# 콜라겐의 세포 내 운송의 분자 메커니즘 - 탈(脱)유비퀴틴화 효소 USP8에 의한 운송 제어 -

콜라겐은 포유동물에서 가장 많이 존재하는 단백질이며 세포외기질의 대부분을 차지한다. 뼈와 진피에 다량 함유된 Ⅰ형 콜라겐과 기저막을 구성하는 Ⅳ형, Ⅶ형 콜라겐 등이 있으며 뼈와 장기를 형성하는데 있어 세포의 발판으로서 중요한 역할을 담당하고 있다. 또 잘 알려진 것처럼 화장품, 식품, 가죽제품 등 다양한 분야에 이용되는 천연재료이기도 하다.

콜라겐의 생합성은 우선 세포의 소포체에서 폴리펩 타이드로서 α 사슬이 합성된 후에 소포체에서 3개의 α 사슬이 서로 결합해 나선 구조를 형성함으로써 프로콜라겐이 된다. 다음으로 엑소사이토시스(exocytosis) 경로를 통해 세포 밖으로 분비된 후에 말단이 프로테아제에 의해 제거되어 콜라겐 분자가 되며 콜라겐 분자끼리 집합해 콜라겐 섬유가 형성된다. 많은 콜라겐 섬유가 다시 집합해 거대한 섬유를 형성하는 경우도 있다.

그림1 COPII 소포를 통해 소포체로부터 골지체로의 단백질 운송

이같이 콜라겐의 생합성 구조는 오래 전부터 많이 연구됐으나 상세한 분자 메커니즘은 아직도 불분명한 점이 많다. 특히 ‘소포체에서 형성된 프로 콜라겐이라는 거대 분자가 어떤 분자 메커니즘을 통해 세포 밖으로 분비되는지’에 대해서는 세포생물학의 오랜 수수께끼로 남아 있다.

일반적으로 소포체에서 합성된 분비 단백질의 대부분은 COPII 소포라고 불리는 세포 내 소포에 적재되고 소포체로부터 골지체(Golgi body)로 운송된다(그림1). COPII 소포는 COPII 코트 단백질(coat protein)이라는 피복 단백질에 의해 코팅된 막 소포(膜小胞)이다. COPII 코트 단백질로는 Sec13, Sec23, Sec24, Sec31 등이 알려져 있다. 이러한 단백질이 소포체 막에 집합해 다량체를 형성하면 소포체 막이 만곡(湾曲)해 분비 단백질을 내부에 포함한 COPII 소포가 형성되어 소포체 막으로부터 출아(出芽)한다.

프로콜라겐도 COPII 소포를 통해 운송되는 것으로 생각되고 있다. 그러나 크기로 볼 때 프로 Ⅰ형 콜라겐은 약 300nm, 프로 Ⅳ형 콜라겐은 약 400nm의 길이인 것에 비해 전형적인 COPII 소포는 직경이 60~70nm이 어서 프로콜라겐을 적재할 수가 없다. 따라서 프로콜 라겐을 운송하기 위한 ‘큰 COPII 소포’가 존재한다고 가정하고 있었다¹⁾²⁾. 그러나 그 실체는 거의 밝혀지지 않았다.