미토콘드리아는 어떻게 세포의 에너지 공장이 됐을까

[표지로 읽는 과학]

2021.02.21 09:25

                                                                사이언스 제공.

 

미토콘드리아 리보솜, 또는 미토리보솜은 미토콘드리아 내부 막에 연결돼 미토콘드리아 유전체가 암호화한 합성 단백질(노란색)의 삽입을 촉진한다. 출구 터널(청록색)에서 볼 수 있는 제어 메커니즘은 미토콘드리아 내부 막 삽입 효소 ‘OXA1L(연갈색)’에 단백질 전달을 가능케 한다.

 

이번주 사이언스 표지는 미토콘드리아가 합성한 단백질이 체내에서 어떻게 전달되는지를 구조적으로 분석한 그림이 실렸다.

 

세포 소기관의 하나인 미토콘드리아는 산소를 이용해 세포에 필요한 에너지를 생산하기 때문에 세포의 발전소로 불린다. 내부에서 특수한 단백질이 합성되며 이는 미토콘드리아 내부의 막을 통해 자유롭게 세포로 전달되지만 어떤 메커니즘으로 이같은 활동이 일어나는지는 명확하지 않았다.

 

진핵세포의 발전소로 불리는 미토콘드리아 내부에서는 전자(일렉트론)를 운반하는 체인을 구성하기 위해 미토콘드리아 내부 막을 자유자재로 통과하는 특수한 단백질이 합성되고 이 단백질 합성은 전용 미토리보솜에 의해 수행된다. 그러나 미토리보솜이 단백질 합성과 미토콘드리아 내부 막 삽입이 이뤄지는 메커니즘은 그동안 규명되지 않았던 것이다.

 

이토 유스루 스웨덴 스톡홀름대 생화학물리학과 교수 연구팀은 이같은 메커니즘의 초창기 단백질 합성 과정과 미토콘드리아 내부 막으로 단백질이 삽입되는 과정에서의 인간 미토리보솜 구조를 규명하고 국제 학술지 ‘사이언스’에 발표했다.

 

연구진은 또 미토콘드리아에서 합성된 단백질이 어떤 형태적 변화를 통해 내부 막을 자유자재로 빠져나가는지도 밝혔다. 이는 인간 미토콘드리아에서 막 단백질이 어떻게 형성되는지에 대한 분자 수준의 통찰력을 제공한다.

 

연구진은 “이번 연구결과를 통해 새롭게 합성된 단백질 전달을 활성화시키는 미토리보솜의 형태적 변화를 알 수 있게 됐다”며 “미토콘드리아 내부 막 삽입효소 OXA1L이 미토리보솜과 상호 작용을 통해 단백질 합성 및 막 전달의 메커니즘을 설명할 수 있다”고 밝혔다.

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