포린 (단백질)

3. 세포 내 역할

포린은 주로 다양한 크기와 전하를 가진 친수성 분자를 막을 가로질러 수동적으로 수송하는 데 관여한다.^[8] 생존을 위해 특정 필수 영양소와 기질은 세포 내부로 수송되어야 한다. 마찬가지로, 독성 물질의 축적을 피하기 위해 독소와 노폐물은 외부로 수송되어야 한다.^[9] 또한, 포린은 투과성을 조절하고 세제가 세포 내로 들어가는 것을 제한하여 용해를 방지할 수 있다.^[8]

서로 다른 물질을 수송하기 위해 일반 포린과 선택적 포린, 두 가지 유형의 포린이 존재한다. 일반 포린은 기질 특이성이 없지만, 일부는 음이온 또는 양이온에 약간의 선호도를 보인다.^[8] 선택적 포린은 일반 포린보다 작으며, 특정 화학 종에 대한 특이성을 갖는다. 이러한 특이성은 포린의 임계 크기와 포린을 구성하는 아미노산 잔기에 의해 결정된다.^[1]

그람 음성 세균에서 내부 막은 주요 투과성 장벽이다.^[10] 외부 막은 포린의 존재로 인해 친수성 물질에 더 투과적이다. 포린은 세균의 종류와 포린에 따라 운반 가능한 분자의 임계 크기를 가진다. 일반적으로 600 달톤 미만의 물질만 확산될 수 있다.^[8]

4. 다양성

포린은 처음에는 그람 음성 세균에서 발견되었지만, 두 종류의 포린을 모두 가진 그람 양성 세균도 발견되었다.^[9] 이들은 유사한 수송 기능을 나타내지만, 그람 음성 세균에서 발견되는 분포에 비해 포린의 종류가 더 제한적이다.^[9] 그람 양성 세균은 외부 막이 없으므로, 이러한 포린 채널은 대신 세포벽 내의 특정 지질에 결합되어 있다.^[7]

포린은 진핵생물, 특히 미토콘드리아와 엽록체의 외부 막에서도 발견된다.^[9][10] 이들 소기관에는 세균의 포린과 구조적 및 기능적으로 유사한 일반적인 포린이 포함되어 있다. 이러한 유사성은 진핵생물 소기관이 그람 음성 세균에서 유래되었다는 내공생설을 뒷받침한다.^[10] 그러나 진핵생물 포린은 그람 양성 포린과 동일한 제한된 다양성을 나타내며, 대사 동안 더 큰 전압 의존적 역할을 보여준다.^[9][10]

고세균 또한 일반 포린에서 유래된 이온 채널을 포함한다.^[7] 이 채널은 세포 외피에서 발견되며 용질 전달을 돕는다. 이들은 세균 및 미토콘드리아 포린과 유사한 특성을 가지며, 세 가지 생명 영역 전체에서 생리학적 중복을 나타낸다.^[7]

5. 항생제 내성

많은 포린은 숙주 면역 세포의 표적이 되어 세균 분해를 유도하는 신호 전달 경로를 발생시킨다. 특정 항생제는 세포 과정을 억제하기 위해 포린을 통과하도록 설계되었다.^[8]

그러나 선택적 압력으로 인해 세균은 포린 유전자 내의 돌연변이를 통해 내성을 발달시킬 수 있다. 이러한 돌연변이는 포린의 손실로 이어져 항생제의 투과성이 낮아지거나 수송이 완전히 차단될 수 있다. 이러한 변화는 항생제 내성의 전 세계적 출현과 사망률 증가에 기여했다.

6. 분류

TCDB에 따르면 포린에는 진화적으로 독립적인 5개의 단백질 슈퍼패밀리가 존재한다.^[12][13] 포린 슈퍼패밀리 I은 다양한 수의 막횡단 β-가닥(β-TMS)을 가진 47개의 포린 패밀리를 포함하며, 그람 음성 세균 유래 구성원과 진핵생물 미토콘드리아 포린을 포함한다. 포린 슈퍼패밀리 II와 V는 방선균에서 유래되었고, 포린 슈퍼패밀리 III와 V는 진핵생물 세포 소기관에서 유래되었다.

포린 슈퍼패밀리 I에는 다음과 같은 패밀리들이 속한다.

다음은 포린 슈퍼패밀리 I에 속하지 않는 패밀리들이다.

7. 발견

포린의 발견은 "포린학자"라는 별명을 가진 니카이도 히로시에게 기인한다.^[11]

참조

_[1] MeshName Porins
_[2] 논문 General and specific porins from bacterial outer membranes
_[3] 논문 Folding and assembly of beta-barrel membrane proteins 2004-11
_[4] 논문 The structure of a mycobacterial outer-membrane channel 2004-02
_[5] 논문 Microbe-host interactions: structure and role of Gram-negative bacterial porins 2012-12
_[6] 서적 Bacterial and eukaryotic porins: structure, function, mechanism Wiley-VCH 2004
_[7] 논문 Voltage-dependent porin-like ion channels in the archaeon Haloferax volcanii 1997-01
_[8] 논문 Nonspecific Porins of the Outer Membrane of Gram-Negative Bacteria: Structure and Functions 2009
_[9] 논문 Protein-translocating outer membrane porins of Gram-negative bacteria 2002-05
_[10] 서적 Anion Carriers of Mitochondrial Membranes Springer 1989
_[11] 논문 The porinologist 2005-12
_[12] 논문 Mycobacterial porins--new channel proteins in unique outer membranes 2003-09
_[13] 논문 NMR localization of the O-mycoloylation on PorH, a channel forming peptide from Corynebacterium glutamicum 2013-11
_[14] 문서 Branden and Toozle, Introduction to Protein Structure, second edition
_[15] MeshName Porins