퍼포린
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1. 개요
퍼포린은 1983년 처음 발견된 단백질로, T세포와 자연 살해 세포에 의해 분비되어 세포 용해를 유도한다. 퍼포린은 세포막에 구멍을 형성하여 그랜자임과 같은 프로테아제가 표적 세포로 유입되도록 돕는다. 퍼포린 유전자의 돌연변이는 가족성 혈구탐식성 림프조직구증 2형(FHL2)과 같은 면역 관련 질환을 유발할 수 있으며, 골수 이식을 통해 치료할 수 있다.
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퍼포린 | |
---|---|
기본 정보 | |
유형 | 세포 용해 단백질 |
유전자 | PRF1 |
분자량 | 67.6 kDa |
상세 정보 | |
기능 | 세포독성 T 세포 및 NK 세포에 의해 방출되어 표적 세포의 세포막에 구멍을 형성하여 세포 사멸을 유도함 |
연관 질병 | 가족성 혈구탐식성 림프조직구증(FHL), II형 |
2. 발견
퍼포린은 1983년에 처음 발견되었으며, 이후 1988년 항-보체 C9 항체의 교차 반응성을 이용하여 발현 라이브러리에서 클론화되었다. 염기 서열 비교 결과, '막 공격 복합체/퍼포린'(MACPF) 도메인이라 불리는 특정 중심 영역에서 두 단백질 사이에 주목할 만한 유사성이 나타났다.[2]
퍼포린은 세포독성 T 세포와 NK 세포에서 발견되는 세포 용해 단백질이다. 보체계의 C9과 구조적, 기능적으로 유사하며, 다양한 표적 세포를 비특이적으로 용해할 수 있다. 이 단백질은 T 세포 및 NK 세포 매개 세포 용해의 핵심 역할을 하는 분자로 알려져 있다.[9] 퍼포린 정제는 용액 내에서 활성과 안정성을 잃는 경향이 있어 어려웠으나, 최근 재조합 형태 생산에 성공했다.[3]
3. 구조 및 기능
3. 1. 작용 기전
탈과립시 퍼포린 분자는 샤페론 단백질이 작용하는 칼레티쿨린의 도움으로 표적 세포로 이동한다. 칼레티쿨린은 퍼포린이 분해되는 것을 방지한다.[21] 이후 퍼포린은 막 인지질을 통해 표적 세포의 원형질막에 결합하며, 포스파티딜콜린은 칼슘 이온에 결합하여 막에 대한 퍼포린의 친화도를 증가시킨다.[21]
퍼포린은 Ca2+ 의존적 방식으로 표적 세포에 기공을 형성한다. 형성된 기공은 그랜자임으로 알려진 프로-아폽토시스 프로테아제 계열이 표적 세포로 수동 확산될 수 있게 한다.[22] 퍼포린의 용해막 삽입 부분은 MACPF 도메인이다.[23] 이 영역은 그람 양성 박테리아의 콜레스테롤 의존성 세포용해소와 상동성을 공유한다.[24]
퍼포린은 보체 성분 9(C9)와 구조적 및 기능적 유사성을 가진다. C9과 마찬가지로 이 단백질은 막관통 세관을 생성하고 비특이적으로 다양한 표적 세포를 용해할 수 있다. 이 단백질은 세포용해과립의 주요 세포용해 단백질 중 하나로, T세포 및 자연살해세포 매개 세포용해의 핵심 영향을 주는 분자로 알려져 있다.[25] 퍼포린은 원형질막에 구멍을 만들어 칼슘 유입을 유발하고, 막 복구 메커니즘을 시작함으로써 작용하는 것으로 생각된다. 이러한 복구 메커니즘은 퍼포린과 그랜자임을 초기 엔도솜으로 가져온다.[26]
그랜자임 B가 퍼포린과 독립적으로 세포내이입을 겪을 수 있다는 연구 결과가 나오면서, 원래의 세포막 구멍 모델 개념은 반박되었다. 실험에서 그랜자임 B를 이미 세포내이입한 세척된 세포에 퍼포린을 첨가하면 세포내이입 과정에서 퍼포린이 없더라도 세포자멸사가 유도될 수 있음을 보여주었다. 이러한 발견을 바탕으로 프로엘리히(Froelich)와 동료들은 퍼포린의 작용이 이전에 생각했던 것처럼 세포막에서 일어나는 것이 아니라 엔도좀 막에서 일어날 수 있다고 제안했다.[8] 그들은 퍼포린이 엔도좀 막에 구멍을 형성하여 그랜자임이 엔도좀에서 방출되도록 촉진할 가능성이 있다고 제안했다.[3]
4. 임상적 중요성
퍼포린에 결함이 있는 ''PRF1'' 대립형질의 동형접합 유전은 드물고 치명적인 유아기 상염색체 열성 질환인 가족성 혈구탐식성 림프조직구증 2형(FHL2)을 유발한다.[25],[14] 21세기 초, 퍼포린 활성이 완전히 없어지면 영아에게 심각하고 치명적인 상염색체 열성 면역 조절 장애가 발생한다는 것이 밝혀졌다. 이 질환은 가족성 혈구탐식성 림프조직구증(FHL)으로 알려져 있으며, 생후 12개월 이전에 나타나는 경우가 많고, 다른 사람의 골수 이식을 통해서만 효과적으로 치료할 수 있다.[1]
발병 기전은 NK 세포와 세포독성 T 림프구(CTL)가 기능적인 퍼포린을 만들지 못해 표적 세포를 죽이지 못하는 것이다.[1]
