호흡기 알레르기와 관련된 막 절단 곰팡이 단백질 두 가지

베이징에 있는 국립생물과학연구소의 과학자들은 흔한 곰팡이인 알테르나리아 알터나타의 두 가지 기공 형성 단백질이 기도 상피세포 막을 뚫고 알레르기성 기도 염증을 유발하는 신호를 촉발한다고 보고했습니다.

제2형 면역을 유발하는 알레르겐(예: 집먼지 진드기, 꽃가루, 곰팡이 포자)은 구조적으로 서로 유사합니다. 패턴 인식 수용체는 박테리아와 바이러스 위협을 처리하는 반면, 제2형 반응은 조직 손상을 감지하는 것으로 보입니다.

MAPK 신호 전달 경로는 상피 세포 내에서 분자 스위치보드 역할을 하여 외부 스트레스를 유전자 수준의 명령으로 변환합니다. 사이토카인 IL-33은 일반적으로 기도 세포의 핵에 저장되어 있다가 세포막이 손상되면 갑자기 방출되어 선천 면역 세포를 동원하고 반응을 유도하는 "경보 신호"입니다. 알레르기성 기도 염증에서 MAPK 활성은 IL-33에 의해 개시되는 프로그램을 증폭시켜 이 두 분자 구성 요소를 염증 과정의 중심에 위치시킵니다.

Nature 에 게재된 "상피 세포막 천공이 알레르기성 기도 염증을 유발한다"라는 연구에서 과학자들은 곰팡이 단백질이 상피 인식 메커니즘을 통해 2형 염증을 유발할 수 있는지 테스트하기 위해 시스템을 정제하고 재생성하는 전략을 개발했습니다.

인간 폐 상피 세포주와 쥐에게 단백질을 반복적으로 비강 내 투여한 것을 실험 모델로 사용하여 IL-33 방출, MAPK 인산화 및 염증 관련 유전자 발현에 의한 조기 활성화를 모니터링했습니다.

연구진은 곰팡이 알테르나리아 알터나타(Alternaria alternata)에서 Aeg-S와 Aeg-L이라는 두 가지 단백질을 발견했는데, 이 단백질들은 기도 세포막을 뚫는 데 함께 작용합니다. 현미경 사진에서 이 단백질들은 고리 모양의 "드릴" 구조로 서로 연결되어 있습니다. 저농도에서는 칼슘이 세포 내로 유입되어 MAPK 연쇄 반응을 유발하지만, 고농도에서는 세포가 분해되어 "경고" 역할을 하는 IL-33을 방출합니다. 두 단백질 모두 단독으로는 활성을 나타내지 않습니다.

칼슘 유입을 차단하거나 MAPK 연쇄 반응을 완전히 억제하면 모든 후속 반응이 중단됩니다. 생쥐에서 한 쌍의 단백질을 흡입하면 알레르기의 전형적인 징후가 나타납니다. 폐에 호산구가 축적되고, T-헬퍼 2 세포가 활성화되며, IgE 수치가 급격히 증가하는 반면, 곰팡이에 이 단백질 중 하나가 결핍되면 호흡기 염증이 유발되지 않습니다.

곰팡이, 박테리아, 환형동물, 자포동물에서 유래한 구조적으로 관련성이 없는 여섯 가지의 기공 형성 독소는 흡입 시 상피 세포와 면역 반응에 유사한 변화를 유발했습니다. 여기에는 IL-33 피드백이 없어도 상피 세포에서 IL-33 방출과 MAPK 활성화가 포함됩니다.

연구 결과는 막 천공이 신체에 위험 신호로 인식되어 기도 상피의 제2형 면역 경로를 촉발하기에 충분함을 시사합니다. 저자들은 겉보기에 서로 관련 없어 보이는 많은 알레르겐과 독에도 기공 형성 단백질이 포함되어 있으며, 천공이 이처럼 다양한 자극이 유사한 기도 염증을 유발하는 이유를 설명할 수 있다고 주장합니다.