세포 하나는 4,200만 개의 단백질 분자로 구성된다?

(Yeast cells expressing proteins that carry green and red fluorescent tags to make them visible. Credit: Brendan Ho)

 작은 세포 하나도 사실 엄청나게 많은 분자가 모여서 구성된 유기체라고 할 수 있습니다. 여기에는 수많은 단백질은 물론이고 당, 지질, 기타 물질이 포함되어 있습니다. 하지만 구체적으로 세포 하나를 구성하는 분자의 숫자를 알아내는 일은 쉽지 않았습니다. 세포마다 크기가 다른 것은 물론 각각의 분자의 숫자와 종류 역시 제각각이어서 이를 레고 블럭처럼 해체해서 숫자를 세기 어려웠기 때문입니다. 

 토론토 대학의 그랜트 브라운 교수 (Grant Brown, a biochemistry professor in the University of Toronto's Donnelly Centre for Cellular and Biomolecular Research)가 이끄는 연구팀은 효모(yeast)를 이용해서 얼마나 만은 숫자의 단백질로 구성되어 있는지를 연구해 저널 Cell Systems에 발표했습니다. 

 연구팀이 효모를 선택한 이유는 이미 DNA가 코딩하는 단백질의 종류가 모두 알려져 있고 (6000개 정도) 상대적으로 분석이 쉽기 때문입니다. 물론 그렇다고 단백질의 숫자를 세기가 쉬운 것은 아니지만, 연구팀은 효모를 분해해서 효모 하나에는 4200만개의 단백질이 있다는 결론을 얻었습니다. 

 대부분의 단백질은 분자량 1000-10000 사이에 있었으며 일부 단백질은 매우 풍부해 숫자가 50만개 이상인 반면 어떤 단백질 분자는 매우 숫자가 작아 10여 개에 불과했다고 합니다. 물론 단백질의 크기와 숫자는 세포 내에서의 단백질의 기능에 따라 크게 달라지는 것은 물론 환경에 따라서도 변할 것이기 때문에 절대적인 수치라고는 할 수 없지만, 상대적인 참고치는 될 수 있을 것입니다. 

 작은 세포 하나라도 사실 그 안은 수우주라고 불러도 좋을 만큼 복잡한 공간입니다. 수많은 단백질과 물분자, 미네랄, 지질 및 당류가 함께 어우러져 복잡한 기능을 수행하는 작은 화학 공장의 모습은 그 자체로 하나의 세상이라고 할 수 있을 것입니다. 

 참고 

 Cell Systems (2018). www.cell.com/cell-systems/full … 2405-4712(17)30546-X

 https://phys.org/news/2018-01-simple-cell-million-protein-molecules.html#jCp