용해 (생물학)

용해(溶解, 영어: lysis)는 보통 바이러스, 효소 또는 삼투(즉, 분해성) 메커니즘에 의해 무결성을 손상시키는 세포막의 분해이다. 분해(分解), 용균(溶菌)이라고도 한다. 용해된 세포의 내용물을 포함하는 유체를 용해물(溶解物, 영어: lysate)이라고 한다. 분자생물학, 생화학 및 세포생물학 실험실에서 세포 배양은 단백질 정제, DNA 추출, RNA 추출 또는 세포소기관 정제와 같이 구성 성분을 정제하는 과정에서 용해될 수 있다. 많은 종의 세균들은 동물의 타액, 계란 흰자 및 기타 분비물에서 발견되는 효소인 라이소자임에 의해 용해된다. 박테리오파지에 감염되었을 때 생성되는 파지 용해 효소(리신)는 이들 바이러스가 세균의 세포를 용해시킬 수 있게 한다. 페니실린 및 관련된 β-락탐 계열 항생제는 약물로 인해 세균이 결함이 있는 세포벽을 형성하게 한 후에 일어나는 효소 매개 용해를 통해 세균을 죽인다. 세포벽이 완전히 소실되어 그람양성세균에 페니실린을 사용한 경우에 세균은 세포벽완전제거균(원형질체, 프로토플라스트)이라고 하고, 그람음성세균에 페니실린을 사용한 경우에 세균은 세포벽불완전제거균(스페로플라스트)라고 한다. 세포용해는 삼투압의 불균형으로 인해 물이 과도하게 세포 내로 들어와서 세포가 터질 때 일어난다. 세포용해는 일부 짚신벌레에 존재하는 수축포를 포함하여 여러 가지 다른 메커니즘에 의해 예방될 수 있으며, 이는 세포 밖으로 물을 빠르게 퍼내도록 한다. 식물 세포는 삼투압 또는 팽압에 견딜 수 있는 단단한 세포벽을 가지고 있기 때문에 정상적인 조건의 식물 세포에서는 세포용해가 일어나지 않으며, 세포벽이 존재하지 않을 경우에는 세포용해가 일어난다. 종양용해는 종양세포 또는 종양의 파괴를 지칭한다. 이 용어는 부종의 감소를 나타내는 데에도 사용된다. 원형질분리는 삼투에 의한 물의 손실로 인한 식물 세포의 수축으로 인해 일어나는 현상이다. 고장액에서는 세포막이 세포벽으로부터 분리되고 액포가 붕괴된다. 삼투에 의한 물의 흐름으로 인한 세포막의 수축을 멈출 수 없다면 세포는 결국 시들고 죽게 될 것이다. 적혈구의 헤모글로빈은 병원체에 의해 용해될 때 병원체에 대한 반응으로 자유 라디칼을 방출한다. 자유 라디칼은 병원체를 손상시킬 수 있다. 세포용해는 실험실에서 세포를 부수고 그 내용물을 정제하거나 추가로 연구하는 데 사용된다. 실험실에서 용해는 효소나 세제 또는 카오트로픽 시약의 영향을 받을 수 있다. 반복적인 동결 및 해동, 음파처리, 압력 또는 여과에 의한 세포막의 기계적 파괴를 용해라고도 한다. 많은 실험실 실험들은 용해 메커니즘의 선택에 민감하다. 보통 단백질 및 DNA와 같은 민감한 거대 분자를 변성시키거나 분해시키는 기계적 전단력을 피하는 것이 바람직하며, 다양한 유형의 세제는 다른 결과를 가져올 수 있다. 용해 직후 추가적인 추출 단계 전의 처리되지 않은 용액은 보통 조용해물(粗溶解物, 영어: crude lysate)이라고 한다. 예를 들어 용해는 특정 단백질, 지질 및 핵산의 조성을 개별적으로 또는 복합체로 분석하기 위해 웨스턴 블롯 및 서던 블롯에 사용된다. 사용된 세제에 따라 모든 또는 일부 막이 용해된다. 예를 들어 세포막만 용해되는 경우 분별 원심분리를 사용하여 특정 세포소기관을 분리할 수 있다. 용해는 단백질 정제, DNA 추출, RNA 추출에도 사용된다. 이 방법은 화학적 파괴를 사용한다. 이는 가장 인기 있고 간단한 접근 방식이다. 화학적 용해는 표적 세포의 막 내에 존재하는 단백질과 지질을 화학적으로 분해/가용화한다. 이 방법은 초음파를 사용하여 고압 및 저압 영역을 생성하여 공동현상 및 세포용해를 유발한다. 이 방법은 일반적으로 깔끔하게 나오지만 비용적인 측면에서 효율적이지 못하고 일관성이 없다. 이 방법은 물리적 침투를 사용하여 세포막을 관통하거나 절단한다. 세포 파쇄 세포 언루핑 무딘 톱날 모양 용혈 용원성 생활사 소와각질융해증 P. Jollès, 편집. (1996). 《Lysozymes--model enzymes in biochemistry and biology》. Basel: Birkhäuser Verlag. 35–64쪽. ISBN 978-3-7643-5121-2.  Nelson, D.; Loomis, L.; Fischetti, V. A. (2001년 3월 20일). “Prevention and elimination of upper respiratory colonization of mice by group A streptococci by using a bacteriophage lytic enzyme”. 