케모카인

3. 구조적 특성

4. 구조별 유형

• '''CC 케모카인 (β-케모카인)''': N-말단 근처의 첫 두 시스테인 잔기가 서로 인접해 있다 (CC).
• '''CXC 케모카인 (α-케모카인)''': 첫 두 시스테인 잔기 사이에 다른 아미노산(X) 하나가 끼어 있다 (CXC).
• '''C 케모카인 (γ-케모카인)''': 다른 케모카인과 달리 N-말단 시스테인과 그 하류에 위치한 시스테인, 이렇게 단 두 개의 시스테인만 가진다 (C).
• '''CX3C 케모카인 (δ-케모카인)''': 첫 두 시스테인 잔기 사이에 다른 아미노산(X) 세 개가 끼어 있다 (CX₃C).

4. 1. CC 케모카인 (β-케모카인)

• CCL2 (MCP-1, 단핵구 주화성 단백질-1): 단핵구가 혈관을 빠져나와 조직으로 이동하여 대식세포로 분화하도록 유도한다.
• CCL5 (RANTES): CCR5 수용체를 발현하는 T세포, 호산구, 호염기구 등의 세포를 끌어들인다.
• CCL11 (Eotaxin): 혈장 내 CCL11 농도 증가는 생쥐와 인간 모두에서 노화 및 신경 발생 감소와 관련이 있는 것으로 보고되었다.^[13][31]
• CCL17 (TARC): Th2 림프구에 특이적으로 발현되는 CCR4 수용체에 결합한다.^[18] TARC는 아토피 피부염의 임상적 지표로 활용되기도 한다.

4. 2. CXC 케모카인 (α-케모카인)

• '''ELR-양성 CXC 케모카인''': ELR 모티프를 가지고 있으며, 주로 호중구의 이동을 유도하고 혈관 신생 작용을 한다.^[1][2] 이들은 CXCR1 및 CXCR2 수용체와 상호작용한다.^[1][2] 대표적인 예로는 인터루킨-8(IL-8)이 있으며, 이는 호중구가 혈관을 빠져나와 주변 조직으로 이동하도록 유도한다.^[1]
• '''ELR-음성 CXC 케모카인''': ELR 모티프가 없으며, 주로 림프구를 유인하고 혈관 신생을 억제하는 경향이 있다.^[1][2] 예를 들어 CXCL13은 림프구를 유인하는 역할을 한다.^[1]

4. 3. C 케모카인 (γ-케모카인)

4. 4. CX3C 케모카인 (δ-케모카인)

5. 기능별 유형

케모카인은 기능에 따라 크게 두 가지 유형으로 나눌 수 있다.^[23][5]

하나는 항상성 케모카인(Homeostatic chemokine^eng)으로, 특정 조직에서 평상시에도 꾸준히 생성되어 백혈구의 기본적인 이동이나 배치를 조절한다.^[23][5] 이는 면역계 세포들이 몸 안을 순찰하며 병원체 침입을 감시하거나(면역 감시), 특정 림프 기관으로 이동하여 제 역할을 수행하도록 돕는다.^[24][25] 일부 항상성 케모카인은 혈관신생이나 세포의 발달 및 성숙 과정에도 관여한다.

다른 하나는 염증성 케모카인(Inflammatory chemokine^eng)으로, 세균이나 바이러스 감염, 조직 손상 등 비정상적인 상황이 발생했을 때 주로 생성된다.^[26][6] 이들은 염증 부위로 단핵구, 호중구와 같은 면역 세포들을 유인하여 감염에 맞서 싸우거나 손상된 조직의 치유를 촉진하는 역할을 한다.^[26][6] 염증성 케모카인의 분비는 인터루킨 1과 같은 다른 사이토카인에 의해 촉진되기도 한다.

5. 1. 항상성 케모카인

5. 2. 염증성 케모카인

6. 유인된 세포별 유형

케모카인의 주요 역할은 세포의 이동을 유도하는 화학적 유인 물질로 작용하는 것이다. 케모카인에 의해 유인된 세포는 케모카인의 공급원을 향해 농도가 점차 높아지는 신호를 따라 이동한다.

일부 케모카인은 면역 체계의 세포 이동을 조절하며 면역 감시 과정에 참여한다. 예를 들어, 림프구를 림프절과 같은 특정 조직으로 유도하여 해당 조직에 있는 항원 제시 세포와 상호작용하게 함으로써 병원체 침입을 감시할 수 있다. 이러한 케모카인은 항상성 케모카인이라고 불리며, 외부 자극 없이도 지속적으로 생성 및 분비된다.

다른 케모카인들은 발달 과정에서 중요한 역할을 수행하기도 한다. 혈관 신생(새로운 혈관 생성)을 촉진하거나, 세포 성숙에 필요한 특정 신호를 제공하는 조직으로 세포를 유도하는 역할을 한다.

