분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2007-04-23 09:31:43 , Hit : 4584
 면역세포 표면의 수용체를 거치지 않고 진행되는 면역반응

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2007-04-20

인체의 최전방 방어선인 면역세포는 외부의 세균이 침입하여 자신의 수용체에 결합하기 전에는 활동을 개시하지 않는다는 것이 이전의 통설이었다. 오랫동안 과학자들은 "세균이 인체에 침입하면 면역세포의 표면에 존재하는 수용체가 세균과 상호작용하여 경계경보가 울린다"고 생각해 왔다. 그러나 새로운 연구에 의하면, 세균이 면역세포의 안으로 들어가 면역반응을 촉발할 수도 있다고 한다.

미시간대의 연구진은, 세균이 - 면역세포 표면의 수용체를 경유하지 않고 - 면역세포의 안으로 들어가 강력한 면역반응을 촉발하는 독립적인 경로가 존재함을 확인하였다. 세포질액(cytosol)에는 크라이오피린(cryopyrin)이라는 단백질이 존재하는데, 외계의 세균이 면역세포의 안으로 들어가면 이 단백질이 반응하여 「병원체를 물리치는 단백질」을 활성화시킨다. 이와 관련하여 연구진은 2006년, "크라이오피린은 재발성 발열, 피부발진, 관절염 등의 다양한 염증증상을 유발한다"는 사실을 밝혀내어 Nature에 발표하였다.

연구진이 네이처에 발표했던 내용은 다음과 같다: 선행연구에서 다른 연구진은 세포 표면의 TLR(Toll-like receptors) 수용체가 침입한 세균을 인식하여 면역반응을 활성화한다는 것을 밝힌 바 있다. 그러나 미시간대의 연구진은 크라이오피린은 다른 신호경로를 채택한다는 것을 발견하였다. 활성화된 크라이오피린은 caspase-1 효소를 자극하고, 이것은 미성숙 형태의 IL-1 beta를 잘라 활성형 분자를 만든다. IL-beta가 활성화되면 세포 밖으로 분비되어 다른 세포의 IL-1 beta 수용체에 결합하여 면역반응을 촉진한다. 두 가지의 신호전달경로는 상호협력한다. TLR 수용체는 세포 외부의 세균을 인식하는 반면, 크라이오피린은 세포 안의 세균을 인식한다. 세포막의 TLR 수용체가 세균의 RNA를 인식하면 NF-kappaB라는 신호전달경로를 활성화하여 IL-1 beta의 생성을 유발한다. 크라이오피린도 이와 동일한 역할을 하지만 caspase-1을 경유하여 활성형 IL-1 beta를 생성한다.

크라이오피린은 인체의 염증반응에 관여하는 핵심효소인 caspase-1을 자극하고, caspase-1은 IL-1 beta의 생성을 촉진한다. IL-1 beta는 면역계에 "병원체를 공격하라"는 신호를 보내는 강력한 분자로서 인체가 감염을 물리칠 수 있도록 체온을 상승시키기도 한다. IL-1 beta는 과도한 면역반응을 유발함으로써 자가면역질환 등 염증질환의 발병과정에서 중요한 역할을 하기도 한다.

연구진은 이번 연구에서, 크라이오피린이 활성화되어 일련의 과정을 시작하는 기전을 연구하여 발표하였다. 연구진이 마우스의 대식세포(macrophage)를 세균에 노출시시킨 결과, (잘 알려진 세포표면 수용체인) TLR이 없이도 크라이오피린이 활성화되어 행동을 개시하는 것을 확인하였다. 따라서 연구진은 크라이오피린의 활성화에는 TLR이 필요하지 않다는 것을 알게 되었다. 구체적으로, 세균은 세포막의 구멍을 통하여 세포로 들어가 크라이오피린을 활성화시켰다. 그리고 이 구멍을 뚫는 과정에서 pannexin-1이라는 단백질이 매개역할을 한다는 것도 알게 되었다.

"우리는 미래의 백신을 설계하고 류마티스 관절염 및 기타 자가면역질환의 염증반응을 정확하게 표적으로 하는 약물을 개발하기 위하여 연구를 해 왔다. 우리는 이번 연구에서 세포 내에 존재하는 세균이 면역반응을 촉발하는 과정을 해명하였다. 이는 면역계의 이해와 신약개발에 있어서 새로운 시각을 제시하는 것이다."라고 연구진은 말했다. 이번 연구는 immunity 4월호에 실렸는데, 인체가 세균을 인식하여 반응하는 과정을 새로운 관점에세 세부적으로 기술했다는 의의가 있다. 연구진은 이번 연구에서 크라이오피린에 대한 최근의 연구내용들을 종합하였다. 크라이오피린은 「NOD-like receptors 패밀리 단백질」의 일원으로서, 이 단백질군에 관한 지식은 인간의 면역계를 완전히 이해함으로써 보다 효과적인 백신을 개발하고 류마티스관절염 등의 치료방법을 개발하는 데 기여할 것이다.

SOURCE: "Pannexin-1-Mediated Recognition of Bacterial Molecules Activates the Cryopyrin Inflammasome Independent of Toll-like Receptor Signaling", Immunity, Published online: April 12, 2007.







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