세포 내 분자 머쉰

세포 내 분자 머쉰

www.youtube.com/watch?v=QHHrph7zDLw

 

우리 몸은 대략, 앞에 소개된 저, 놀랍고 놀라운 신세계와 같은 세포 약 100조개가 살아, 움직이는 경이적인 존재이다. 

 

이 중 하루에 500억~700억개의 세포가 스트레스를 받거나, 손상을 받거나, 아니면 단지 노화되어 죽어 나가며, 새로운 세포가 그 만큼 또 만들어진다.

 

이론적으로는 뇌 세포를 제외하고 우리 몸은 약 3개월에 한 번씩, 내 예전의 몸을 이루던 세포들과는 완전히 다른 새로운 세포들로 대체된다.

 

당신이 이 글을 읽고 있는 바로 이 순간에도 수 억 개의 세포들이 분화되어(mitosis, 유사분열) 새로운 세포가 만들어 지고 있다. 어떻게, 세포가 분화하여 새로운 세포가 되는가? 일단, 2중 나선 구조 DNA에서 시작해 보자.

 

2중 나선 구조의 DNA를 똑바로 펴면 이런 그림이 된다. Sugar-phosphate(糖燐酸, 당인산) 기본 형태이다.

 

 

이 DNA를 복제하는 것이 첫 번째 일이다. DNA 이중 나선(나사 못 형태의 빙글 빙글 돌아가는 선이 두 가닥으로 된 이중 나선 구조)를 풀어내며 한 가닥 DNA로 만들어내는 

작은 단백질 덩어리를 헬리케이스(Helicase)라 부른다.

 

 

 

이 과정의 결과물은 원자 몇 개의 굵기(nm, 10억분의 1m)의 가느다란, 수 cm 길이 (원자 수 천만 개가 일직선으로 나열된)의 DNA 실 가닥이 만들어진다.

 

 

이렇게 만들어진 실이 엉키지 않도록 히스톤(Histones)이라는 단백질이, 실패 역할을 해 DNA를 감아나간다.

 

이렇게 히스톤으로 감겨진 DNA 실 타래들은 염색질(染色質, Chromatin)이라 불리는 거대한 DNA 실타래 복합체 형태로 모아지게 된다.

 

크로마틴은 우리 몸 세포 중 가장 거대한 단백질 분자 복합 구조체이다.

 

이렇게 거대한 크로마틴 단백질 분자 복합체 표면을 감싸는 단백질들이 달라붙으며 하나의 염색체가 만들어진다.

 

 

 

이것이 크로마틴이 모인 염색체(染色體, Chromosome)이다.

 

 

위에까지가 컴퓨터 시뮬레이션 영상 모습이라면 아래 사진은 실제 염색체의 현미경 관찰 사진이다.

 

이 염색체가 분할하는데 포유류는 수 시간 정도가 소요된다. 적도 근방을 중심으로 둘로 나뉘기 시작하고 있다.

 

모든 것이 순조로우면 이 염색체는 두 개의 동일한 염색체로 나뉜다.

 

서로 완전히 동일한 복제 염색체로 나뉘게 된다.

 

사진은 단순해 보여도 이 과정은 엄청나게 복잡하고 정교하다.

 

 

하나의 염색체 경우를 들여다 보자.

 

 

하나의 염색체 마다 아주 가느다란 실(microtubule) 다발로 연결되어 있다.

 

이 실의 연결 부위, 붉은 색 부위를 카이네토코어(동원체, 動原體)라 부른다.

 

 

카이네토코어에 마이크로튜블 다발이 연결되어 있는 모습이다.

 

카이네토코어는 물리적으로 실의 장력, 을 감지하여 분할 시기를 알게 된다.

 

 

분할 준비가 완료된 (붉은색에서 초록색으로 바뀐) 염색체 단백질 분자들이 이동 준비를 마치고 가느다란 마이크로튜블 위를 따라 이동을 시작한다.

 

마이크로튜블을 따라 DNA 단백질들이 마치 로봇이 걸어 다니듯, 기계적으로 이동하고 있다.

 

 

보라색 파란색 녹색 다리들이 마치 로봇과 같이 한 걸음 한 걸음 마이크로튜블 위를 걸어가듯 이동한다.

 

이 일은, 바로 지금 이 순간에도 1초 동안 수십 억 수십 조 번 놀랍도록 정교하게 움직이며 우리 세포들을 만들어 가고 있다.