또 다른 종류의 케모카인은 염증성 케모카인으로, 세균이나 바이러스 감염, 또는 실리카나 요산 결정과 같은 물리적 손상에 반응하여 다양한 세포에서 방출된다. 이러한 케모카인의 방출은 종종 인터루킨 1과 같은 염증성 사이토카인에 의해 촉진된다. 염증성 케모카인은 주로 백혈구의 화학적 유인 물질로 작용하여, 혈액 내의 단핵구, 호중구 및 기타 효과 세포들을 감염이나 조직 손상이 발생한 부위로 불러 모은다. 특정 염증성 케모카인은 세포를 활성화시켜 면역 반응을 개시하거나 상처 치유 과정을 촉진하기도 한다. 이들은 다양한 종류의 세포에서 방출될 수 있으며, 선천 면역계와 적응 면역계 양쪽의 세포들을 유도하는 역할을 한다.

케모카인에 의해 유인되는 주요 세포 유형과 관련 케모카인은 다음과 같다.

• '''단핵구''' / '''대식세포''': 염증 부위로 이 세포들을 유인하는 주요 케모카인으로는 CCL2, CCL3, CCL5, CCL7, CCL8, CCL13, CCL17, CCL22 등이 있다.
• '''T 림프구''': 염증 부위로 T 림프구를 모으는 데 관여하는 주요 케모카인은 CCL2, CCL1, CCL22, CCL17이다. 또한, T 세포가 활성화되면 CXCR3 수용체 발현이 유도되고, 이 활성화된 T 세포는 인터페론 감마(IFN-γ)에 의해 유도되는 케모카인 CXCL9, CXCL10, CXCL11이 분비되는 염증 부위로 유인된다.^[9]
• '''비만 세포''': 세포 표면에 CCR1, CCR2, CCR3, CCR4, CCR5, CXCR2, CXCR4 등 다양한 케모카인 수용체를 발현한다. 이 수용체들의 리간드인 CCL2와 CCL5는 폐에서 비만 세포를 모집하고 활성화하는 데 중요한 역할을 한다. 반면, CXCL8은 비만 세포의 활성을 억제할 수 있다는 연구 결과도 있다.
• '''호산구''': 호산구가 다양한 조직으로 이동하는 과정에는 CC 계열 케모카인인 CCL11, CCL24, CCL26, CCL5, CCL7, CCL13, CCL3 등이 관여한다. 특히 CCL11(에오탁신, eotaxin)과 CCL5(란테스, RANTES)는 호산구 표면의 특정 수용체인 CCR3를 통해 작용하며, 에오탁신은 염증 부위로 호산구가 초기에 모이는 데 필수적인 역할을 한다.
• '''호중구''': 주로 CXC 계열 케모카인에 의해 조절된다. 예를 들어, CXCL8(인터루킨 8, IL-8)은 호중구에 대한 강력한 화학 유인 물질이며, 호중구의 대사 활동과 탈과립을 활성화시킨다.^[10]

7. 수용체

케모카인 수용체는 백혈구 표면에서 발견되는 G 단백질 연결 수용체로, 7개의 막관통 도메인을 가지고 있다. 현재까지 약 19개의 다른 케모카인 수용체가 보고되었으며, 이들은 결합하는 케모카인의 유형에 따라 다음과 같이 4개의 계열로 나뉜다.^[14][34]

• CXCR: CXC 케모카인에 결합한다.
• CCR: CC 케모카인에 결합한다.
• CX3CR1: 유일한 CX3C 케모카인(CX3CL1)에 결합한다.
• XCR1: 두 개의 XC 케모카인(XCL1 및 XCL2)에 결합한다.

7. 1. 신호 전달

8. 감염 조절

케모카인은 염증 반응 시 백혈구를 감염 부위로 유도하는 등 감염 조절에 중요한 역할을 한다. 특히 특정 케모카인은 바이러스 감염을 직접 억제하는 기능이 밝혀졌다.

β-케모카인인 RANTES (CCL5), MIP (대식세포 염증 단백질) 1α (CCL3), 1β (CCL4)가 HIV-1 바이러스를 억제한다는 사실이 발견되면서, 케모카인과 감염 조절 사이의 직접적인 연관성이 처음으로 확인되었다. 이는 케모카인이 생체 내에서 면역 반응의 일부로서 감염을 통제할 수 있음을 시사한다.^[15]

나아가 이러한 케모카인과 같은 억제 물질을 지속적으로 공급하면 장기적으로 감염을 관리할 수 있는 가능성도 제기되었다.^[16] 실제로 케모카인 생성 능력과 HIV 감염 시 더 나은 임상 상태, 또는 감염 위험이 있는 사람들의 비감염 상태 사이에 연관성이 관찰되었다. 이는 케모카인이 HIV 감염의 자연적인 진행 과정을 조절하는 데 긍정적인 역할을 할 수 있음을 뒷받침한다.^[17]

