ER Network
분류 : SER, RER
smooth ER과 rough ER은 서로 연속적으로 연결되어 있음. 나아가 nucleic envelope의 내외막과 연결되어 있음. 따라서 내부는 세포질 외부와 topologically identical.
Rough ER
- 표면에 리보솜이 결합되어 있음.
- Sheet 형태가 cisternae를 이룸. 20-30nm width lumenal space
- 단백질 분비 기능이 활발한 세포에서 매우 발달
- e.g. Exocrine cells of the pancreas는 전체 막의 60%가 Rough ER
- Stacks of flattened cisternae.
- Lumenal space has 20-30nm width
기능
- protein synthesis(특히 secreted proteins)
- membrane synthesis(SER에서 합성된 lipid가 합쳐져 membrane 생성되어 소낭 형태로 단백질 배출)
Smooth ER
- 리보솜이 없어 매끈한 모양
- fine tubule network. diameter 30-60nm
- 지질 합성 및 대사를 담당
- 모든 세포에는 RER에서 Golgi apparatus_MOC로 proteins와 lipids를 운반하는 소낭이 출아하는 ‘Transitional ER’형태의 Smooth ER이 존재함.
기능
- steroid hormone synthesis
- Hepatocyte(간세포)에서
- Lipoprotein(지질단백질)1 생성 : 지질 성분 합성하여 혈류로 보낼 준비를 함.
- 해독작용 : Cytochrome P450 효소군을 통해 수용성이 낮은 약물이나 유해 화합물을 수용성으로 변형시켜 소변이나 담즙으로 배출하게 한다.
- 저장 및 방출 : 세포질의 칼슘 농도 조절
- 근육세포에는 Sarcoplasmic reticulum(근소포체)라는 특수한 활면소포체가 있어 칼슘이온의 방출과 재흡수를 통해 근육의 수축과 이완을 조절
- Organelle Contact Sites
- Mitochondria, plastid, endosome, plasma membrane과 접촉하여 lipids, metabolites의 수송이 활발함.
Figure 12-15
(A) Rough ER in Pancreatic Exocrine Cell (췌장 외분비 세포)
- Produces and secretes large amounts of digestive enzymes daily.
- Cytosol filled with tightly packed sheets of ER membrane studded with ribosomes.
- Outer nuclear membrane (continuous with ER) is also studded with ribosomes.
(B) Smooth ER in Steroid‐Secreting Cell
- Testosterone‐secreting Leydig cell in the human testis.
- Abundant smooth ER for steroid hormone synthesis.
(C) 3D Reconstruction of Liver Cell ER
- Rough ER: Stacks of flattened cisternae, lumenal space 20–30 nm wide.
- Smooth ER: Connected to rough ER cisternae; fine tubule network, diameter 30–60 nm.
- ER lumen shown in green.
(D) Tomographic Reconstruction in Yeast Cell
- Membrane‐bound ribosomes visible on both flat sheets and tubular regions of varying diameter.
- Demonstrates ribosome binding to ER membranes of different curvatures.
Membrane Contact Sites(MCSs)
Figure 12-16
(A) Region of a mouse embryonic fibroblast showing a mitochondrion that is closely apposed by sections of ER (black brackets). (B) Yeast cell showing a section of the ER that is closely juxtaposed with the plasma membrane (white bracket.
보이는 것
mitochondria와 plasma membrane과 같은 다른 막과 맞붙어 있다. 이는 lipid exchange, signaling, organellle communication을 membrane fusion 없이 할 수 있게 함.
HOW?
단백질 다리(Protein Tethers)의 역할 두 막 사이에는 ‘테더링 단백질(Tethering proteins)‘들이 다리 역할을 하며 두 소기관을 붙잡아둡니다. 이 단백질들은 막을 합치지는 않으면서도, 거리를 일정하게 유지시켜 물질이 이동하기 최적의 환경을 만듭니다.
지질 수송 단백질(Lipid Transfer Proteins, LTPs) 지질은 소수성(기름기)이라 수용성인 세포질을 혼자 가로질러 갈 수 없습니다. 이때 LTP라는 특수한 단백질이 활동합니다. 작동 원리: LTP는 내부에 지질을 담을 수 있는 소수성 주머니를 가지고 있습니다. 이동 방식: 한쪽 막(예: ER)에서 지질을 낚아채 주머니에 넣은 뒤, 아주 짧은 거리(MCS)를 가로질러 반대편 막(예: 미토콘드리아)에 직접 전달합니다. 장점: 소낭(Vesicle)을 만들어 이동하는 방식보다 훨씬 빠르고 효율적입니다.
직접적인 신호 전달 및 이온 교환 막이 붙어 있으면 신호 전달 분자들이 확산될 거리가 짧아져 응답 속도가 매우 빨라집니다. 칼슘() 전달: ER은 칼슘 저장소입니다. 미토콘드리아와 접촉한 부위(MAM, Mitochondria-Associated Membranes)를 통해 칼슘을 직접 쏴주면, 미토콘드리아는 이를 받아 에너지(ATP) 생산을 조절합니다. 지질 대사 조절: ER 막의 효소가 접촉된 다른 막(예: 세포막)의 인지질 구조를 직접 변경하여 신호 전달 체계(예: PI4P 수치 조절)를 제어합니다.
Enriched for proteins involved in communication or transport of key metabolites between the juxtaposed membrane.
Microsome
소포체가 다른 구성요소와 복잡하게 얽혀 연구하기 어려워 보이지만 Microsome은 여전히 ER과 동일한 기능을 하였기에 연구하기 쉬웠음. 세포를 Homogenization2했을 때 ER은 조각으로 부서졌다가 밀봉되어 작은 소낭을 형성한다. 이를 microsome이라 함.
- 이때 Rough microsome은 리보솜 부착으로 고밀도, Smooth microsome은 저밀도이다. 원심분리로 이 둘을 분리한다.
- Smooth microsome도 SER에서 온 것, Golgi apparatus_MOC에서 온 것, Endosome, Mitochondria 등등 출처가 다양한데, 이도 단백질 함량 차이를 바탕으로 분리할 수 있다.
Figure 12-17
The isolation of purified rough and smooth microsomes from the ER.
- Two fractions form due to different densities:
- Rough microsomes – Higher density (due to ribosomes)
- Smooth microsomes – Lower density (no ribosomes)
- Electron Micrographs
- Rough microsome fraction: Many vesicles studded with ribosomes; derived from rough ER.
- Smooth microsome fraction: Ribosome‐free vesicles, mainly from smooth ER, Golgi cisternae, and other organelles.
