# 골격근 수축 시 근형질세망에서 방출되어 트로포닌 C에 결합함으로써 수축을 시작하게 하는 이온은?

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> subject: 국민연금공단 심사직 전공 모의고사 1회

## 문제

골격근 수축 시 근형질세망에서 방출되어 트로포닌 C에 결합함으로써 수축을 시작하게 하는 이온은?

## 보기

1. Na⁺
2. Cl⁻
3. K⁺
4. Ca²⁺ **✔ 정답**
5. Mg²⁺

**정답: 4**

## 해설

Ca²⁺이 트로포닌 C에 결합하면 트로포닌-트로포미오신이 비켜서 액틴의 미오신 결합 부위가 드러나고, 교차결합이 시작된다. 이완은 근형질세망 막의 Ca²⁺-ATPase(SERCA)가 Ca²⁺을 다시 근형질세망으로 퍼 올리면서 일어난다.

[근거] StatPearls, Physiology, Skeletal Muscle Contraction — https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK559006/

## 심화 해설

골격근 수축은 신경 자극이 도달한 뒤 근형질(sarcoplasm) 안의 칼슘 이온 농도가 순간적으로 높아지면서 시작됩니다. 휴지 상태에서는 근형질세망(sarcoplasmic reticulum) 내부에 칼슘 이온(Ca²⁺)이 저장되어 있다가, 활동전위가 T세관을 따라 전달되면 근형질세망에서 Ca²⁺이 세포질로 방출됩니다. 이렇게 방출된 Ca²⁺이 얇은 필라멘트(thin filament)의 조절 단백질인 트로포닌 C(troponin C)에 결합하면 수축이 유발됩니다[1].

트로포닌은 트로포닌 C(TnC), 트로포닌 I(TnI), 트로포닌 T(TnT) 세 소단위로 구성된 칼슘 수용 단백질입니다. 평소에는 TnI가 액틴과 미오신의 상호작용을 억제하여 근육이 이완 상태를 유지하게 만듭니다. Ca²⁺이 TnC에 결합하면 TnI의 억제 작용이 풀리면서 액틴-미오신 간 교차결합(cross-bridge)이 형성되고 수축이 진행됩니다[1][2]. 칼슘이 트로포닌 C에 결합하여 트로포닌 I의 억제를 해제하는 것이 골격근 수축 개시의 핵심 기전입니다.

혼동 주의! 근수축에 관여하는 이온으로 Na⁺과 K⁺을 떠올리기 쉽지만, 이들은 활동전위의 탈분극과 재분극에 관여하는 이온입니다. 근형질세망에서 방출되어 트로포닌 C에 직접 결합하는 이온은 Ca²⁺입니다. Mg²⁺은 ATP 안정화와 효소 보조인자로 작용하지만 트로포닌 C에 결합해 수축을 개시하지는 않습니다.

| 구분 | Na⁺ | K⁺ | Ca²⁺ |
| --- | --- | --- | --- |
| 주요 역할 | 탈분극 유발 | 재분극 유발 | 트로포닌 C 결합, 수축 개시 |
| 작용 시점 | 활동전위 상승기 | 활동전위 하강기 | 흥분-수축 결합 단계 |
| 저장 위치 | 세포 외액 | 세포 내액 | 근형질세망 내부 |

심장근에서도 동일한 칼슘 의존성 조절 기전이 적용됩니다. 심장근 수축은 트로포닌 복합체, 특히 칼슘 결합 소단위인 cNTnC의 N-말단 도메인에 의해 조절됩니다[3][4]. 심장근과 골격근 모두 Ca²⁺이 트로포닌 C에 결합함으로써 수축이 활성화된다는 공통 원리를 가집니다. 다만 심장근은 세포 외부에서 유입되는 Ca²⁺에 추가로 의존한다는 차이가 있지만, 트로포닌 C 결합이라는 최종 단계는 동일합니다.

핵심! 국시에서는 ‘근형질세망에서 방출 → 트로포닌 C 결합 → 트로포미오신 위치 변화 → 액틴-미오신 결합’으로 이어지는 흥분-수축 결합의 순서를 자주 묻습니다. Ca²⁺이 트로포닌 C에 결합하지 않으면 TnI의 억제가 지속되어 액틴과 미오신이 상호작용할 수 없으므로 근수축은 일어나지 않습니다[1][2].참고 문헌 (논문 출처)

- [1][Calcium regulation by troponin and its genetic disorder in striated muscle contraction].일반논문Ohtsuki I (2002)

- [2]Calcium-induced changes in the location and conformation of troponin in skeletal muscle thin filaments.일반논문Ishikawa T, Wakabayashi T (1999) · DOI: 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a022424

- [3]Targeting Troponin C with Small Molecules Containing Diphenyl Moieties: Calcium Sensitivity Effects on Striated Muscle and Structure Activity Relationship.일반논문Hantz ER, Tikunova SB, Belevych N, Davis JP, Reiser PJ, Lindert S (2023) · DOI: 10.1101/2023.02.06.527323

- [4]Targeting Troponin C with Small Molecules Containing Diphenyl Moieties: Calcium Sensitivity Effects on Striated Muscles and Structure-Activity Relationship.일반논문Hantz ER, Tikunova SB, Belevych N, Davis JP, Reiser PJ, Lindert S (2023) · DOI: 10.1021/acs.jcim.3c00196

## 임상 시나리오

근수축 개시 칼슘 신호흥분-수축 결합의 핵심 단계
활동전위가 T세관을 따라 전달되면 근형질세망에서 Ca²⁺이 방출된다.

방출된 Ca²⁺이 트로포닌 C에 결합하면 트로포닌 I의 억제가 해제되어 액틴-미오신 교차결합이 형성된다.

주의Na⁺과 K⁺은 활동전위에 관여하지만 트로포닌 C에 결합하지 않으며, Mg²⁺도 수축을 직접 개시하지 않는다.

## 핵심 개념

- **근형질세망** — 근세포 내 칼슘 이온을 저장하고 방출하는 세포소기관
- **트로포닌 C** — 칼슘 이온과 결합하여 근수축을 개시하는 조절 단백질
- **흥분-수축 결합** — 활동전위가 근수축으로 전환되는 과정
- **트로포닌 I** — 액틴-미오신 상호작용을 억제하는 트로포닌 소단위
- **교차결합** — 액틴과 미오신 필라멘트 사이의 결합으로 근수축을 유발

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