RCV(Rubisco-containing vesicle, 루비스코 함유 소낭)

 

'Rubisco (루비스코) https://infos.tistory.com/7510' 엽록소'는 빛을 받아들이는 역할, Rubisco는 당분으로 전환한다. 웃자람은 엽록소 밀도는 낮고 광수용(LHCI) 밀도는 증가, 부족한 Rubisco는 빛 에너지(e^-, ATP(ADP+인산), NADPH 등)를 다 처리 못함. 루비스코에 의해 당분으로 바뀌지 못한 넘치는 전자(e^-)는 엽록체 내부의 산소와 만나서 활성산소(ROS)를 만든다. 활성산소는 얇아진 큐티클과 연약한 세포벽을 안쪽에서부터 공격하여 파괴합니다. 잎 끝이 타거나 노랗게 뜨는 현상의 내부적 원인이다.

'RCA (Rubisco Activase, 루비스코 활성효소) https://infos.tistory.com/7521' 루비스코는 반응 과정에서 자신의 활성 부위(active site)에 당인산(sugar phosphate) 같은 억제제들이 결합해 버리면 작동을 멈춘다. RCA는 루비스코의 활성 부위에 꽉 끼어있는 억제 물질(예: RuBP, CA1P 등)을 ATP 에너지를 사용하여 물리적으로 떼어낸다. RCA는 루비스코의 입체 구조를 살짝 변형시켜, 이산화탄소가 결합하기 좋은 상태(카바밀화 상태)로 되돌린다. RCA는 빛이 들어오는 낮에는 활발히 작동하여 광합성을 촉진하고, 밤에는 활동을 줄여 에너지를 아낀다. RCA는 열에 매우 약하다, 기온이 조금만 올라가도 RCA가 변성되어 루비스코를 활성화하지 못한다.

'RCB (Rubisco-containing Body) https://infos.tistory.com/7520' 주로 영양분 재활용을 위한 자가포식(Autophagy) 경로다. 질소 부족이나 암조건(Darkness)과 같은 기아 상태에서 세포가 단백질을 분해해 영양분을 얻으려 할 때 활성화된다.

 

ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ

 

'RCV(Rubisco-containing vesicle, 루비스코 함유 소낭) https://infos.tistory.com/7519' 주로 산화 스트레스 대응과 관련이 깊다.
강한 빛이나 고온 등으로 인해 루비스코 단백질이 카르보닐화되는 등 산화적 손상을 입었을 때 발생한다. 활성산소가 많아지면 엽록체 내부의 전위(Potential)가 바뀐다. 그로 인해 엽록체 막의 일부가 주머니처럼 돌출되면서, 그 안에 루비스코들을 쓸어 담는 것이 RCV다. RCV는 정상 또는 산화된 루비스코를 구별하지 않고 한꺼번에 포장(Sequestration)하는 경향이 강하다.

 

활성산소에 의한 산화

화학에서 산화와 환원은 항상 동시에 일어난다. 이를 산화-환원 반응(Redox Reaction)이라고 한다.
산화 (Oxidation): 물질이 전자를 잃는 것 (e^-를 방출).
환원 (Reduction): 물질이 전자를 얻는 것 (e^-를 흡수).

활성산소는 보통 쌍을 이루지 못한 홀전자(Unpaired Electron)를 가지고 있다. 원자나 분자는 전자가 쌍을 이루고 있을 때 가장 안정적인데, 활성산소는 전자가 하나 부족해서 매우 불안정한 상태다.
강한 집착: 활성산소는 안정을 찾기 위해 주변에 있는 단백질(루비스코 등), 지질, DNA로부터 전자를 강제로 빼앗아 온다.
결과: 활성산소 자신은 전자를 얻었으니 '환원'되지만, 전자를 빼앗긴 주변 물질(단백질 등)은 '산화'된다.

 

엽록체의 산화 감지

산화환원(Redox) 신호: 활성산소가 많아지면 엽록체 내부의 전위(Potential)가 바뀐다.
RCV(루비스코 함유 소낭) 형성: 산화 신호를 받은 엽록체 막의 일부가 주머니처럼 돌출되면서, 그 안에 루비스코들을 쓸어 담는다. 이것이 RCV(Rubisco-containing vesicle)다.
액포로의 강제 이송: 이 주머니는 세포 내 쓰레기 처리장인 액포(Vacuole)로 이동하여 한꺼번에 분해된다.

 

RCV (Rubisco-containing Vesicle)

RCV는 최근 연구에서 밝혀진 경로로, 주로 산화 스트레스 대응과 관련이 깊다.
형성 동기: 강한 빛이나 고온 등으로 인해 루비스코 단백질이 카르보닐화되는 등 산화적 손상을 입었을 때 발생한다. 활성산소(ROS)가 루비스코 단백질의 아미노산 잔기(특히 Lysine, Arginine, Proline 등)를 공격하면 산화적 손상인 '단백질 카르보닐화 Protein Carbonylation)'가 된다. RCV는 정상 또는 산화된 루비스코를 구별하지 않고 한꺼번에 포장(Sequestration)하는 경향이 강하다.
기전: 엽록체 내막과 외막이 함입되거나 돌출되면서 작은 소낭(Vesicle) 형태로 떨어져 나온다.
이동 경로: RCB와 달리 자가포식 단백질(ATG)에 덜 의존적일 수 있으며, 액포로 가기 전 프레 vacuole 혹은 특정 분해 경로를 거치는 경우가 많다.
특징: 손상된 특정 단백질을 선택적으로 격리하여 엽록체 전체의 기능을 유지하려는 '품질 관리(Quality Control)' 목적이 강하다.