Chemical Inhibitors of Actin and Microtubules

세포골격 필라멘트를 안정화하거나 불안정화하는 화학물질들은 세포 내에서 각 필라멘트의 역할을 연구하는 강력한 도구이다. 이 약물들은 세포골격 필라멘트가 역동적 평형(dynamic equilibrium) 상태에서 기능한다는 것을 보여주며, 특히 분열 중인 세포를 우선적으로 사멸시키는 특성 때문에 항암 치료에도 응용된다.

Table 16–1 Chemical Inhibitors of Actin and Microtubules

Chemical	Effect on filaments	Mechanism	Original source
Actin
Latrunculin	Depolymerizes	Binds actin subunits	Sponges
Cytochalasin B	Depolymerizes	Caps filament plus ends	Fungi
Phalloidin	Stabilizes	Binds along filaments	Amanita mushroom
Microtubules
Taxol (paclitaxel)	Stabilizes	Binds along filaments	Yew tree
Nocodazole	Depolymerizes	Binds tubulin subunits	Synthetic
Colchicine	Depolymerizes	Caps both filament ends	Autumn crocus

Actin 저해제

세 약물 모두 actin 세포골격에 극적인 변화를 일으키고 세포에 독성을 나타내며, 이는 actin 필라멘트의 기능이 필라멘트와 actin monomer 사이의 역동적 평형에 의존함을 보여준다.

Latrunculin은 해면동물(sponge)에서 유래하며 actin subunit에 직접 결합하여 중합(polymerization)을 방해한다. Cytochalasin B는 진균(fungi) 유래 산물로 actin 필라멘트의 plus end에 결합하여 더 이상 subunit가 추가되지 못하도록 막는다 (→ capping protein 참조). Phalloidin은 독버섯 Amanita에서 분리된 독소로, actin 필라멘트 측면 전체에 결합하여 탈중합(depolymerization)을 억제하고 필라멘트를 안정화한다. 형광 표지 phalloidin은 세포 내 actin 필라멘트를 시각화하는 표준적인 실험 도구로 사용된다.

Microtubule 저해제

Microtubule의 중합 또는 탈중합을 방해하는 약물들은 살아있는 세포에서 microtubule 조직에 빠르고 광범위한 영향을 미친다. 중합 저해제(nocodazole, colchicine)와 탈중합 저해제(Taxol) 모두 유사분열 방추사(mitotic spindle)의 올바른 기능에 microtubule dynamics가 필수적이기 때문에 분열 세포를 우선적으로 사멸시킨다 (→ microtubule dynamics).

Colchicine은 가을 크로커스(autumn crocus)에서 유래하며 tubulin subunit에 결합하여 필라멘트 말단을 cap한다. Nocodazole은 합성 약물로 tubulin subunit에 결합하여 중합을 억제한다. **Taxol(paclitaxel)**은 주목나무(yew tree)에서 유래하며 microtubule 측면에 결합하여 탈중합을 방지하고 중합을 촉진한다. Taxol은 특히 유방암과 폐암 치료에 널리 사용되며, 다른 항암제에 저항성을 보이는 종양에도 효과적인 경우가 많다. 단, 골수, 장, 모낭 등 정상적으로 빠르게 분열하는 세포에도 독성을 나타낸다.