퍼옥시좀은 어떻게 이분법을 통해 증식하나요?
세포네 공생을 통해서 이중막을 갖고 있는 미토콘드리아와 엽록체와는 달리 퍼옥시좀우 세포가 원래 가지고 있던 세포 소기관인데 어떻게 독립적으로 이분법을 통해 증식할 수 있는 것인지 궁금합니다.
퍼옥시좀이 미토콘드리아나 엽록체와 달리 자체 DNA가 없는데도 이분법으로 증식이 가능한 것은 기존 퍼옥시좀의 막이 확장되고 분열하는 독특한 메커니즘을 통해 이루어지기 때문입니다.
이런 메커니즘은 세포질에 존재하는 특정 단백질들의 도움을 받아 진행됩니다.
이 과정은 PEX11 단백질에 의해 기존 퍼옥시좀 막이 확장되고 길어지는 것으로 시작되는데, 확장된 막으로 세포질에서 합성된 새로운 퍼옥신 단백질들과 지질들이 유입되면서 퍼옥시좀의 크기가 커집니다. 마지막으로, DRP1 단백질과 같은 분열 관련 단백질들이 퍼옥시좀의 중간 부분을 쥐어짜는 힘을 가해 두 개의 딸 퍼옥시좀으로 분리합니다.
이러한 방식은 미토콘드리아나 엽록체처럼 자체 DNA를 이용해 증식하는 것과는 근본적으로 다른 방식이죠.
퍼옥시좀은 핵의 유전 정보에 따라 세포가 필요로 할 때마다 그 수를 능동적으로 조절하며 증식하기 때문에, 세포의 대사 상태에 맞춰 효율적으로 기능을 수행할 수 있는 것입니다.
안녕하세요.
네, 질문주신 것처럼 퍼옥시좀(peroxisome)이 독립적으로 이분법(fission)으로 증식할 수 있는 이유는, 미토콘드리아·엽록체처럼 외부에서 들어온 세포가 아니라 원래 진핵세포 내부에서 형성된 소기관이지만, 특정 단백질 기구와 막 성분을 스스로 갖추고 있어서 분열 가능하기 때문인데요, 퍼옥시좀은 엔도심바이오시스(세포 내 공생) 기원 소기관이 아니라, 원래 진핵세포의 소포체(ER)에서 발생한 것으로 봅니다. ER 막 일부가 퍼옥시좀 전구체 소기관으로 budding(싹틈) → 필요 단백질과 효소를 채워 완전한 퍼옥시좀을 형성하게 되는데요 즉, 처음부터 세포 내부의 막계(endomembrane system) 일부였기 때문에 세포핵과 유전적으로 완전히 연결되어 있고, 자체 DNA는 없습니다. 즉 퍼옥시좀은 DNA가 없지만, 분열 기구를 세포핵에서 유래한 단백질로 공급받는데요, 막 신장(peroxisome membrane elongation) 단계에서 Pex11 계열 단백질이 막을 길게 늘리며, 분열(fission)단계에서는 미토콘드리아 분열에도 쓰이는 다이너민 계열 GTPase(Dnm1/Drp1)가 퍼옥시좀에도 작용해 막을 조여서 잘라내며, 이 단백질들은 세포질에서 합성되어 퍼옥시좀 막에 운반·삽입됩니다. 감사합니다.
퍼옥시좀은 세포질 내의 기존 퍼옥시좀으로부터 분열을 통해 증식하며, 미토콘드리아와 일부 동일한 분열 기계를 공유합니다. 이 과정은 막 신장과 분열로 이루어지는데, 먼저 PEX11 단백질이 퍼옥시좀 막의 신장을 유도하고, 이후 DRP1(dynamin-related protein 1)과 같은 분열 관련 단백질들이 동원되어 퍼옥시좀 막을 수축시켜 최종적으로 두 개의 딸세포로 분열시킵니다. 이러한 과정을 통해 퍼옥시좀은 세포 내의 필요에 따라 독립적으로 증식합니다.