운동 단백질은 세포 내 물질 수송 입자 및 소포의 운반체로서 ATP 가수분해에 의해 생성된 화학 에너지를 사용하여 미세소관 또는 미세필라멘트를 따라 방향성 운동을 추진하는 단백질의 일종입니다. 운동 단백질은 활동 부위에 따라 두 가지 범주로 나뉩니다. 미세소관 운동 단백질에는 키네신과 다이네인, 그리고 미오신이라고도 알려진 미세필라멘트 운동 단백질이 포함됩니다.
미세소관과 미세필라멘트는 많은 세포 과정에서 매우 중요한 역할을 하며 세포의 구조를 유지하고 함께 세포골격을 형성합니다. 이들은 세포내 수송을 위한 플랫폼을 제공하고 분비 소포, 소기관 및 세포내 물질의 이동을 포함한 다양한 세포 과정에 관여합니다.
미세소관은 α- 및 β-튜불린 이합체로 중합된 긴 속이 빈 원통형으로, 외부 직경이 약 24나노미터이고 내부 직경이 약 12나노미터입니다. 미세소관은 독특한 극성을 가지고 있는데, ( ) 끝은 더 빠르게 성장하고 더 느리게 해리되고 (-) 끝은 더 느리게 성장하고 더 빨리 해리됩니다. 미세소관을 통해 이동하는 운동단백질은 키네신과 다이네인으로 구분됩니다. 키네신은 미세소관의 극쪽으로 이동할 수 있고, 디네인은 미세소관의 -극쪽으로 이동할 수 있습니다. 운동 단백질은 미세섬유 또는 미세소관에 결합하는 운동 영역과 막성 소기관 또는 거대분자 복합체에 특이적으로 결합하는 "화물" 영역을 모두 가지고 있습니다. 키네신은 길이 80nm의 막대 모양 구조로 머리 한쪽 끝에 2개의 구형 운동 영역이 있고, 다른 쪽 끝은 중쇄(kinesin Heavy Chain, KHC)와 경쇄(Kinesin Light Chain, KLC)로 구성되어 있다. 부채 모양의 꼬리는 중앙에 무거운 사슬로 구성된 막대 모양의 영역이 있습니다. 구형 머리에는 ATP 결합 부위와 미세소관 결합 부위가 있습니다.
Dynein에는 앞쪽의 막대에 의존하여 미세소관을 따라 "걷는" 두 개의 구형 중쇄 "머리"가 있습니다. Dynein 활성화 단백질은 경쇄에 화물을 적재하는 데 도움이 됩니다.
마이크로필라멘트는 액틴으로 구성된 직경 약 7nm의 섬유구조체이다. 미세소관과 마찬가지로 미세필라멘트는 더 빨리 조립되는 끝(-극)과 더 느리게 조립되는 끝(-극)을 가지고 있습니다. 물질을 운반하기 위해 미세섬유에 의존하는 운동 단백질은 미오신입니다. 분자 모양은 콩나물과 같으며 2개의 무거운 사슬과 여러 개의 가벼운 사슬로 구성되어 있습니다. 두 개의 무거운 사슬은 대부분 나선형으로 막대 모양으로 감겨져 콩나물 모양의 막대를 형성하고, 나머지 무거운 사슬은 가벼운 사슬과 함께 콩나물 꽃잎을 형성합니다. 활성화된 후 ATP를 분해할 수 있는 활성 ATPase입니다. 머리는 원섬유형 액틴을 연결하는 데 사용되며 ATP 가수분해에 의해 생성된 힘을 사용하여 섬유 필라멘트를 따라 ( ) 끝을 향해 "걷습니다"(미오신VI는 특수한 경우로 끝(-)을 향해 "걷기").
운동 단백질은 세포 활동에 매우 중요한 역할을 하며, 다양한 질병과 관련이 있다는 연구 결과도 있습니다. 예를 들어, 키네신 결핍은 비골근위축증과 일부 신장 질환의 원인입니다. 디네인 결핍은 섬모가 디네인 없이 제대로 기능할 수 없기 때문에 만성 호흡기 감염으로 이어질 수 있습니다. 미오신의 많은 결함은 질병 상태 및 유전적 증후군과 관련이 있습니다. 미오신 II는 근육 수축에 필수적이기 때문에 근육 미오신의 결함은 예상대로 근육 병리를 유발합니다. 미오신은 입체적인 속눈썹의 성장에 중요한 역할을 하기 때문에 청각 과정에 꼭 필요하며, 미오신의 단백질 구조에 결함이 있으면 유전성 난청, 비증후군성 난청이 발생할 수 있습니다.
간단한 텍스트 소개로는 현실감이 부족할 것입니다. 여기 물질 수송에 참여하는 과정을 생생하고 자세하게 시뮬레이션한 모터 단백질 소개 영상이 있습니다. 마법의 세포내 분자에 대해 더 잘 이해하게 됩니다.
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