13강 / 20강

BMP — 후기 엔도솜에만 있는 음전하 지질

제12장 「이 지질이 이 장면의 두 번째 주인공이다」

지금까지의 그림은 이렇습니다 — 양전하가 된 이온화 지질이 음전하 막을 끌어당긴다.

그런데 물어야 할 것이 하나 있습니다. 어느 막을요?

10강에서 봤듯 엔도솜 내강 쪽 면은 원래 세포막의 바깥쪽 면이었습니다. 그런데 세포막 바깥쪽 면은 음전하 지질이 별로 없습니다. 음전하 지질(포스파티딜세린 같은)은 대개 세포질 쪽 면에 몰려 있습니다.

그러면 이온화 지질은 무엇을 끌어당기는가?

BMP — 후기 엔도솜의 표지 지질

답은 BMP 입니다. bis(monoacylglycero)phosphate, 옛 이름으로 LBPA(lysobisphosphatidic acid)라고도 부릅니다.

성질	값
전하	음전하
어디에 있나	후기 엔도솜의 안쪽 막 — 특히 내강의 작은 소포(ILV)들
초기 엔도솜에는	거의 없다
세포막에는	사실상 없다
후기 엔도솜 내막에서의 비중	꽤 높다 — 이 구획의 표지로 쓰일 만큼

BMP 는 후기 엔도솜에만 있다

이 한 줄이 이 강의의 모든 것을 정합니다. 17강까지 이어집니다.

고등학생BMP — 후기 엔도솜에만 있는 지질

BMP 라는 지질이 답입니다. 성질이 딱 두 가지 중요합니다.

성질	왜 중요한가
마이너스	플러스 지질과 짝을 이룰 수 있다
후기 엔도솜에만 있다	← 이게 전부를 정합니다

두 번째가 왜 그렇게 중요한가

초기 엔도솜에는 거의 없습니다. 세포막에도 사실상 없습니다.

그러니까 — 플러스가 되어도 후기 엔도솜에 도착하기 전에는 소용없습니다.

필요한 건 플러스가 아니라 BMP 가 있는 곳에서의 플러스

이 한 문장이 이 강의 스무 강의 결론입니다.

왜 하필 이 지질인가 — 두 가지 성질

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음전하

양전하가 된 이온화 지질과 이온쌍을 만든다 (14강)

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모양

머리가 작고 꼬리가 굵어 원뿔에 가깝다. 원래부터 막을 휘게 하는 지질

두 번째 성질이 흥미롭습니다. BMP 는 이온화 지질이 오기 전부터 후기 엔도솜 안에 작은 소포들을 만드는 데 관여합니다. 즉 막을 휘게 하는 것이 원래 이 지질의 일입니다.

이온화 지질은 그 성질을 빌려 쓰는 셈입니다.

두 곡선이 겹치는 자리

이제 이 강의의 그림이 완성되기 시작합니다. 두 가지가 시간에 따라 변합니다.

	초기 엔도솜	후기 엔도솜
pH	6.5	5.5
이온화 지질 양전하	일부	대부분
BMP	거의 없음	많음

필요한 것은 양전하가 아니라 — BMP 가 있는 자리에서의 양전하

이 문장이 이 강의 스무 강의 결론입니다. 17강에서 이 두 곡선을 겹쳐 그립니다.

그리고 소설의 위기가 왜 위기였는지도 여기서 드러납니다. 겉보기 pKa 가 6.68 이면 초기 엔도솜에서 켜집니다. 그런데 그때는 BMP 가 아직 없습니다. 붙잡을 수 있는 것은 아무 지질이나 입니다.

열쇠를 문 앞이 아니라 복도에서 꺼낸 것이었다.

고등학생위 코드가 방금 무슨 일을 했나요

곡선 세 개를 한 그림에 겹쳤습니다.

곡선	언제 올라오나
보라 — BMP 함량	늦게 (후기 엔도솜에서)
빨강 — pKa 6.68 의 플러스	일찍
초록 — pKa 6.41 의 플러스	적당히

여기서 봐야 할 것

빨간 곡선은 보라 곡선이 올라오기 전에 이미 최고점입니다. 즉 붙잡을 것이 없을 때 켜집니다.

초록 곡선은 보라와 비슷한 시점에 올라옵니다. 그게 맞는 겁니다.

문이 열리기 전에 열쇠를 꺼내면 소용없습니다

소설의 표현 — "열쇠를 문 앞이 아니라 복도에서 꺼낸 것이었다."

보라색 곡선이 올라오기 전에 켜지면 헛켜짐입니다. 두 곡선이 겹치는 자리가 있어야 합니다.

Python 브라우저에서 실행

# pH 곡선과 BMP 곡선을 겹쳐 그리고, '켜지는 시각' 을 표시합니다.
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

t = np.linspace(0, 60, 400)

pH  = 4.8 + 2.6*np.exp(-t/9.0)                      # 성숙에 따른 산성화
bmp = 1/(1 + np.exp(-(t - 22)/4.0))                 # BMP 는 늦게 나타난다 (후기 엔도솜)

def charged(pH_, pKa):
    return 1/(1 + 10**(pH_ - pKa))

fig, ax = plt.subplots(figsize=(9.5, 3.3))
ax.plot(t, bmp, lw=2.4, color="tab:purple", label="BMP (relative)")
for pKa, c in ((6.68, "tab:red"), (6.41, "tab:green")):
    f = charged(pH, pKa)
    ax.plot(t, f, lw=2, color=c, ls="--", label=f"ionisable + fraction (pKa {pKa})")
    # 절반 켜지는 시각
    i = np.where(f >= 0.5)[0]
    if len(i): ax.axvline(t[i[0]], color=c, lw=.9, alpha=.6)
ax.set_xlabel("time after uptake (min)"); ax.set_ylabel("relative")
ax.legend(fontsize=7.5); plt.tight_layout(); plt.show()

print(f'{"pKa":>8}{"절반 켜지는 시각":>18}{"그때 BMP":>12}{"판정":>12}')
for pKa in (6.68, 6.41, 6.10, 5.60):
    f = charged(pH, pKa)
    i = np.where(f >= 0.5)[0]
    if not len(i):
        print(f"{pKa:>8.2f}{'안 켜짐':>16}{'-':>12}{'실패':>12}"); continue
    ton = t[i[0]]; b = np.interp(ton, t, bmp)
    verdict = "좋음" if b > 0.5 else ("이름" if b < 0.2 else "아슬")
    print(f"{pKa:>8.2f}{ton:>16.1f}분{b:>12.2f}{verdict:>12}")
print()
print("6.68 은 BMP 가 아직 없을 때 켜집니다 -- 켜져도 붙잡을 것이 없습니다.")
print("6.41 은 BMP 곡선이 올라오는 자리에서 켜집니다.")

🤔 확인 문제

BMP(=LBPA)가 엔도솜 탈출에서 결정적인 이유로 가장 중요한 것은?

🤔 확인 문제

겉보기 pKa 6.68 인 입자가 실패한 이유를 이 강의 내용으로 설명하면?