소포들이 융합하여 새로운 딸세포 핵막을 만듭니다. 감사합니다.
1명 평가결론부터 말씀드리면 동물 세포에서 세포 분열 중 핵 라민 중간 섬유는 인산화 과정을 통해 분해됩니다.
세포 분열의 전기에, CDK와 같은 효소들이 핵 라민 단백질에 인산기를 부착시킵니다.
이 인산화 과정은 라민 단백질의 구조를 변형시키고, 단백질들이 서로 결합하는 힘을 약화시킵니다.
결과적으로 라민 필라멘트는 해체되어 개별 단량체 상태로 분리되고, 핵막을 지탱하는 구조적 지지 기능을 잃게 되는데, 이로 인해 핵막은 수많은 작은 소포체 조각들로 분해되어 사라지는 것입니다.
그리고 세포 분열이 끝난 후기에는, 탈인산화 효소가 활성화되어 라민 단백질에서 인산기를 제거합니다.
탈인산화된 라민 단백질은 다시 중합되어 새로운 두 딸세포의 핵막을 재형성하는 데 들어가게 되죠.
안녕하세요. 오현수 전문가입니다.
세포분열과정중에서 CDK1-Cyclin B kinase (인산화 효소) 가 라민의 세린 (아미노산) 잔기에 인산화를 시켜버리면, 라민 중합체가 단위체로 분해되며 핵막이 소실되는 과정으로 이해하시면 될것 같네요. 답변이 도움되었기 바랍니다. 감사합니다.
세포 분열 시 핵 라민 중간섬유는 인산화 과정을 통해 분해됩니다. 인산화 효소(kinases)가 라민 단백질에 인산기를 결합시키면, 라민 단백질의 구조가 변화하여 섬유 형태의 중합체가 해체되고 단량체로 분리됩니다. 이 과정은 핵막이 분해되는 것과 동시에 일어나며, 분열이 끝난 후에는 인산기가 제거되면서 다시 재조립되어 새로운 핵막을 형성합니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
세포분열시에 핵 중간섬유는 사이클린 의존성 키나아제에 의해서 인산화되어서
구조적인 안정성을 잃고 분해됩니다.
이 인산화 과정으로인해 핵 라민 중간섬유가 하체되면서 핵막의 분괴가 일어나고
염색체가 분리될 수 있는 환경이 됩니다.
감사합니다.