10강 / 20강

엔도솜이 생긴다 — 안쪽이 왜 아직 바깥인가

제11장 「엔도솜 안은 아직 세포 바깥이다」

소포가 떨어져 나왔습니다. 이것이 엔도솜 입니다. 그리고 여기서 사람들이 가장 자주 놓치는 것이 하나 있습니다.

엔도솜 안은 아직 세포 바깥이다

세포 안에 들어왔지만 세포질에는 닿지 못한 상태입니다. 막 하나가 여전히 가로막고 있습니다.

소설의 비유 — 봉투째 집 안에 들어온 편지. 봉투를 뜯지 않으면 읽히지 않습니다.

고등학생삼켜졌는데 아직 바깥이라고?

이 강의 전체에서 가장 헷갈리는 문장입니다.

엔도솜 안은 아직 세포 바깥이다

세포가 삼켰는데 왜 바깥일까요?

풍선으로 생각해 보세요

풍선을 손가락으로 쿡 눌러 안으로 밀어 넣습니다. 손가락은 풍선 안에 있나요?

아닙니다. 고무막이 여전히 사이에 있으니 손가락은 바깥에 있습니다. 모양만 안으로 들어간 것이죠.

풍선	세포
손가락이 눌러 들어감	입자가 삼켜짐
고무막이 여전히 가로막음	세포막이 여전히 가로막음
손가락은 아직 바깥	mRNA 는 아직 세포질 바깥

위상(topology)으로 보면 당연하다

세포막에는 바깥쪽 면과 세포질 쪽 면이 있습니다. 이 둘은 성분이 다릅니다.

막이 오목하게 들어가 주머니가 되면 어떻게 될까요? 바깥쪽 면이 주머니의 안쪽이 됩니다.

세포막 바깥면  →  엔도솜 내강 쪽 면
세포막 세포질면 →  엔도솜 세포질 쪽 면 (그대로)

즉 엔도솜 내강은 지형적으로 세포 바깥과 이어진 공간입니다. 주머니로 잘려 나왔을 뿐 성질은 바깥 그대로예요.

장갑을 손가락 하나만 안으로 밀어 넣어도, 그 안쪽은 여전히 장갑 바깥면인 것과 같습니다.

이 사실이 14강에서 결정적으로 쓰입니다. 이온화 지질이 만나야 하는 것은 엔도솜 내강 쪽 면이고, 그 면의 지질 조성이 무엇인지가 전부를 정하기 때문입니다.

고등학생장갑을 뒤집어도 바깥면은 바깥면

조금 더 정확하게 봅시다. 세포막에는 두 면이 있습니다.

면	어디를 향하나	무엇이 있나
바깥면	세포 밖	당사슬 등
안쪽면	세포질	음전하 지질이 많다

막이 오목해지면 어떻게 되나

바깥면이 주머니의 안쪽이 됩니다. 뒤집힌 게 아니라 그대로 말려 들어간 거예요.

장갑 손가락 하나를 안으로 밀어 넣어 보세요. 그 안쪽은 여전히 장갑 바깥면입니다.

이 사실이 14강에서 결정적으로 쓰입니다

왜냐하면 — 이온화 지질이 만나야 할 막이 어떤 지질로 되어 있는지가 이걸로 정해지기 때문입니다. 그리고 그 답이 이 강의의 반전입니다.

엔도솜은 가만있지 않는다 — 성숙

만들어진 엔도솜은 그대로 있지 않습니다. 성숙(maturation) 합니다. 같은 주머니가 시간이 지나며 다른 것으로 바뀌는 것입니다.

단계	pH	표지 단백질	안에 있는 것
초기 엔도솜	~6.5	Rab5 · EEA1	막 삼킨 것. 되나갈 수도 있다
후기 엔도솜	~5.5	Rab7	안쪽에 작은 소포들(ILV)이 생긴다
리소솜	~4.5	LAMP1	카텝신·뉴클레아제가 가득한 소각로

시계는 대략 삼십 분에서 한 시간. 그 안에 나오지 못하면 끝이다

Rab5 → Rab7 전환 이 이 성숙의 스위치입니다. Rab5 가 떨어져 나가고 Rab7 이 붙는 순간, 그 주머니는 되나갈 수 없게 되고 리소솜을 향해 갑니다. 12강에서 이 전환을 다시 봅니다.

