Hint ≫ Chemistry  ≫ Shape

섬유상 단백질 : 거미줄

섬유상 단백질 종류 : 단백질 종류
- 콜라겐
- 액틴 : Actin : 세포 운동, 근육 운동
- 미오신
- 마이크로튜블
- 엘라스틴 elastin,  Proteoglycan
- 세포는 Fiber 덩어리다

모든 거미들은 다양한 모티프(motif)를 가진 단백질들을 맞춤형으로 혼합하여, 마치 방적공이 실을 잣는 것처럼 다양한 거미줄을 만든다. 각각의 단백질은 거미줄의 용도에 알맞은 속성을 부여한다. 이렇게 만들어진 거미줄은 방적돌기(spinneret)를 통해 배(abdomen) 밖으로 방출된다.

1. 거미줄 샘
거미는 7가지 거미줄 샘을 갖고 있으며, 각각의 샘은 특정한 액상 단백질(spidroid)을 만든다. 액상 단백질은 화학적 변형을 통해 섬유로 굳어진 다음, 꼭지(spigot)를 통해 방출된다. 일곱 가지 샘에서 생성되는 거미줄의 용도는 각각 다음과 같다.
① 이상샘(piriform): 시멘트와 같은 결합제
② 소낭상샘(minor ampullate): 나선형 거미줄의 주형 (끈끈하지 않음)
③ 편모상샘(flagelliform): 영구적인 나선형 거미줄 (끈끈함)
④ 대낭상샘(major ampullate): 틀, 유도 로프, 거미줄의 반경, 중심 (끈끈하지 않음)
⑤ 취상샘(aggregate): 먹잇감 포획과 거미집 구조를 위한 접착제
⑥ 관상샘(tubuliform): 알주머니(egg sac)의 바깥층
⑦ 포도상샘(aciniform): 먹잇감 감싸기와 알주머니 절연 처리

2. 단백질 모티프
거미줄은 알라닌과 글리신이 반복되는 블록으로 구성되어 있다. 알라닌 블록은 한데 모여 치밀하고 미세한 결정을 만든다. 알라닌 블록 사이사이에는 글리신 블록이 들어있는데, 이것은 비결정질 영역으로 구성되어 있다. 알라닌 블록과 글리신 블록이 결합되면 거미줄의 강도와 탄력성이 증가한다.
① 슬링키 모티프(slinky): 이 모티프에는 글리신과 프롤린이 풍부하므로, 거미줄에 신축성(stretchiness)을 부여한다.
② 지퍼 모티프(zipper): 이 모티프에는 글리신이 풍부하므로, 지퍼처럼 맞물려 나선형을 형성함으로써 거미줄에 탄력성을 부여한다.
③ 레고 모티프(lego): 이 모티프는 알라닌이 반복되므로, 열쇠와 자물쇠처럼 고정되어 거미줄을 질기게 만든다.

 

거미는 왜 제 거미줄에 안 걸리나, 파브르도 몰랐다

조홍섭 2012. 03. 31

100년 전 파브르는 <거미의 삶>이란 책에서 거미가 제 거미줄에 걸리지 않는 까닭은 입에 달려 있는 분비샘에서 접착을 방지하는 기름을 분비하는데, 이것을 다리에 묻히기 때문이라고 설명했다.  
대가의 이런 설명을 관찰과 실험을 통해 재현해 보려는 시도는 한 세기가 지나도록 거의 없었다. 요즘도 이렇게 적혀 있는 어린이 과학책이 적지 않다.
1990년대에 와서야 기름을 분비하는 게 아니라는 새로운 주장이 나왔다. 거미줄에는 끈끈이가 없는 세로줄(원형 거미줄에서 중앙을 가로지르는 직선들)과 들러붙는 가로줄(세로줄 사이를 연결하는 원형 줄)이 있는데 거미는 들러붙지 않는 줄만을 딛고 이동한다는 설명이다.
그런데 코스타리카에 있는 스미스소니언 열대연구소 과학자들은 비디오카메라를 이용한 면밀한 관찰과 실험을 통해 파브르는 물론 최근의 연구 결과도 사실과 다르다는 것을 알아냈다.
거미는 완성된 거미줄에서는 끈끈하지 않은 줄을 따라다니지만 새로 거미줄을 치거나 먹이를 잡을 때는 끈끈이를 피할 수 없다. 거미줄을 하나 칠 때 거미는 1000~1500번이나 끈끈한 줄을 딛는 것으로 나타났다.
그러면서 거미줄에 들러붙지 않는 비결은 무엇보다 발에 빽빽하게 난 가늘고 빳빳한 강모(센 털)라는 털 덕분이다. 강모는 점액과 마찰 면적을 최소한으로 줄여 끈끈이가 다리에 묻는 것을 막아 주는데, 강모에는 기발하게도 털 중간에 가지가 나 있어 점액이 흘러내리는 것을 방지하도록 돼 있다.
이런 장치 이외에도 거미는 강모에 붙은 끈끈이가 떨어지도록 거미줄에서 발을 조심스럽게 빼는가 하면, 몸 표면에는 점착을 막는 화학물질 층을 지니고 있는 것으로 드러났다.


거미독의 비밀

지금까지 거미독을 이해한다는 것은 벅찬 일이었다. 왜냐하면 거미의 독에는 최대 1,000개의 상이한 화합물로 구성된 칵테일이 들어있으며, 그 배합이 종(種)에 따라 제각기 다르기 때문이다. 과학자들은 검은과부거미(black widow spider) 독소의 특징을 파악하는 데 진전을 거듭했지만, 정작 그 핵심인 유전체 시퀀스를 얻기는 어려웠다.

그들은 궁리 끝에 그 친척뻘인 말꼬마거미(Achaearanea tepidariorum)에게 눈을 돌렸다. 유전체 분석 결과, 말꼬마거미 독소에서는 라트로톡신(latrotoxin)으로 알려진 독소가 47개 발견되었다. 그렇다면 의문이 한 가지 떠오른다. 말꼬마거미가 그렇게 많은 독소를 갖고 있는데, 왜 인간을 깨물도 별로 아프지 않은 걸까? 그 해답은 칵테일의 구성이 다르다는 데 있다. 즉, 검은과부거미 독소에는 α-라트로톡신이라는 독소가 포함되어 있는데, 이게 척추동물의 세포를 공격한다. α-라트로톡신은 아마도 척추동물 먹이(예: 도마뱀)을 잡으려고 진화된 것으로 보인다.

신기한 점은, 말꼬마거미의 라트로톡신 유전자가 세균의 유전자와 매우 비슷하다는 것이다. 연구자들은 미생물의 유전자가 어찌어찌 해서 말꼬마거미와 검은과부거미의 공통조상에게 이전된 거라고 생각하고 있다, 자세한 내막은 모르겠지만.

이번에 새로 밝혀진 거미독의 비밀은 과학자들이 신약과 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 것으로 보인다.