세포 접착 분자

3. 세포 접착 분자의 분류

세포 접착 분자(CAM)는 면역글로불린 슈퍼패밀리 세포 접착 분자(IgSF CAM), 카드헤린, 인테그린, C형 렉틴 유사 도메인 단백질 슈퍼패밀리(CTLD)의 네 가지 주요 슈퍼패밀리로 분류된다.^[42][7] 프로테오글리칸도 세포 접착 분자의 한 종류로 간주된다.^[42][7]

칼슘 의존성에 따라 분류하면 칼슘 비의존적인 세포 접착 분자와 칼슘 의존적인 세포 접착 분자로 나눌 수 있다.^[42][7] 면역글로불린 슈퍼패밀리 세포 접착 분자(IgSF CAM)는 칼슘(Ca²⁺)에 의존하지 않는 반면, 인테그린, 카드헤린, 셀렉틴은 칼슘(Ca²⁺)에 의존한다.^[42][7] 또한, 인테그린은 세포-기질 상호작용에 참여하고, 다른 세포 접착 분자 패밀리는 세포-세포 상호작용에 참여한다.^[43][8]

세포 결합의 틀을 벗어나는 세포 접착 분자로는 카데린, [http://bsd.neuroinf.jp/wiki/%E5%85%8D%E7%96%AB%E3%82%B0%E3%83%AD%E3%83%96%E3%83%AA%E3%83%B3%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%9F%E3%83%AA%E3%83%BC 면역글로불린 슈퍼패밀리](immunoglobulin superfamily:IgSF), 인테그린 등이 대표적이다.

세포 부착 분자에 포함할지 여부가 미묘한 것들은 다음과 같다.

• 헤마글루티닌(hemagglutinin, haemagglutinin, HA)
• 렉틴
• 피토헤마글루티닌/phytohaemagglutinin^영어(phytohaemagglutinin, PHA)
• 갈렉틴/galectin^영어(galectin)
• 단세포 생물에서 다세포 생물로 진화한 볼복스의 세포 부착 물질
• 정자와 난자의 결합 단백질 (이론상 생물 종 특이성이 있음)
• Zp3 (Zp-3, Zona pellucida sperm-binding protein 3, zona pellucida glycoprotein 3 (Zp-3), sperm receptor): 난자 표면의 정자 결합 단백질.
• glutathione S-transferase M3 (GSTM)^[32]: 정자 표면의 난자 결합 단백질
• voltage-dependent anion channel 2 (VDAC2)^[33]: 정자 표면의 난자 결합 단백질
• 세포성 면역에서의 세포 인식 분자 (세포 독성 T 세포가 이물질 세포를 인식하고 죽이는 과정에서 세포 부착 분자가 관여)

3. 1. 칼슘 의존성 여부에 따른 분류

3. 2. 결합 방식에 따른 분류

3. 3. 주요 세포 접착 분자 패밀리

4. 세포 접착 분자의 구조

세포 접착 분자(CAM)는 일반적으로 단일 통과 막관통 수용체이며^[40] 세포골격과 상호작용하는 세포 내 도메인, 막관통 도메인, 세포 외 도메인의 세 가지 보존된 도메인으로 구성된다.^[41][5] 이들 단백질은 여러 가지 다른 방식으로 상호작용할 수 있는데,^[41][6] 동일한 세포 접착 분자와 결합하는 동종친화성 결합(homophilic binding)과, 다른 세포의 다른 세포 접착 분자와 결합하는 이종친화성 결합(heterophilic binding)이 가능하다.

5. 세포 접착의 방식

세포 접착에는 크게 두 가지 방식이 있다.

• 세포-세포 접착 (cell-cell adhesion): 두 세포(A 세포와 B 세포)가 직접 접착하는 방식이다.
• 세포-기질 접착 (cell-substratum adhesion): 세포(A 세포)가 세포외 기질에 접착하는 방식이다.

• 동친화성 결합 (homophilic adhesion): A 세포 표면의 X 세포 접착 분자가 B 세포 표면의 동일한 X 세포 접착 분자와 결합한다.
• 이친화성 결합 (heterophilic adhesion): A 세포 표면의 X 세포 접착 분자가 B 세포 표면의 다른 종류인 Y 세포 접착 분자와 결합한다.
• 리간드 가교형 결합 (ligand-bridged adhesion): A 세포와 B 세포 표면에 있는 서로 다른 세포 접착 분자 (C, D)가 세포막에 내장되지 않은 제3의 분자(Z, 리간드)를 통해 결합한다. 호르몬과 세포막상의 수용체의 결합과 유사한 시스템으로, 세포 외부에서 세포 기능을 조절하는 메커니즘을 제공한다.

