Ribosomes are covered by a coat of flexible protein fragments

리보솜을 세포 내부의 아주 작고 첨단 기술이 집약된 공장이라고 상상해 보세요. 수십 년 동안 과학자들은 강력한 현미경(X선 결정학 및 초저온 전자현미경과 같은)을 사용하여 이 공장들의 선명한 사진을 찍으려고 노력해 왔습니다. 하지만 현미경으로 볼 때마다 이상한 문제점이 발견되었습니다. 공장의 외벽 일부가 떨어져 나간 것처럼 보였던 것입니다.

"보이지 않는 코트"
사라진 조각들은 사실 공장의 표면에 매달려 있는 유연한 단백질 꼬리들입니다. 이 꼬리들을 머리를 흔드는 강아지의 털이 숭숭 난 귀처럼 생각해보세요. 이 꼬리들은 너무 많이 흔들리고 출렁거리기 때문에, 리보솜의 사진을 찍는 카메라를 혼란스럽게 만듭니다. 결과적으로 이미지들이 이 움직이는 부분들을 "평균화"하여, 마치 그 부분이 존재하지 않는 것처럼 보이게 만듭니다. 논문에서는 이 꿈틀거리는 부분들을 "유연한 단백질 파편(Flexible Protein Fragments, FPF)"이라고 부르며, 이것들이 리보솜 주변에 우리가 지금까지 놓치고 있었던 투명하고 솜털 같은 코트를 형성하고 있다고 제안합니다.

누구의 코트가 가장 폭신할까?
연구진은 박테리아, 일반 세포(진핵세포), 그리고 세포 내 에너지 생산 공장(미토콘드리아)에서 추출한 36가지의 서로 다른 유형의 리보솜을 조사했습니다. 그들은 모든 리보솜이 이 솜털 같은 코트를 가지고 있지만, 미토콘드리아 내부의 리보솜(미토리보솜)이 가장 길고 많은 꼬리를 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 이는 마치 일반적인 스웨터와 두껍고 여러 겹인 겨울 코트를 비교하는 것과 같습니다. 미토콘드리아 버전이 가장 촘촘하게 덮여 있습니다.

왜 이렇게 꿈틀거릴까?
컴퓨터 예측을 통해 연구팀은 이 꼬리들이 대부분 "무질서하다(disordered)"는 것을 확인했습니다. 단단한 강철 막대와 삶은 스파게티를 상상해 보세요. 리보솜의 핵심은 강철 막대처럼 단단하고 구조적입니다. 반면 FPF는 스파게티처럼 부드럽고 흐물거리며 끊임없이 모양이 변합니다. 이것은 결함이 아니라 하나의 특징입니다.

화학적 레시피
연구팀은 또한 이 흐물거리는 꼬리들이 무엇으로 만들어졌는지 살펴보았습니다. 그들은 리보솜이 어디에 사느냐에 따라 변하는 매우 구체적인 레시피를 발견했습니다.

• 카디오리핀과의 연결 고리: 아르기닌과 라이신의 두 특정 성분의 균형은 리보솜이 접촉하는 막에서 발견되는 특정 "기름"(카디오리핀)의 종류와 일치합니다. 이는 열쇠가 특정 자물쇠에 완벽하게 들어맞는 것과 같습니다. 즉, 이 코트는 자신의 특정 환경에 달라붙도록 화학적으로 조율되어 있습니다.
• 미토콘드리아의 미스터리: 미토콘드리아의 코트는 아르기닌이 특히 더 풍부합니다. 논문은 이것이 미토리보솜이 "RNA 과립(RNA granules)"—세포 속에 떠다니는 일시적이고 투명한 RNA 거품 같은 것—내부에서 조립되기 때문일 수 있다고 제안합니다. 아르기닌은 리보솜이 이러한 RNA가 풍부한 환경과 상호작용하도록 돕습니다.

그들이 하지 '않는' 일
흥미롭게도, 이 코트에는 방향족 잔기(aromatic residues)라는 특정 성분이 빠져 있습니다. 단백질의 세계에서 이 성분들을 가지고 있으면 보통 액체 방울(마치 기름과 물이 분리되는 것처럼)로 뭉치는 데 도움을 줍니다. 리보솜 코트에 이 성분들이 없다는 것은, 이 코트가 액체 덩어리로 변하거나 세포의 다른 부분과 합쳐지려는 의도가 없음을 시사합니다.

거시적 관점
주요 핵심은 이 "보이지 않는 코트"가 단순히 무작위적인 노이즈나 사진상의 실수가 아니라는 점입니다. 그것은 모든 리보솜이 가진 매우 기능적이고 내장된 부분입니다. 비록 스냅샷 촬영 시에는 너무 꿈틀거려서 보이지 않을지라도, 그것은 존재하지 않는 것이 아니라 리보솜 공장과 나머지 세포 사이에서 특화된 인터페이스 역할을 수행하며 중요한 일을 하고 있습니다.