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Jun 07, 2023

세포에서 새로운 소기관이 발견되었습니다

하버드 대학 연구진이 장 내부의 새로운 세포소기관을 발견했습니다.

하버드 대학교 연구자들은 초파리의 내장 세포 내부에서 새로운 세포 소기관을 발견했습니다. 모든 과학 분야에서 가장 잘 연구된 동물 중 하나인 초파리의 놀라운 발견입니다.

새로운 세포소기관은 생명에 필수적인 대사산물인 인산염을 비축합니다. 부족에 직면하면 세포막 구조의 핵심 구성 요소인 인지질 형태로 저장소를 방출합니다.

Rebekka Wild는 Nature의 Gemma Conroy에게 "이것은 실제로 동물 세포에서 인산염 저장을 발견한 최초의 연구 중 하나입니다."라고 말했습니다. 프랑스 국립 연구 기관인 Center national de la recherche scientifique의 구조 생물학자인 Wild는 이번 연구에 참여하지 않았습니다.

"정말 신난다."

연구자들은 초파리의 내장 세포 내부에서 새로운 세포 소기관을 발견했는데, 이는 과학에서 가장 많이 연구된 모델 중 하나입니다.

세포 소기관이란 무엇입니까?소기관은 장기와 유사한 세포 내 구조입니다. 특정 작업을 수행하는 특수 구성 요소로, 심장, 폐, 간이 몸 전체에 작용하는 것처럼 전체 세포가 기능할 수 있도록 해줍니다.

생물학 수업에서 배운 내용 중 일부를 기억하실 것입니다. 핵은 유전암호를 저장합니다. 미토콘드리아는 세포에 전력을 공급합니다. 편모는 세포가 이리저리 헤엄칠 수 있게 해줍니다. 그러나 기본적으로 현미경이 발명된 이후로 우리가 얼마나 오랫동안 세포를 연구해왔음에도 불구하고 우리는 지난 겨울에 발견된 후각 뉴런 내부의 세포를 포함하여 새로운 세포 소기관을 계속해서 발견하고 있습니다.

Nature 지에 발표된 이 연구를 수행한 록펠러 대학의 유전학자 Charles Xu는 이것이 세포 내부에 여전히 숨어 있는 미스터리를 보여줄 것이라고 말했고, Norbert Perrimon의 Harvard Medical School 연구실의 박사 과정 학생은 Conroy에게 말했습니다.

"아름다움은 거기에 있습니다. 우리가 그것을 발견하기를 기다리고 있습니다."

우리를 위한 포스: 인산염은 우리의 생리학에서 여러 가지 중요한 역할을 합니다. 이는 치아를 튼튼하게 만드는 법랑질 및 기타 물질의 핵심 구성 요소이며, 뼈의 광물화를 담당하고, 세포막, DNA, RNA 및 단백질의 중요한 부분입니다.

Xu는 세포 소기관 사냥을 시작한 것이 아닙니다. 그는 초파리의 조직 ​​재생을 조절하는 인산염의 역할을 연구하고 싶었다고 Conroy는 보고했습니다.

이를 위해 연구팀은 초파리에 포스포노포름산(phosphonoformic acid)을 먹였는데, 이는 세포에서 인(인산염이 파생되는 물질)의 흡수를 방해합니다. 연구자들이 세포를 조사했을 때, 이 공급을 차단하면 세포 생산이 증가한다는 사실을 발견했습니다.

PXo체라고 불리는 세포 소기관은 생명에 필수적인 전해질 저장소 역할을 합니다.

이유를 알아내기 위해 Xu와 동료들은 인산염이 유전자 발현에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다. 그들은 인산염 감지 단백질을 생성하기 위해 포유동물에서 발견되는 유전자와 유사한 PXo라는 유전자에 전화를 걸었습니다. 인산염 수준이 낮으면 PXo의 발현이 감소하여 세포 분열이 급증합니다. 반대로, PXo가 단백질을 과발현하도록 조작했을 때 분열 속도가 느려졌습니다.

연구팀은 추적을 위해 PXo 단백질에 형광 표지를 붙였고, 이것이 세포 내부의 신비한 구조와 관련되어 있음을 발견했습니다.

Xu는 Conroy에게 "이것들은 꽤 눈에 띄었고 우리는 그것이 무엇인지 궁금했습니다."라고 말했습니다.

새로운 소기관: 면밀히 조사한 결과, 연구팀은 여러 막 층으로 구성된 타원형 구조를 발견했으며, PXo 단백질은 그 막 사이에서 인산염을 보호합니다. PXo체라는 이름이 붙은 이 소기관은 인산염을 세포막 구성에 사용하는 인지질로 바꿉니다.

초파리의 인산염 섭취가 줄어들자 PXo 몸체가 터져 인지질이 쏟아져 나오고 세포 분열을 방해하는 스트레스 신호가 촉발되었습니다. (세포 생산의 증가는 인산염 수준을 시도하고 안정화시키는 방법일 수 있다고 Xu는 Conroy에게 말했습니다. 아이디어는 더 많은 세포가 갑자기 떠다니는 인산염을 더 많이 흡수할 수 있다는 것입니다.)

이번 발견은 인간을 포함한 다른 동물의 인산염 저장 세포 소기관에 대한 검색을 촉발할 수 있습니다. 더 많은 연구를 통해 세포 소기관이 세포의 생명에 어떻게 적응하는지, 다른 세포와 어떻게 상호 작용하는지, 시간이 지남에 따라 어떻게 변하는지를 알 수 있습니다.