근원섬유

각각의 근섬유에는 수백 개에서 수천 개의 근원섬유(myofibril) 를 포함하고 있다. 이러한 작은 섬유들은 골격근의 기본적인 수축 단위인 근절로 구성되어 있다. 전자현미경으로 관찰하면 근원섬유는 더 작은 단위인 근절이 길게 연결된 것처럼 보인다.

 

1) 근절

광학 현미경에 의해서 골격근섬유를 살펴보면 독특한 줄무늬 모양을 갖고 있다. 특징적인 무늬로서 횡문을 나타내기 때문에 골격근을 횡문근이라고도 한다. 이러한 횡문근은 심장근 내에서도 볼 수 있다. A대로 불리는 검은 부분은 I대로 불리는 밝은 부분과 교대로 나타난다. 각각의 어두운 A대는 그것의 중심에 밝은 부분에 해당하는 H영역을 가지고 있으며 이것은 근원섬유가 이완 되었을 때에만 관찰할 수 있게 된다. H영역의 중앙부분에 는 M선이라고 하는 어두운 선을 가지고 있다. 밝은 I대는 2선 혹은 Z원판으로 알려진 검은 줄무늬에 의해서 나누어진다. 근절은 근원섬유의 기본적인 기능적 단위이며 근육의 기본적인 수축 단위이다. 각 근원섬유는 Z선 끝에서 끝으로 연결되는 수많은 근절로 이루어져 있다.

각 근절은 2개의 2선 사이에 발견되는 것을 포함하며 이 같은 순서로 되어 있다.

• I대(밝은 구역)
• H영역(A대의 중앙)
• A대의 나머지 부분
• A대(어두운 구역)
• H영역의 중앙에 있는 M선
• 두 번째 I대

 

전자 현미경을 통하여 각각의 근원섬유를 살펴보면 근수축을 담당하는 미세한 단백질세사의 두 가지 유형을 구별할 수 있다. 가는 세사는 주로 액틴으로 구성되어 있으며, 굵은 세사는 주로 마이오 신으로 구성되어 있다. 일정한 대는 이러한 세사들의 정열에 의하여 나타난다. 밝은 I대는 근절의 구역 중 단지 가는 세사들이 모여 있는 곳을 가리킨다. 어두운 A대는 굵은 세사와 얇은 세사가 모여 있는 구역을 말한다. H영역은 A대의 중앙 부분이고, 단지 굵은 세사를 가지고 있다. 가는 세사의 결핍은 인근의 A대에 비해 H영역이 보다 밝게 나타난다. H영역의 중앙부 내에 M선이 있고, M선은 굵은 세사를 위한 접합장소로서 제공 되는 단백질로 이루어져 있고, 근절 구조의 안정성을 돕는다. 단백질로 구성된 Z원판은 근절의 양쪽 끝에 나타난다. 두 가지 추가적인 단백질인 티틴과 네블린과 함께, Z원판은 가는 세사를 위한 접합 부위와 가는 세사의 안정성을 제공한다.

 

1. 굵은 세사

모든 골격근 단백질의 약 2/3는 굵은 세사의 주된 단백질인 마이오신 세사이다. 각 마이오신 세사는 전형적으로 약 200개의 마이오 신 분자들로 이루어져 있다. 각 마이오신 분자는 서로 꼬여 있는 두 가닥의 단백질 실로 이루 어져 있다. 각 가닥의 끝은 공처럼 생긴 머리모양으로 접혀지며, 이것을 마이오신 머리라고 부른다. 각각의 굵은 근 세사에는 여러 개의 이러한 머리가 포함되어 있으며, 이것은 굵은 근 세사로부터 튀어나와 근육 활동 동안 가는 근세사의 특정한 활성부 위와 상호 작용하는 교차다리를 형성한다. 티틴(titin)으로 구성된 미세한 세사섬유의 집합체가 마이오신 근세사를 종축 방향으로 안정시킨다. 티틴 필라멘트는 2원판에서 M선까지 연장되어 있다.

 

2. 가는 세사

각각의 가는 세사는 간단하게 액틴(actin) 필라멘트라고 불리지만 실제로 세 가지 다른 단백질인 액틴, 트로포마이오신(tropomuosin), 트로포닌(troponin)으로 구성되어 있다. 각 액틴 (actin) 필라멘트는 한쪽 끝이 Z선에 연결되어 있고 반대쪽 끝은 근 절의 중앙을 향해 뻗어 있으며 마이오신 근세사 사이의 공간에 놓여 있다. 액틴을 고정시켜 주는 단백질인 네블린(nebulin)은 액틴 과 함께 뻗어있으며 액틴과 마이오신의 상호 작용을 조절하는데 역할을 하는 것으로 보인다. 각 가는 세사는 마이오신 머리와 결합할 수 있는 부위를 가진다. 액틴이 세사의 줄기를 형성한다. 개개의 액틴 분자들은 구형 단 백질(G-액틴)이며, 액틴 분자로 된 가닥을 형성하기 위하여 결합 한다. 두 개의 가닥은 마치 서로 꼬인 두 줄의 진주처럼 나선 형태 로 꼬여 있다.
트로포마이오신은 관(tube) 모양의 단백질이며 액틴 가닥 주위에 꼬여 있다. 트로포닌은 더 복합적인 단백질이며 액틴 가닥과 트로 포마이오신 두 가지 모두에서 일정한 간격으로 부착되어 있다. 트로포마이오신과 트로 포닌은 칼슘과 함께 복잡한 방법으로 서로 작용하면서 근원섬유의 수축을 시작시키고 이완상태를 유지한다.