ver.2 39번 (22학번 ver.2 단독 복기)
문항 출처
22학번 ver.2 복기에서만 확인된 문항. 2023 문제지의 번호와 대응 여부 불명확.
발문
세포질에서 미토콘드리아 기질(matrix)로 단백질이 수입되는 과정에서 각 단계별로 필요한 에너지원을 포함하여 설명하시오. (서술형)
관련 내용
해설
미토콘드리아 Matrix 단백질 수입 과정 (에너지원 포함):
[준비 단계] 세포질 — 에너지: 불필요(수동 인식)
- 합성된 단백질의 N-말단 **MTS(matrix targeting sequence)**를 세포질 chaperone(Hsp70, Hsp90)이 인식
- Chaperone이 단백질의 비정상적 응집 및 접힘을 방지하며 미토콘드리아 표면으로 안내
- 에너지: ATP (chaperone 활성 유지에 필요, 그러나 이 단계는 준비 단계)
[1단계] 외막 통과 — TOM complex — 에너지: 없음(수동)
- Tom20·Tom22가 MTS를 인식
- Tom40 채널을 통해 외막 통과 → IMS 공간으로 진입
- 에너지: 불필요 (농도 구배 또는 전기화학적 구배에 의한 수동 이동)
[2단계] 내막 통과 — TIM23 complex — 에너지: 막전위(Δψ)
- IMS의 Tim50이 MTS를 인식 → Tim23 채널로 안내
- 내막을 통과하는 데 **막전위(Δψ, ~-180 mV, 내부 음성)**가 양전하 MTS를 전기적으로 matrix 방향으로 당김
- 에너지: Δψ (membrane potential)
[3단계] 완전 수입 — mtHsp70 — 에너지: ATP
- Matrix의 **mtHsp70 (Tim44에 고정)**이 수입 중인 단백질 사슬을 반복적으로 잡아당김(ratchet mechanism 또는 power stroke)
- 각 주기마다 ATP 가수분해 에너지 소모
- 단백질이 완전히 matrix 내로 당겨짐
[마무리 단계]
- MPP (Matrix Processing Protease): MTS를 절단하여 성숙 단백질 생성
- mtHsp60/Hsp10: 단백질의 올바른 최종 접힘 보조 (ATP 소모)
에너지원 요약:
| 단계 | 에너지원 |
|---|---|
| 세포질 chaperone | ATP |
| TOM 통과 | 불필요 |
| TIM23 통과 | 막전위 (Δψ) |
| mtHsp70 완전 수입 | ATP |
| mtHsp60 접힘 | ATP |