《Proceedings of the National Academy of Sciences》 98 (7): 4107–12. Bibcode:2001PNAS...98.4107N. doi:10.1073/pnas.061038398. PMC 31187. PMID 11259652.  Scholar, E. M.; Pratt, W. B. (2000). 《The antimicrobial drugs》 2판. Oxford University Press. 61–64쪽. ISBN 978-0-19-975971-2.  “Oncolysis”. 《Medical Dictionary》. Farlex. 2013년 3월 27일에 확인함.  “Wiley InterScience : Journals : New Phytologist”. 《New Phytologist》 126: 571–591. doi:10.1111/j.1469-8137.1994.tb02952.x. 2011년 5월 22일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2008년 9월 11일에 확인함.  Red blood cells do more than just carry oxygen. New findings by NUS team show they aggressively attack bacteria too. 보관됨 2009-02-20 - 웨이백 머신, The Straits Times, 1 September 2007 Jiang N, Tan NS, Ho B, Ding JL; Tan; Ho; Ding (October 2007). “Respiratory protein-generated reactive oxygen species as an antimicrobial strategy”. 《Nature Immunology》 8 (10): 1114–22. doi:10.1038/ni1501. PMID 17721536. S2CID 11359246.  CS1 관리 - 여러 이름 (링크) 《Thermo Scientific Pierce Cell Lysis Technical Handbook》 (PDF) 2판. Thermo Scientific. 2015년 3월 30일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2023년 5월 25일에 확인함.  “Protein Expression and Purification Core Facility: Protein Purification: Extraction and Clarification”. 《European Molecular Biology Laboratory》. 2015년 3월 17일에 확인함.  Park, Seung-min; Sabour, Andrew F; Ho Son, Jun; Hun Lee, Sang; Lee, Luke (2014). “Toward Integrated Molecular Diagnostic System (iMDx): Principles and Applications”. 《IEEE Transactions on Bio-Medical Engineering》 61 (5): 1506–1521. doi:10.1109/TBME.2014.2309119. PMC 4141683. PMID 24759281.  Park, Seung-min; Sabour, Andrew F; Ho Son, Jun; Hun Lee, Sang; Lee, Luke (2014). “Toward Integrated Molecular Diagnostic System (iMDx): Principles and Applications”. 《IEEE Transactions on Bio-Medical Engineering》 61 (5): 1506–1521. doi:10.1109/TBME.2014.2309119. PMC 4141683. PMID 24759281.  Park, Seung-min; Sabour, Andrew F; Ho Son, Jun; Hun Lee, Sang; Lee, Luke (2014). “Toward Integrated Molecular Diagnostic System (iMDx): Principles and Applications”. 《IEEE Transactions on Bio-Medical Engineering》 61 (5): 1506–1521. doi:10.1109/TBME.2014.2309119. PMC 4141683. PMID 24759281.