Microtubules (MTs), one of the major components of eukaryotic cytoskeleton, are hollow 25 nm diameter proteinnanotubes involved in numerous cellular functions including intracellular trafficking, cell division, and cell shaping.
In biological systems, MTs are subjected to shear stress caused by traumatic brain injury (TBI), blood flow, and cytoplasmic streaming. While MTs are reported to be involved in the generation of cytoplasmic flow and the morphological changes of the endothelial cells in response to blood flow, the exact structural behaviors of MTs under shear stress still remain to be elucidated. In this study, the shear-induced alignment, breakage, polymerization, and buckling of MTs are identified by using rotational rheometer and synchrotron small angle X-ray scattering(SAXS). The findings may provide insight into the structural mechanisms of MTs in biological systems, and can be applied for nanostructure engineering.
마이크로튜불은 25 nm 지름의 속이 빈 원통형 단백질 나노튜브로, 세포 내 물질 수송, 세포 분열, 그리고 세포의 형태 유지 등에 관여한다. 생체에서 마이크로튜불은 외상성 뇌손상, 혈류, 그리고 세포질 유동 등에 의해 전단력을 받게 된다. 마이크로튜불은 세포질 유동의 형성과 혈류에 의한 내피세포의 형태 변형에 관여한다고 알려져 있으나, 전단력에 의한 마이크로튜불의 구조에 관한 연구가 아직은 부족하다. 본 학위 논문에서는 회전형 유동계와 소각 엑스선 산란을 이용하여 전단력에 의한 마이크로튜불의 정렬, 파손, 중합, 그리고 변형을 확인하였다. 이 발견은 생체에서 마이크로튜불의 기작 규명에 통찰을 제공하고, 나노구조를 통제한다는 측면에서 공학적 가치가 있다.
