정답
㉠ 치밀소체(dense body), ㉡ 칼모듈린(calmodulin)
출제 의도
평활근 수축 단위에서 골격근의 Z선 역할을 하는 구조와, 트로포닌 대신 Ca²⁺와 결합하는 조절 단백질의 이름을 알고 있는지 묻는다. 또한 평활근에 특이적인 빗장상태(latch state)의 존재로 인해 나타나는 에너지 효율성과 지속적 수축의 생리적 의의를 이해했는지 평가하는 문제이다.
풀이 과정
자료에서 평활근 수축은 “2개의 ㉠에서 뻗어 나오는 액틴 필라멘트와 수축단위의 중간에 존재하는 미오신 필라멘트에 의해 이루어진다”고 했다. 골격근에서 액틴 필라멘트가 Z선(Z disc)에 고정되듯, 평활근에서는 액틴과 중간필라멘트가 치밀소체(dense body)에 부착되어 있다. 따라서 ㉠은 치밀소체이다.
또한 평활근 세포는 트로포닌 대신 Ca²⁺와 결합하는 조절 단백질을 가진다고 했는데, 이는 칼모듈린(calmodulin)이다. Ca²⁺–칼모듈린 복합체는 미오신 경쇄 인산화효소(MLCK)를 활성화하여 미오신 필라멘트를 인산화시키고, 그 결과 액틴과 미오신이 결합하여 수축이 일어난다. 따라서 ㉡은 칼모듈린이다.
이제 빗장상태(latch state)의 생리적 의의를 정리한다. 빗장상태란 미오신 경쇄의 탈인산화가 일어난 뒤에도 미오신 교차다리가 액틴 필라멘트에 계속 결합된 상태로 남아, 수축이 완료된 뒤에도 장력을 유지할 수 있는 상태를 말한다. 이 상태 덕분에 평활근은 다음과 같은 생리적 의의를 가진다.
첫째, 비교적 적은 ATP 사용으로 오랜 시간 동안 장력을 유지할 수 있어 에너지 효율이 매우 높다. 한 번 형성된 교차다리를 계속 유지하므로, 골격근처럼 빠른 교차다리 순환을 반복할 필요가 없다.
둘째, 에너지 소모 없이도 혈관 평활근이나 소화관·방광 등의 벽에서 지속적인 긴장(tone)과 수축을 유지할 수 있다. 즉, 혈압 유지, 내용물 저류·조절 등 장기간의 지속적 수축을 요구하는 장기에서 중요한 기능을 수행할 수 있다.
<풀이가 부정확할 수 있으니 반드시 교차검증 확인 바랍니다.>