16번
발문
그림에서 왼쪽 그림과 오른쪽 그림의 차이점을 설명하시오. (서술형, 5점)
관련 내용
해설
기존 해설 오류 수정 (2026-04-19)
기존 해설은 이 그림을 “branched actin network vs linear filament”로 완전히 잘못 해석하였다. 실제 그림은 자발적 actin 중합 kinetics(A)와 핵(seed) 공급 후 중합 kinetics(B)를 비교한 것이다.
왼쪽 그림(A)은 G-actin 단량체를 임계 농도 이상으로 용액에 넣었을 때 자발적으로 일어나는 actin 중합 과정을 보여 준다. 이 과정은 세 단계로 나뉜다. 먼저 핵형성(nucleation) 단계에서는 G-actin 단량체들이 서로 충돌하여 이합체(dimer)와 삼합체(trimer)를 형성하려 하지만, 이 초기 올리고머들은 열역학적으로 불안정하여 곧 해리되기 때문에 시간이 지연되는 lag phase가 나타난다. 삼합체 이상의 크기에 도달하면 안정적인 핵(nucleus)이 형성되고, 이후 신장(elongation) 단계에서 G-actin이 핵의 양쪽 말단에 빠르게 추가되면서 F-actin이 급속히 성장한다. 마지막으로 정상 상태(steady state)에 도달하면 필라멘트에 편입된 actin의 비율이 plateau에 이르며, (+) end에서의 중합과 (−) end에서의 해중합이 동시에 진행되는 treadmilling이 관찰된다.
오른쪽 그림(B)은 실험 시작 시점에 미리 형성된 actin 필라멘트 조각(preformed filament seeds)을 추가한 경우이다. 이미 안정적인 핵이 공급되었으므로 nucleation 단계가 생략되고, lag phase 없이 곧바로 elongation이 시작된다. 흥미롭게도 최종적으로 도달하는 steady state 수준(필라멘트에 편입된 actin 비율)은 A와 동일하다. 이는 최종 평형 상태가 임계 농도(Cc)에 의해 결정되는 열역학적 성질이기 때문이며, 씨앗을 추가해도 Cc 자체가 변하지 않으므로 평형점은 바뀌지 않는다.