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treadmilling

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Treadmilling

Treadmilling은 actin filament의 plus end에서는 subunit이 추가되고, 동시에 minus end에서는 subunit이 소실되는 현상이다.12 이는 ATP 가수분해가 만들어내는 plus/minus end의 critical concentration 차이에서 비롯된다. Treadmilling은 세포의 lamellipodia 기반 세포 이동의 핵심 메커니즘이다.34

원리: T형과 D형의 임계 농도 차이

Fig 16–11. (A) Plus end의 terminal subunit은 항상 ATP-bound(T형), minus end는 ATP 가수분해가 더 빨라 ADP-bound(D형) 상태. (B) Free subunit 농도가 Cc(T)와 Cc(D) 사이일 때 treadmilling 발생.

ATP-actin(T형)은 critical concentration Cc(T)가 낮아서 polymerization되기 쉽고, ADP-actin(D형)은 Cc(D)가 높아 depolymerization되기 쉽다.

Plus end는 성장이 빠른 쪽으로 terminal subunit이 항상 T형으로 유지되지만, minus end는 가수분해 속도가 성장 속도를 초과하여 D형으로 유지된다.

따라서 free subunit 농도 C가 Cc(T) < C < Cc(D) 조건일 때:

  • Plus end: 중합 → 성장
  • Minus end: 탈중합 → 수축5
  • Filament의 subunit이 plus에서 minus로 흐르는 treadmilling 발생

세포 내 가속화

세포 내에서는 in vitro보다 filament half-life가 훨씬 짧다(in vitro ~30분 vs. 비근육 세포 ~30초). 이는 cofilin이 ADP-actin filament에 선택적으로 결합하여 depolymerization을 수십 배 가속하기 때문이다.

Footnotes

  1. 2022 기말 6번 — actin filament 길이는 일정하나 subunit이 계속 붙고 떨어지는 현상: treadmilling. 정답 ②. ↩

  2. 2025 기말 12번 — Treadmilling이 ATP 가수분해에 의존하며(③ 오답), critical concentration이 plus/minus end에서 다르다(④ 오답)는 내용이 정답 선별에 활용됨. ↩

  3. 2023 기말 14번 — actin nucleation 이후 treadmilling으로 이어지는 과정에서, plus end의 빠른 중합(Cc(T) < C)과 minus end의 탈중합(C < Cc(D)) 메커니즘이 정답 근거로 활용됨. ↩

  4. 2023 기말 15번 — capping protein이 +end를 차단하면 treadmilling이 중단되고 minus end 탈중합이 우세해져 필라멘트가 단축된다는 내용이 정답 근거로 활용됨. ↩

  5. 2022 기말 8번 — ②번 선지: capping protein이 plus end를 차단하면 minus end에서만 subunit 추가/소실이 가능하다는 내용을 확인하는 문장(Cc(T) < C < Cc(D) 조건에서 minus end 탈중합). ↩

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