Language
Country/Area
No result found
박테리아의 숨겨진 무기: 효과 단백질은 어떻게 숙주 세포를 조종하는가?
세균학과 분자생물학의 발전으로 과학자들은 세균 작동체의 신비를 점차 밝혀냈습니다. 이러한 이펙터 단백질은 병원성 박테리아가 분비 시스템을 통해 숙주 세포에 전달하는 "비밀 무기"이며 박테리아 감염 과정에서 중요한 역할을 합니다.
효과기 단백질은 일반적으로 병원체가 숙주 조직에 침입하고, 면역체계를 억제하거나, 병원체의 생존 능력을 높이는 데 도움을 줍니다.
많은 병원성 박테리아가 이펙터 단백질을 분비할 수 있지만 대부분의 종에 대한 정확한 양은 알려져 있지 않습니다. 병원체 게놈의 서열을 분석할 때 이펙터 단백질은 단백질 서열 유사성을 기반으로 예측할 수 있지만 이러한 예측이 항상 정확한 것은 아닙니다. 더 중요한 것은 각 이펙터 단백질의 양이 무시할 만큼 적기 때문에 예측된 이펙터 단백질이 실제로 숙주 세포로 분비되는지를 실험적으로 증명하는 것이 매우 어렵다는 것입니다.
병원성 대장균을 예로 들어 보겠습니다. 연구에 따르면 박테리아에는 60개 이상의 이펙터 단백질이 있을 수 있지만 39개만이 인간 Caco-2 세포에 성공적으로 들어가는 것으로 확인되었습니다. 동일한 박테리아 종 내에서도 서로 다른 계통은 종종 서로 다른 이펙터 단백질 조합을 보유합니다. 예를 들어, 식물 병원성 박테리아인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 14개의 이펙터 단백질을 가지고 있지만 여러 다른 계통에서 발견되는 이펙터 단백질의 수는 거의 150개에 이릅니다.
이펙터 단백질의 작용 메커니즘
효과기 단백질의 다양성으로 인해 숙주 세포 내의 많은 과정에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 병원성 대장균, 시겔라, 살모넬라 및 페스트균의 T3SS 이펙터 단백질은 숙주 세포의 액틴 역학을 조절하고 부착 또는 침입을 촉진할 수 있습니다. 또한 세포내이입을 방해하고 식균작용을 예방하며 세포사멸 경로와 숙주 면역 반응을 조절할 수 있습니다.
병원균은 숙주 세포에 들어간 후 생존을 위해 세포내이입 경로를 사용하며 일부 박테리아는 세포사멸 과정을 변경할 수도 있습니다.
예를 들어, 식세포는 박테리아를 인식하고 "삼켜버리는" 면역 세포입니다. 이 세포는 청소부 수용체 A라는 것을 통해 직접적으로 박테리아를 인식하거나 항체와 보체 단백질을 통해 간접적으로 박테리아를 인식할 수 있습니다. 내부 살모넬라와 시겔라는 식세포작용을 피하고 숙주 세포 내에서 생존하기 위해 엔도리소좀 수송을 방해합니다. 반면에 Yersinia pestis는 세포골격 재구성을 억제하여 이 과정을 차단합니다.
세포내이입 수송 과정에서 살모넬라균은 "살모넬라 낭종"(SCV)에 싸인 자신의 형성을 촉진하며, SCV가 성숙함에 따라 미세소관 조직화 센터로 이동하여 박테리아의 생존을 더욱 촉진합니다. 한편 Shigella는 낭종을 빠르게 용해시켜 엔도리소좀 시스템을 회피합니다.
식작용과 세포내이입 수송에 영향을 미치는 것 외에도 일부 병원체의 이펙터 단백질은 숙주 세포의 분비 경로를 방해할 수도 있습니다. 예를 들어, 장병원성 대장균의 이펙터 단백질 EspG는 숙주 세포에서 인터루킨-8의 분비를 감소시켜 면역 반응에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 이펙터 단백질은 다른 이펙터 단백질과 마찬가지로 숙주 면역체계에 강력한 억제 효과를 갖습니다.
많은 병원성 박테리아는 생활 환경을 유지하기 위해 숙주 세포의 세포 사멸을 방지하는 메커니즘을 개발했습니다.
예를 들어 장병원성 대장균의 이펙터 단백질인 NleH와 NleF는 숙주 세포의 세포사멸을 예방합니다. 또한, Shigella 이펙터 단백질 IpgD와 OspG도 유사한 기능을 가지고 있습니다. 이들 이펙터 단백질은 NF-kB 경로를 방해함으로써 숙주 세포가 세포사멸 반응을 겪는 것을 방지할 수 있습니다. 많은 이펙터 단백질이 숙주 세포 사멸에 저항하는 데 중요한 역할을 하지만 EHEC 이펙터 단백질 EspF, EspH 및 Cif의 역할과 같은 일부 이펙터 단백질은 세포 사멸을 유도합니다.
항면역 반응 수단
병원성 박테리아는 다양한 방법을 통해 숙주의 면역 반응을 회피하는데, 주요 수단 중 하나는 숙주 세포의 NF-kB 신호 전달 경로를 방해하는 것입니다. 다양한 이펙터 단백질이 NF-kB 경로의 활성화를 효과적으로 억제할 수 있습니다. 예를 들어 장병원성 대장균의 이펙터 단백질 NleC는 NF-kB 구성 요소를 절단하여 IL-8의 생성을 방지합니다. 마찬가지로, 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis)의 YopE와 YopP는 염증 반응을 예방하는 데 중요한 역할을 하는 NF-kB의 활성화를 방지합니다.
박테리아 이펙터 단백질에 대한 심층적인 연구를 통해 우리는 병원성 감염에서 이들의 역할을 더욱 포괄적으로 이해하게 되었습니다. 이것이 미래에 전염병 치료에 대한 우리의 생각을 바꾸게 될까요?
