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Peroxisome

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Peroxisome

Peroxisome은 사실상 모든 진핵세포에 존재하는 소형 막 소기관으로, 산소를 활용하는 산화 반응의 주요 장소이다. 이름은 주요 반응 부산물인 과산화수소(H₂O₂, hydrogen peroxide)에서 유래했다.

기본 구조

Fig 12-43. 간 세포의 peroxisome 전자현미경 사진. 진한 결정성 봉입체(paracrystalline core)는 주로 urate oxidase로 구성된다.

  • **단일막(single membrane)**으로 둘러싸인 소포 형태
  • 내부에 catalase, urate oxidase 등의 산화 효소가 고농도로 집중됨
  • 일부 세포(예: 간 세포)에서는 효소가 결정성 봉입체(crystalloid core)를 형성하여 전자현미경에서 뚜렷하게 관찰됨
  • 다른 organelle과 달리 이중막 구조를 갖지 않으며, DNA나 자체 리보솜을 보유하지 않음 — 모든 단백질은 핵 유전자로 암호화되어 수입됨

세포 유형에 따른 다양성

Peroxisome은 세포 유형과 환경에 따라 효소 구성과 기능이 달라질 수 있는 unusually diverse organelle이다.

  • 포유류 간·신장 세포: detoxification 효소 풍부
  • 식물 잎 세포: 광호흡(photorespiration) 참여, 인접한 chloroplast와 물질 교환
  • 발아 중인 씨앗: 지방을 당으로 전환하는 glyoxylate cycle 수행 → glyoxysome이라 불림
  • 메탄올에서 성장하는 효모: 메탄올 산화를 위해 peroxisome이 대량 증가
  • 지방산에서 성장하는 효모: β-oxidation을 위해 peroxisome이 크게 증가

진화적 기원

Peroxisome의 기원은 아직 완전히 확립되어 있지 않지만, 일반적으로는 secretory·endocytic pathway를 구성하는 막 시스템의 특화된 분기로 여겨진다. 한 가설에 따르면, 광합성 세균이 대기 중 산소 농도를 높이기 시작했을 때 독성 산소를 처리하기 위해 peroxisome의 전신이 생겨났다는 것이다. 이후 미토콘드리아가 발달하면서 에너지 생산과 연결된 많은 산화 반응을 대체하였고, peroxisome은 미토콘드리아가 대체하지 않은 산화 반응들을 담당하게 되었다.

미토콘드리아·엽록체와 달리 peroxisome은 이중막이 없고 독자적인 게놈을 갖지 않으므로, 내공생 기원보다는 endomembrane system 기원으로 보는 것이 더 유력하다.

기능 및 단백질 수입

기능 상세 및 단백질 수입 메커니즘은 별도 노트 참조:

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