심장 세포가 뛰는 내부의 미세한 튜브는 충격 흡수 장치처럼 작동합니다.

최첨단 현미경을 사용하여 과학자들은 심장 세포가 박동하는 동안 내부를 들여다보면서 충격 흡수 장치처럼 구부러졌다가 다시 모양으로 돌아가는 튜브형 구조를 드러냈습니다. 자세한 내용은 이제 사이언스(Science)에 게재됩니다. 각 심장 근육 세포 내부에는 미세소관이라고 불리는 작은 구조가 있습니다. 펜실베이니아주 페렐만 의과대학(Perelman School of Medicine) 연구진은 고해상도, 고속 현미경을 사용하여 오랫동안 매우 뻣뻣하다고 여겨졌던 이러한 동적 필라멘트가 각 세포 수축의 힘에 의해 휘어졌다가 원래 길이와 형태로 되돌아오는 것을 관찰했습니다. 동영상은 건강한 심장 박동의 메커니즘과 심장 세포의 비정상적 경직이 어떻게 심장 질환에 영향을 미칠 수 있는지에 대한 신선한 통찰력을 제공합니다.

심장 근육의 완전한 수축은 단 10분의 1초 만에 일어납니다. 이 영상은 실시간으로 보여줍니다. (이미지: 펜실베이니아 대학교 페렐만 의과대학 Ben Prosser 박사 연구실)

미세소관은 구조적 지지를 제공하고 세포 내 화물을 운반할 때 세포의 움직임을 허용합니다. 과학자들은 살아있는 심장 세포 내에서 움직이는 모든 부분을 관찰하기 위해 노력해 왔으며, 그 정확한 역할과 기능은 약간 미스터리로 남아 있습니다. 또한 심장 근육의 완전한 수축이 단 10분의 1초 안에 일어나는 것도 도움이 되지 않습니다.

위: 휴식 중인 심장 근육 세포의 미세소관. 하단: 박동하는 심장 근육 세포에서 수축된 미세소관. (이미지: 펜실베이니아 대학교 페렐만 의과대학 Ben Prosser 박사 연구실)

공동 저자인 벤자민 프로서(Benjamin Prosser)와 그의 동료들은 설치류에서 채취한 심장 세포의 내부 활동을 포착할 수 있었습니다.

그들은 미세소관이 이전에 가정했던 것처럼 단단한 막대가 아니라 대신 구부러지고 부러지지 않고 압력을 견딜 수 있는 유연한 필라멘트라는 것을 발견했습니다.

연구자들은 또한 미세소관이 휘어질 수 있는 정도가 티로신으로 알려진 화학 그룹에 달려 있다는 사실도 알아냈습니다. 이 화학물질을 제거하자 미세소관이 더 많이 휘어져 심장 세포의 수축이 더 어려워졌습니다.

이는 심장 근육이 두꺼워진 환자를 포함하여 특정 형태의 심장 질환에 대한 신약 개발로 이어질 수 있는 중요한 통찰력입니다.

[과학]

위: 슬로우 모션 비디오에서는 미세소관(파란색으로 표시)이 수축하는 모습을 보여줍니다. (이미지: 펜실베이니아 대학교 페렐만 의과대학 Ben Prosser 박사 연구실)