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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-05-19
면역 시스템의 B세포는 항체를 생성하여 질병으로부터 우리 몸을 보호한다. 그런데, 그 위험이 실질적인지 아닌지 그래서 항체 생성을 시작할 것인지 여부를 B 세포는 어떻게 결정할까? 이들 세포가 실질적 위험에 대해서만 대처하는 방법 그리고 그 이유가 학술지 Science 의 5월 11일 발간 호에 실린 연구 논문에 의해 밝혀졌다.
B 세포가 확실하게 반응하거나 또는 전혀 반응하지 않는 것은 매우 중요하며, 그 중간의 어떤 반응은 질환의 원인이 된다는 것이 캘리포니아대학교 UCLA College of Letters and Science)의 미생물학 교수 호프만(Alexander Hoffmann) 박사의 말이다. 실질적 병원균이 존재하는데, B 세포가 나약하게 반응하면, 면역결핍증이 되고, 진짜 병원균이 아닌 어떤 것에 부적절하게 반응하면, 그건 자가면역반응이라는 것이다.
B 세포가 만든 항체가 항원을 공격하게 되는데, 항원은 병원균, 미생물 및 바이러스와 연관이 있는 분자들이다. B 세포의 표면에 있는 센서가 특정 항원을 인식하며, 그 센서가 특정 항원을 만나게 되면, 시그널을 보내서 인체의 B 세포 군단이 신속히 반응하게 한다. 그러나 근체에 무해한 유사 분자들이 있을 수 있고, B 세포는 그러한 시그널을 무시해야 하며, 이에 실패하면 자가면역질환으로 이어지게 된다.
그렇다면, B 세포는 항체 생산을 시작할지 여부를 어떻게 결정하는가? 이들 면역 세포들은 귀가 다소 어두운데, 이는 적절하다. 그 이유는 강력하고 파괴적일 수 있는 면역반응이 위험 신호에만 반응하고 노이즈(whispers)일 때는 반응하지 말아야 하기 때문이다. 이렇게 역치(threshold)보다 다소 높은 수준에 도달할 때에만 B 세포가 반응한다는 것이 호프만 팀에 의해 확인되었다. 예를 들어, 유해한 물질들로 인한 작거나 보통 수준의 시그널에는 반응하지 않음으로써 잘못된 경보의 위험을 줄이는 것이다
이는 자동차 에어백(airbag)과 같아서 정말로 필요하지 않으면 터지지 않는 것이라고 한다. 에어백이 적절하게 디자인되지 않아서, 멈추기 어렵거나 가벼운 사고에 천천히 터지거나 무용할 경우는 생각해볼 수 있다. 에어백은 완벽하게 터지든지 전혀 터지지 않아야 한다. 진짜 병원성인지 아니면 무해한 것인지를 결정해야 하는 상황에서 B 세포도 바로 이처럼 하며, 부분적인 반응은 하지 않는다고 한다.
10억 개의 B 세포가 인체에 있으며, 각자는 두 분자가 관여하는 분자 회로(molecular circuit)를 통해 그러한 역치를 형성한다. 그 중 한 분자는 CARMA1이라는 것으로 나머지 다른 분자인 IKKb를 활성화하며, IKKb는 첫 번째 분자를 더욱더 활성화시킨다. 이 두 분자 사이의 양성적 피드백(Positive feedback)은 무한 생장(infinite growth)으로 이어지고, 일단 이러한 촉발이 일어나면 스마트 탄환(smart bullets)이 발사되기 전에는 중단시킬 방법이 없다고 한다. 하지만, 양성적 피드백의 제2의 특성은 이러한 급진적 활성화(runaway activation)가 발생하는 이상에서만 역치가 형성되는 것이라고 한다.
이 연구팀은 이 분자 회로에 기초하여 수학 방정식을 개발하여, B 세포의 반응을 시뮬레이션할 수 있었다. 이 팀의 예측적 결과는 실험적으로 검정되었다. 이 연구의 한 부분으로, 연구자들은 IKKb에 특이적 돌연변이를 만들어, 시그널이 CARMA1에 되돌려주지 못하게 만들었다. 또한 CARMA1에 돌연변이를 만들어 IKKb로부터 오는 시그널을 받지 못하게 할 수 있었다. 이 두 경우, B 세포는 부분적으로 반응하였는데, 이는 마치 약하게 부푸는 에어백과 유사했다. 이는 흑백 반응보다는 회색지대적 반응이었다고 한다. 이번 연구 결과는 낭창과 같은 자가면역장애 환자가 이 분자 회로에 결함이 있는지 여부를 진단하는 데 도움이 될 수 있다.
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-05/uoc--bcp051514.php
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