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면역기구에서 샤페론 단백질 Hsp90의 역할 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2011-09-23
일본의 독립행정법인 이화학연구소 (리켄)와 국립대학법인 오카야마대학은 항원 제시 세포 중의ㅏ 하나인 수지상세포가 항원을 파괴하는 역할을 담당하는 자연살해세포에 항원을 제시하기 위헤서는 단백질의 폴딩을 돕는 분자 샤페론인 “Hsp90” 단백질이 필수적이라는 사실과 더불어 그 작용기작을 분자 수준에서 밝혔다고 2011년 9월 20일자 보도를 통해서 발표했다 (참고논문 1). 이번 연구성과는 리켄 면역/알러지 과학 종합연구센터 면역 샤페론 연구팀의 우도노 (?殿平一?) 팀장을 중심으로 한 공동 연구에 의한 성과이다.
바이러스에 감염된 세포나 암세포 등은 각각 바이러스의 항원과 암 항원을 세포의 표면에 가지고 있으나 이들 세포가 직접 자연살해세포를 활성화시킬 수는 없다. 자연살해세포는 수지상세포가 제시한 항원을 인식하기 전에는 활성화하지 않는다. 항원은 수지상세포에 의해 포식되고 세포 내에서 프로테아좀이란 효소 복합체에 의해 짧은 펩티드로 구성된 단편으로 분해되고 이것을 수지상세포는 세포의 표면에 제시하여 자연살해세포가 이것을 인식하게 된다. 이러한 일련의 과정에서 항원은 수지상세포 내에 존재하는 엔도좀이라고 불리는 소기관에 존재하며 이곳에서 빠져 나와 세포질에 존재하는 프로테아좀에 의해서 분해되는데, 엔도좀에서 항원이 세포질로 방출되는 기작에 대해서는 확실히 알려진 바가 없었다.
위 연구팀은 2010년 수지상세포가 항원을 제시하여 자연살해세포를 활성화하기 위해서 Hsp90이라는 샤페론 단백질이 필수적이라는 사실을 발견한 바 있다 (참고논문 1). 그러나, 이것이 개체 수준에서 보편적인 사항인지의 여부와 그 분자 기작에 대해서는 밝혀진 바가 없었다. 이번에 연구팀은 마우스로부터 분리한 수지상세포에 HSP90의 저해제인 radicicol (ATP 결합 저해제)를 처리할 경우 항원 제시가 억제된다는 사실을 발견하였으며, 저해제의 특이성을 검증하기 위하여 Hsp90의 유전자 넉아웃 마우스에서 분리한 수지상세포를 대상으로 항원 모델로써 많이 사용하는 OVA (ovalbumin)을 발현하는 비장세포에 자외선 조사를 통해 아폽토시스를 유도시킨 후 수지상세포에 처리하여 포식시켰다. 포식 후 수지상세포를 OVA에 특이적인 자연살해세포와 공배양할 경우 OVA를 항원으로 인식하지 못하고 염증성 사이토카인인 INF-gamma의 생산이 저하한다는 사실을 확인하였다. 이것은 수지상세포의 Hsp90가 항원 제시에 있어서 중요한 역할을 담당한다는 사실을 의미하는 것이다.
다음으로 연구팀은 수지상세포에 포식된 OVA의 동태를 파악하기 위하여 OVA를 형광성 시약 (AF647-OVA; 적색)으로 염색한 것은 물론 세포막을 형광성 (PKH67-DC; 초록색)으로 표식하여 실험에 사용하였다. 이 경우 항원의 세포 내 유입으로 형성된 엔도좀의 이질 이중막도 초록색 형광을 나타내며, AF647-OVA는 세포질에서는 적색 형광을 나타내고 엔도좀 내부로 존재할 경우 황색 형광을 발하게 된다 (사진 참조). 이러한 실험법을 통하여 OVA의 동태를 정량화한 결과 HSP90 결손 마우스에서 분리한 수지상세포의 경우 OVA의 세포질 내로의 이행이 야생형에 비해서 적었으며, 야생형 마우스에서 분리한 수지상세포에 radicicol을 처리한 경우에도 동일한 결과를 얻었다. 이것은 Hsp90이 OVA의 세포 내로의 이행에 필수적이라는 사실을 의미하는 것이다. 또한, 연구팀은 항원인 OVA를 포식시킨 수지상세포의 엔도좀을 분리하여 HSP90을 처리할 경우 엔도좀으로부터 OVA가 방출된다는 사실을 확인하였으며, 특정 수지상세포 (CD8+ DC)에 의해 포식되어 이 세포에 아폽토시스를 유발시키는 cytochrome C를 Hsp90 결손 마우스에 주사할 경우 CD8+ DC의 감소가 유발되지 않는다는 사실을 확인함으로써 외래 항원이 수지상세포 내로의 유입될 때 Hsp90에 의존적이라는 사실을 개체 수준에서도 확인하였다.
이번 연구성과는 분자 샤페론으로 알려진 Hsp90 단백질이 면역 기구에서 담당하고 있는 새로운 역할과 그 메커니즘을 분자 수준에서 밝힌 것으로 암을 비롯한 바이러스에 대한 치료법의 확립 및 자가면역질환의 제어를 위한 새로운 기회를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 위 연구성과는 미국 과학아카데미 회보인 “Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America: PNAS”의 온라인판을 통해서 2011년 9월 20일자로 공개되었다.
사진. 수지상세포에 포식된 모델 항원인 OVA의 세포 내부로의 유입을 영상화. 좌; 엔도좀 내부에 존재하는 OVA (황색), 우; 세포질로 방출된 OVA (적색).
참고 논문: 1. Ichiyanagi T, Imai T, Kajiwara C, Mizukami S, Nakai A, Nakayama T, Udono, H, Essential role of endogenous HSP90 of dendritic cells in antigen cross-presentation. (2010) J. Immunol. 185: 2693-2700 2. Takashi Imai, Yu Kato, Chiaki Kajiwara, Shusaku Mizukami, Ikuo Ishige, Tomoko Ichiyanagi, Masaki Hikida, Ji-Yang Wang, and Heiichiro Udono, Heat shock protein 90 (HSP90) contributes to cytosolic translocation of extracellular antigen for cross-presentation by dendritic cells. PNAS 2011, Early edition.
출처 : http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2011/110920/detail.html
리켄의 보도자료입니다.
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Hsp90 110920.pdf출처: 글도깨비 세상을 가다 원문보기 글쓴이: 나그네99