4. 1. 가족성 혈구탐식성 림프조직구증 (FHL)
퍼포린 유전자(''PRF1'')의 동형접합 결함은 희귀하고 치명적인 유아기 상염색체 열성 질환인 가족성 혈구탐식성 림프조직구증 2형(FHL2)을 유발한다.[25][14]4. 1. 1. 진단
21세기 초, 퍼포린 활성의 완전한 손실이 영아에게 심각하고 치명적인 상염색체 열성 면역 조절 장애를 유발한다는 것이 밝혀졌다. 이는 일반적으로 생후 12개월 이전에 나타나는 가족성 혈구탐식성 림프조직구증(FHL)으로 알려져 있으며, 비관련 공여자의 골수 이식을 통해서만 효과적으로 치료할 수 있다.[1]발병 기전은 NK 세포와 CTL이 기능적인 퍼포린을 제시하지 못하여 표적 세포를 죽이지 못하는 일련의 하위 사건들을 포함한다. 이 질환에 걸린 영아는 전형적으로 "고전적인" 가족성 혈구탐식성 림프조직구증(FHL)의 증상을 보이며, HLH-2004에 명시된 기준 대부분 또는 전부를 충족한다. 진단은 정상적인 NK 세포가 일반적으로 구성적이고 병원체와 무관한 세포 독성을 나타내고, PRF1, UNC13D, STX11 및 STXBP2와 같은 유전자에서 돌연변이를 확인함으로써 이루어지며, NK 세포의 세포 독성 감소를 통해 확정된다.[1]
4. 1. 2. 치료
21세기 초, 퍼포린 활성이 완전히 소실되면 영아에게 심각하고 치명적인 상염색체 열성 면역 조절 장애가 발생한다는 사실이 밝혀졌다. 이 질환은 일반적으로 생후 12개월 이전에 나타나는 가족성 혈구탐식성 림프조직구증(FHL)으로 알려져 있으며, 비관련 공여자의 골수 이식을 통해서만 효과적으로 치료할 수 있다.[1]발병 기전에는 NK 세포와 CTL이 기능적인 퍼포린을 발현하지 못해 표적 세포를 제거하지 못하는 일련의 하위 사건들이 포함된다. 이 질환을 앓는 영아는 전형적으로 "고전적인" 가족성 혈구탐식성 림프조직구증(FHL) 증상을 보이며, HLH-2004에 명시된 기준 대부분 또는 전부를 충족한다. 진단은 정상적인 NK 세포가 일반적으로 구성적이고 병원체와 무관한 세포 독성을 나타낸다는 점, 그리고 PRF1, UNC13D, STX11, STXBP2와 같은 유전자의 돌연변이를 확인함으로써 NK 세포의 세포 독성이 감소했음을 확인하는 방식으로 이루어진다.[1]
4. 2. 아급성 및 만성 퍼포린병증
아급성 퍼포린병증은 이전에 언급된 네 가지 유전자 중 하나에서 양쪽 대립 유전자에 돌연변이가 발생하여 세포 독성 림프구(CL) 활성이 부분적으로 감소하여 발생하는 다양한 증상을 포괄한다. 급성 형태와 달리 아급성 퍼포린병증은 일반적으로 더 가볍고 산발적인 임상 증상, 간헐적인 질병 경과, 발병 연령의 가변성, 비특이적 면역 억제 또는 면역 제거 치료에 대한 빈번한 긍정적 반응으로 인해 진단이 어려울 수 있다.[1]만성 퍼포린병증은 가족성 혈구탐식 림프조직구증(FHL)과 관련된 유전자의 단일 대립 유전자 돌연변이로 인해 발생하는 다양한 면역 관련 질환으로 간주된다. 이러한 질환은 전형적인 FHL과는 다르게 나타나며, 특히 소아 류마티스 관절염 환자에게서 혈액암 및 대식세포 활성화 증후군과 같은 질환을 포함할 수 있다. 증상은 보통 5세 이후에 시작된다. 또한, 일부 연구에서는 PRF1 유전자 변이와 동종 골수 이식 결과 사이의 상관관계를 제시한다. 그러나 이러한 연관성은 논란의 여지가 있으며, 이를 뒷받침하는 연구보다 반증하는 연구가 더 많다.
5. 상호작용
퍼포린은 칼레티큘린과 상호작용한다.[27][11][20]
참조
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논문
Perforinopathy: A Spectrum of Human Immune Disease Caused by Defective Perforin Delivery or Function
2013
[2]
논문
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Delivering the kiss of death: progress on understanding how perforin works
2007-06-01
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2014
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문서
Osińska, Iwona et al.
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