Structures of an Actin Monomer and Actin Filament

Actin Monomer (G-actin)

각 actin subunit은 G-actin(globular actin)이라 불리며, ATP 또는 ADP 분자를 단단히 결합하는 375개 아미노산의 폴리펩타이드이다.¹ 분자 중심의 깊은 cleft 안에 nucleotide가 결합한다.

척추동물에는 세 가지 isoform이 존재한다.

• α-actin: 근육 세포에서만 발현
• β- / γ-actin: 거의 모든 비근육 세포에서 공존

진핵생물 간 actin 아미노산 서열은 약 90% 동일할 정도로 높은 보존성을 지닌다.

Actin Filament (F-actin)

Fig 16–8. (A) actin monomer의 중심 cleft에 ATP 또는 ADP 결합. (B) 두 protofilament가 lateral contact로 결합하여 37 nm 주기로 꼬인 이중 나선. 모든 subunit이 같은 방향을 향한다. (C) 음성 염색 전자현미경 사진.

actin subunit은 극성이 있음

• 두 protofilament가 나란히 감겨 right-handed double helix 형성
• 반복 단위 pitch: 37 nm
• 직경: 8 nm²
• 모든 subunit이 동일한 방향으로 배열 → filament에 극성(polarity) 부여²
  • Plus end (barbed end): subunit 추가 속도가 빠른 쪽²
  • Minus end (pointed end): subunit 추가 속도가 느린 쪽

Filament 내 actin subunit은 ATP를 결합한 채 중합되며,³ 중합 후 서서히 ATP를 ADP로 가수분해한다. 이 ADP-actin은 depolymerization되기 쉬워 filament dynamics의 근간을 이룬다 → treadmilling 참조.

Footnotes

1. 2023 기말 14번 — G-actin이 ATP 및 Mg²⁺와 결합하여 polymerization을 일으킨다는 내용과 plus end(barbed end)/minus end(pointed end)의 성장 속도 차이가 정답 근거로 활용됨. ↩

2. 2022 기말 5번 — ②번 선지(오답): actin filament는 극성이 있으므로(plus/minus end 구별) 정답이 될 수 없음을 반증하는 문장. ↩ ↩² ↩³

3. 2025 기말 12번 — Actin monomer가 ATP 형태로 결합하며, 직경 ~8nm의 이중 나선 구조, plus end에서 중합 속도가 빠르다는 내용이 정답 ①②⑤의 근거로 활용됨. ↩