6. 세포 결합

세포 결합은 세포를 다른 세포 또는 세포외 기질에 고정시키거나 인접한 세포 간의 직접적인 연락을 가능하게 하는 결합 장치이다. 세포 접착 분자는 세포 결합에 관여하는 분자를 총칭하며, 세포를 배양 접시에 부착시키는 활성이나 항체를 이용한 세포-세포 접착 저해 활성 등을 통해 발견되었다.

고정 결합은 세포를 다른 세포나 세포외 기질에 고정시키는 결합 장치로, 결합 장치를 세포 내부에서 지지하는 세포 골격의 종류에 따라 두 가지로 분류된다.

• 부착 결합: 세포-세포 결합에는 카드헤린(cadherin), [http://bsd.neuroinf.jp/wiki/%E5%85%8D%E7%96%AB%E3%82%B0%E3%83%AD%E3%83%96%E3%83%AA%E3%83%B3%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%9F%E3%83%AA%E3%83%BC 면역글로불린 슈퍼패밀리](immunoglobulin superfamily:IgSF), 넥틴(nectin) 등이 관여한다. 세포-기질 결합에는 인테그린(integrin), 사르코글리칸(sarcoglycan), β-디스트로글리칸(β-dystroglycan) 등의 막관통 단백질과 피브로넥틴(fibronectin), 라미닌(laminin) 등의 세포외 기질 단백질이 관여한다.
• 부착 반점(데스모솜, desmosome): 세포-세포 결합에는 데스모글레인(desmoglein), 데스모콜린(desmocollin) (이상 카드헤린SF), 코르네오데스모신(corneodesmosin) 등이 관여한다.
• 반부착 반점(헤미데스모솜, hemidesmosome): 세포-기질 결합에는 세포외 기질 단백질인 라미닌(laminin) 332, 막관통 단백질인 인테그린(integrin) α6β4, BP180(XVII형 콜라겐), CD151(테트라스파닌, tetraspanin) 등이 관여한다.

• 갭 결합: 코넥신(connexin), 파넥신(pannexin) (코넥신 F), 이넥신(innexin) (무척추 동물) 등이 관여한다.
• 시냅스 결합: 인테그린, 뉴로리긴(neuroligin), 뉴렉신(neurexin) 등이 관여하며, 신경 세포의 접착 분자는 별도로 "시냅스 접착 분자"나 "신경 세포 접착 분자"로 분류하기도 한다.
• 원형질 연락: 카데린등이 관여한다.

• 밀착 연접: 클라우딘(claudin), 오클루딘(occludin), 조눌린(zonulin), 잼(junctional adhesion molecule: JAM)(IgSF) 등이 관여한다.
• 격벽 결합: 인테그린, 클라우딘 유사 분자 등이 관여한다.

7. 세포 접착 분자의 생물학적 기능

세포 접착 분자(CAM)의 다양성은 생물학적 환경에서 이 단백질의 다양한 기능으로 이어진다. 림프구 유도에 특히 중요한 세포 접착 분자 중 하나는 어드레신이다.^[56][21] 림프구 유도는 강력한 면역계에서 일어나는 핵심 과정으로, 순환 림프구가 신체의 특정 부위와 기관에 부착되는 과정을 제어한다.^[57][22] 이 과정은 세포 접착 분자, 특히 MADCAM1이라고도 알려진 어드레신에 의해 고도로 조절된다. 이 항원은 림프구가 내피 세정맥에 조직 특이적 접착을 하는 역할로 알려져 있다.^[58][23] 이러한 상호작용을 통해 순환 림프구를 조정하는데 중요한 역할을 한다.