참조

_[1] 논문 Chemokines in health and disease 2011-03-10
_[2] 논문 The Many Roles of Chemokines and Chemokine Receptors in Inflammation https://doi.org/10.1[...] 2006-02-09
_[3] 논문 An introduction to chemokines and their roles in transfusion medicine https://onlinelibrar[...] 2009
_[4] 논문 Chemokines and neuromodulation 2008-07
_[5] 논문 Homeostatic chemokine receptors and organ-specific metastasis 2011-08
_[6] 논문 The chemokine superfamily revisited 2012-05
_[7] 논문 Chemokines and chemokine receptors: their manifold roles in homeostasis and disease http://www.cmi.ustc.[...] 2004-04
_[8] 논문 Regulation of the immune and inflammatory responses by the 'atypical' chemokine receptor D6 2013-01
_[9] 논문 Antibody-mediated blockade of the CXCR3 chemokine receptor results in diminished recruitment of T helper 1 cells into sites of inflammation 2003-06
_[10] 논문 Chemokines: roles in leukocyte development, trafficking, and effector function 2003-06
_[11] 논문 Structure, function, and inhibition of chemokines 2002
_[12] 논문 Chemokines 2004-05
_[13] 논문 The ageing systemic milieu negatively regulates neurogenesis and cognitive function 2011-08
_[14] 논문 Chemokine receptors and their role in inflammation and infectious diseases http://bloodjournal.[...] 2000-05
_[15] 논문 Identification of RANTES, MIP-1 alpha, and MIP-1 beta as the major HIV-suppressive factors produced by CD8+ T cells https://zenodo.org/r[...] 1995-12
_[16] 논문 Peptide and protein-based inhibitors of HIV-1 co-receptors 2013-05
_[17] 논문 Spontaneous and antigen-induced production of HIV-inhibitory beta-chemokines are associated with AIDS-free status 1999-10
_[18] 간행물 Imai T etal., J Biol Chem., 271: 21514, 1996
_[19] 서적 Experimental cell research: ECR : emphasizing molecular approaches to cell biology. https://www.worldcat[...] 1950
_[20] 논문 The Many Roles of Chemokines and Chemokine Receptors in Inflammation https://doi.org/10.1[...] 2006-02-09
_[21] 논문 An introduction to chemokines and their roles in transfusion medicine https://onlinelibrar[...] 2009-04
_[22] 논문 Chemokines and neuromodulation https://www.jni-jour[...] 2008-07-31
_[23] 논문 Homeostatic chemokine receptors and organ-specific metastasis https://www.nature.c[...] 2011-09
_[24] 논문 Chemokines and chemokine receptors: their manifold roles in homeostasis and disease https://pubmed.ncbi.[...] 2004-04
_[25] 논문 Regulation of the immune and inflammatory responses by the 'atypical' chemokine receptor D6 https://pubmed.ncbi.[...] 2013-01
_[26] 논문 The Chemokine Superfamily Revisited https://www.cell.com[...] 2012-05-25
_[27] 논문 Antibody-mediated blockade of the CXCR3 chemokine receptor results in diminished recruitment of T helper 1 cells into sites of inflammation https://pubmed.ncbi.[...] 2003-06
_[28] 논문 Chemokines: Roles in leukocyte development, trafficking, and effector function https://www.jacionli[...] 2003-06-01
_[29] 논문 Structure, Function, and Inhibition of Chemokines https://www.annualre[...] 2002-04-01
_[30] 논문 Chemokines https://pubmed.ncbi.[...] 2004-05-03
_[31] 논문 The ageing systemic milieu negatively regulates neurogenesis and cognitive function https://pubmed.ncbi.[...] 2011-08-31
_[32] 논문 The Role of XCR1 and its Ligand XCL1 in Antigen Cross-Presentation by Murine and Human Dendritic Cells https://www.frontier[...] 2012
_[33] 논문 Identification of Single C Motif-1/Lymphotactin Receptor XCR1 https://linkinghub.e[...] 1998-06
_[34] 논문 Chemokine receptors and their role in inflammation and infectious diseases https://pubmed.ncbi.[...] 2000-05-15
_[35] 논문 Identification of RANTES, MIP-1α, and MIP-1β as the Major HIV-Suppressive Factors Produced by CD8 + T Cells https://www.science.[...] 1995-12-15
_[36] 논문 Peptide and protein-based inhibitors of HIV-1 co-receptors https://www.ncbi.nlm[...] 2013-05
_[37] 논문 Spontaneous and antigen-induced production of HIV-inhibitory β-chemokines are associated with AIDS-free status https://www.ncbi.nlm[...] 1999-10-12