고등학생엔도솜은 가만있지 않는다

만들어진 주머니는 그대로 있지 않습니다. 계속 변합니다.

단계	pH	비유
초기 엔도솜	6.5	택배 분류실 — 되돌려 보낼 수도 있다
후기 엔도솜	5.5	소각장 대기실 — 돌아갈 수 없다
리소솜	4.5	소각로 — 끝

시계는 30분에서 1시간

그 안에 나오지 못하면 끝입니다. 제한 시간이 있는 탈출 게임이에요.

그리고 여기서 미리 알아 둘 것 하나 — 탈출에 필요한 재료가 후기 엔도솜에서야 나타납니다. (13강)

즉 너무 일찍 나가려 해도 안 되고 너무 늦어도 안 됩니다.

곡선의 모양이 아니라 위치가 다릅니다. 이 15분이 이 이야기 전체를 뒤흔든 값입니다.

Python 브라우저에서 실행

# 엔도솜 성숙을 시간축에 놓고, 탈출 창이 어디인지 표시해 봅니다.
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

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

def pH_curve(t, shift=0.0):
    # 7.4 에서 시작해 4.8 로 수렴 -- 개는 곡선이 왼쪽으로 밀린다
    return 4.8 + 2.6*np.exp(-(t + shift)/9.0)

human = pH_curve(t)
dog   = pH_curve(t, shift=15.0)            # 15분 빠르다

fig, ax = plt.subplots(figsize=(9, 3.2))
ax.plot(t, human, lw=2.2, label="human DC")
ax.plot(t, dog,   lw=2.2, label="dog DC (15 min earlier)")
for y, lab in ((6.5,"early endosome"), (5.5,"late endosome"), (4.5,"lysosome")):
    ax.axhline(y, ls="--", c="gray", lw=.7); ax.annotate(lab, (46, y+0.06), fontsize=7, color="gray")
ax.invert_yaxis(); ax.set_xlabel("time after uptake (min)"); ax.set_ylabel("endosomal pH")
ax.legend(fontsize=8); plt.tight_layout(); plt.show()

def reach(curve, target):
    i = np.where(curve <= target)[0]
    return t[i[0]] if len(i) else None

print(f'{"도달 pH":>10}{"사람":>12}{"개":>12}{"차이":>10}')
for target in (6.5, 6.41, 5.5, 4.8):
    h, d = reach(human, target), reach(dog, target)
    if h is None or d is None: continue
    print(f"{target:>10.2f}{h:>10.1f}분{d:>10.1f}분{h-d:>8.1f}분")
print()
print("같은 모양의 곡선이 통째로 왼쪽으로 밀려 있습니다.")
print("사람에게 맞춰 놓은 시계가 개에게는 15분 빨랐습니다 -- 17강의 문제입니다.")

고등학생위 코드가 방금 무슨 일을 했나요

엔도솜의 pH 가 시간에 따라 내려가는 곡선을 사람과 개 두 개 그렸습니다.

보는 것	결과
곡선의 모양	같다
곡선의 위치	개가 15분 왼쪽

모양이 같은데 위치만 다른 것 — 이게 중요합니다

개의 세포가 이상한 게 아닙니다. 더 빠를 뿐이에요.

그런데 이 15분이 이야기 전체를 뒤흔듭니다. 왜냐하면 백신은 사람 세포의 시계에 맞춰 설계됐거든요.

시계가 15분 빠른 세상에 맞춰 놓은 알람은 안 울립니다

🤔 확인 문제

'엔도솜 안은 아직 세포 바깥이다' 라는 말의 가장 정확한 뜻은?

🤔 확인 문제

엔도솜 성숙에서 Rab5 → Rab7 전환이 갖는 의미는?