사이토카인에 대하여(2)

자세한 연구를 통해서 사이토카인의 구조와 기능 등 일반적인 특징을 알 수 있게 되었습니다. 사이토카인은 비교적 작은 분자량을 갖는 단백질이며, 일반적으로 30kDa 이하 분자량을 가집니다. 사이토카인은 특징에 따라서 6가지 그룹으로 분류됩니다.

6가지 그룹: IL-1, 조혈소(클래스I), IFN(클래스II), 종양괴사인자(TNF), IL-17, 케모카인 군

 

IL-1 역할: 전염증성 신호전달경로 활성화 

IL-1 군에 속하는 사이토카인은 대체로 면역반응 초기 단계에서 수지상세포, 단핵구, 큰 포식세포에서 분비됩니다. IL-1 군에 속하는 사이토카인이 분비되면 모세혈관의 투과성을 증가시켜 감염 조직에 백혈구 유입을 증가시키는 역할을 하고, 일반적으로 전염증성 사이토카인으로 분류됩니다. 

 

IL-1은 제1형 인터페론(IFN-a, B), IL-6, CXCL8과 같은 급성기 단백질 생성을 유도하고, 이는 간에 전염증성 신호를 전달하면서 나타나게 됩니다. 이렇게 생성된 단백질은 병원체에 대한 방어 작용을 유도하고, 바이러스 유래 RNA를 파괴하고, 온도에 민감한 세균을 죽이기 위해 전신 발열 반응을 일으키기도 합니다. 또한 B림프구와 T림프구를 활성화해서 적응면역반응을 유도합니다.

 

IL-1 군 사이토카인

IL-1 군에 속하는 사이토카인은 IL-1a, IL-1B, IL-1Ra, IL-18, IL-33이 있습니다. 

IL-1군 수용체는 IL-1, IL-18, IL-33의 수용체를 포함합니다. IL-1a와 IL-1B는 동일한 수용체에 의해 인지되고, 동일한 반응을 일으킵니다. IL-1에 대한 두 개의 수용체가 알려져 있고, 두 개 모두 면역글로불린 초가계 단백질에 속합니다. 

 

- 제1형 IL-1 수용체(IL-1RI): 많은 세포에 발현하고 있고, 세포내로 신호전달을 유도합니다. 완전한 기능을 하기 위해서는 IL-1 수용체와 결합하는 단백질인 IL-1 RAcP(IL-1 Receptor Accessory Protein) 이 필요합니다. 완전한 신호전달은 IL-1RI 수용체와 IL-1 RAcP 이 세포막에 dimer로 결합하고 있는 상태에서 기능을 나타낼 수 있습니다.

- 제2형 IL-1 수용체(IL-1RII): B림프구에만 발현하고, 활성이 없습니다.

IL-18 수용체는 IL-18Ra와 IL-18RB로 구성된 이량체입니다. IL-33은 T1/ST-2 또는 IL-RAcP에 의해 인지됩니다. 

 

조혈소(클래스 I) 사이토카인

조혈소 군에 속하는 사이토카인은 그 종류와 기능이 다양하고, 분비하는 세포도 다양합니다. 조혈소 군에 속하는 사이토카인은 단백질 구조상에서도 상등성이 높아서 아미노산 서열이 다양함에도 불구하고 하나의 군으로 분류하고 있습니다. Four-helix bundle motic가 4개의 역병렬 anti-parallel helices를 이루고 있습니다. 조혈소군 내 사이토카인은 나선형 구조와 길이를 토대로 구분합니다. 8~10개 잔기로 구성된 짧은 나선형 구조를 갖는 IL-2, IL-4, IL-3과 긴 사슬 나선형 구조를 갖는 IL-6, IL-12과 같은 특징이 있습니다.

 

IFN(클래스 II) 사이토카인

제1형 인터페론에는 약 20여 개의 연관 단백질로 이루어진 IFN-a과 바이러스에 의해서 감염된 세포 및 활성화된 큰 포식세포 및 수지상세포에 의해 분비되는 IFN-B가 있습니다. 이들은 바이러스 등 병원체에 감염된 세포 표면이나 세포질에 존재하는 pattern recognition receptors (PRRs)에 의해 인지된 후 분비됩니다. 

 

제1형 인터페론은 18~20kDa 분자량의 폴리펩티드로 구성된 이량체고, 구조적으로 주로 나선형을 이루고 있습니다. 이들 중 일부는 자연적으로 glycosylation 되어 있습니다. 대표적으로 간염 바이러스에 대한 치료제로 많이 사용되고 있습니다.

제2형 인터페론은 INF-gamma로 알려져 있고, 주로 NK세포 또는 T림프구에 의해서 이량체 형태로 분비됩니다. 적응면역반응의 강력한 조절인자입니다. 

위 세가지 인터페론 모두 세포 표면에 존재하는 MHC 단백질의 발현을 증가시켜 antigen-presentation capability를 향상시키는 역할을 합니다. 

 

종양괴사인자(TNF)

종양괴사인자에 속하는 사이토카인은 신경, 면역계, 골격 등에 존재하는 세포의 발달 및 기능, 항상성 유지에 기여합니다. 또한 대부분 세포막에 강력하게 결합하고 있습니다. TNF군 사이토카인의 일부는 동일한 사이토카인이 수용성, 막결함형태로 동시에 존재하기도 하고, 세포외부영역이 절단되어서 수용성 매개체로 작용하기도 합니다. 

TNF-a, TNF-B 두 종류가 존재하고, 이 두 사이토카인은 수용체 형태로 분비됩니다. TNF-a는 전염증성 사이토카인이고, 감염 및 염증등의 요인에 반응하여 활성화된 큰포식세포, 림프구, 피부세포 등에서 생성됩니다. 

 

IL-17

가장 최근에 알려진 사이토카인으로 대부분 염증 반응을 일으킵니다. IL-17A, IL-17B, IL-17C, IL-17D, IL-17E, IL-17F 등이 있습니다. 이 사이토카인은 4개의 보존된 시스테인 구조를 공유하고 있습니다.

 

케모카인

케모카인은 17~12.5kDa 정도의 작은 분자량을 가진 사이토카인 군으로 세포 표면 수용체와 결합 후 농도 구배 상 높은 케모카인 쪽으로 백혈구의 이동을 유도합니다. 이렇게 직접적인 세포 움직임을 chemotaxis라 하고, 이 움직임을 일으키는 케모카인 분자를 chmoattractants라 합니다.