암 전이, 염증 및 혈전증에서의 CAM 기능은 현재 고려되고 있는 실행 가능한 치료 표적이 된다. 예를 들어 전이성 암세포가 혈관 밖으로 유출되어 2차 부위로 이동하는 능력을 차단하는 연구가 진행 중이다. 이는 폐에서 발생하는 전이성 흑색종에서 성공적으로 입증되었는데, 쥐에서 폐 내피의 세포 접착 분자에 대한 항체를 치료제로 사용했을 때 전이 부위 수가 크게 감소했다.^[59][24]

8. 세포 접착 분자와 질환

세포 접착 분자의 다양성은 생물학적 환경에서 이러한 단백질의 다양한 기능으로 이어진다. 림프구 유도에 특히 중요한 세포 접착 분자 중 하나는 어드레신이다.^[56] 림프구 유도는 강력한 면역계에서 일어나는 핵심 과정으로, 신체의 특정 부위와 기관에 부착된 순환 림프구의 과정을 제어한다.^[57] 이 과정은 세포 접착 분자, 특히 MADCAM1이라고도 알려진 어드레신에 의해 고도로 조절된다. 이 항원은 림프구가 내피 세정맥에 조직 특이적 접착을 하는 역할로 알려져 있다.^[58]

암 전이, 염증 및 혈전증에서의 세포 접착 분자(CAM) 기능은 현재 고려되고 있는 실행 가능한 치료 표적이 된다. 예를 들어 전이성 암세포가 혈관 밖으로 유출되어 2차 부위로 이동하는 능력을 차단하는 연구가 진행되고 있다. 이는 폐에서 발생하는 전이성 흑색종에서 성공적으로 입증되었는데, 쥐에서 폐 내피의 세포 접착 분자에 대한 항체를 치료제로 사용했을 때 전이 부위 수가 크게 감소했다.^[59]

9. 세포 접착 분자 연구의 응용

어드레신은 림프구 유도에 중요한 세포 접착 분자 중 하나이다.^[56] 림프구 유도는 강력한 면역계의 핵심 과정으로, 신체 특정 부위와 기관에 부착된 순환 림프구의 과정을 제어한다.^[57] 어드레신(MADCAM1)은 림프구가 내피 세정맥에 조직 특이적 접착을 하는 역할을 한다.^[58]

암 전이, 염증, 혈전증에서의 CAM 기능은 현재 치료 표적으로 고려되고 있다. 예를 들어 전이성 암세포가 혈관 밖으로 유출되어 2차 부위로 이동하는 능력을 차단하는 연구가 진행 중이다. 쥐에서 폐 내피의 세포 접착 분자에 대한 항체를 치료제로 사용했을 때 전이 부위 수가 크게 감소했다는 연구 결과가 있다.^[59]

세포 접착 분자의 모방 물질인 유기 합성 화합물과 재조합 DNA 산물은 인공적인 세포 접착 분자로 간주되기도 한다. 세포 접착 분자의 접착 활성에 독물, 증식 인자, 양전자 방출 핵종, 형광 물질 등을 결합한 기능성 고분자가 제작되고 있으며, 의약품, 연구 기재, 화장품 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.

• 폴리리신(polylysine, ε-poly-L-lysine, EPL) : 아미노산인 리신의 중합체로, 배양 플라스틱 용기 표면에 코팅하여 배양 세포의 부착성을 향상시킨다.^[34]
• 슈퍼본드: 치과 의료용 4 - META/MMA - TBB 레진

10. 한국의 세포 접착 분자 연구 현황

1976년, 미국 록펠러 대학교의 G.M. 에델만은 닭의 신경망막에서 "세포 간 접착"을 담당하는 단백질을 발견하고, 세포 접착 분자를 뜻하는 영어 "'''C'''ell '''A'''dhesion '''M'''olecule"에서 따온 CAM으로 명명했다^[35]。 한국어에서 "세포 접착 분자"는 집합 명사이므로 영어권에서와 같은 혼란은 없다.

ICAM은 영어 '''I'''nter'''C'''ellular '''A'''dhesion '''M'''olecules의 약자이며, 한국어로는 "세포 간 부착 분자"를 의미한다. 넥틴(nectins)은 "세포 부착 단백질"을 의미하며, 1999년 재일 한국인이 명명했다. "넥틴"은 한국어에서 혼란을 야기할 수 있다.

세포 접착 분자는 부착 연결에서 유래된 용어이지만, 세포 "부착" 분자라는 용어는 "부착"뿐만 아니라 큰 틀의 개념인 "세포 연결"을 포함하는 것이 일반적이다. 세포의 모든 "부착"·"연결"에 대해 세포 접착 분자라는 용어를 사용하며, 이는 한국뿐만 아니라 영어권에서도 마찬가지이다.

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