효과인자
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1. 개요
효과인자는 효소의 활성 또는 생물학적 과정을 조절하는 물질을 의미한다. 효과인자는 효소 활성제, 효소 저해제와 같이 효소 조절에 관여하며, 전사 조절 과정에서 조절 단백질의 활성을 변화시키는 역할을 한다. 세균 및 균류의 효과인자는 숙주 세포를 조작하거나 상호 작용을 조절하는 데 사용되며, 아포플라스트 효과인자와 세포질 효과인자로 분류된다.
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| 효과인자 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 생물학적 활성에 영향을 미치는 작은 분자 |
| 관련 분야 | 분자 생물학 생화학 약리학 |
| 상세 정보 | |
| 작용 방식 | 알로스테리 조절: 효소의 활성 부위가 아닌 다른 부위에 결합하여 효소의 활성을 조절함. 리보스위치: mRNA의 비번역 부위에 결합하여 유전자 발현을 조절함. 세균 III형 분비 시스템: 세균이 숙주 세포 내로 이펙터 단백질을 전달하는 데 사용됨. 병원체 소형 RNA: 병원체가 숙주를 공격하는 데 사용하는 이펙터의 새로운 종류임. |
| 예시 | 산소: 헤모글로빈의 알로스테리 조절 리파마이신: RNA 중합 효소의 알로스테리 조절 호르몬: 내분비 회로 조절 |
| 면역학에서의 역할 | 항체의 효과기 기능 세포의 효과기 기능 |
| 식물 병리학에서의 역할 | 잔토모나스 TAL-이펙터 활성화 저항 유전자 곰팡이의 균사 성장 조절 |
2. 효과인자의 유형
효과인자는 그 기능에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 주요 유형은 다음과 같다.
전사 과정에서 작용하는 효과인자에는 다음과 같은 것들이 있다.
- '''다른 자리 입체성 효과인자'''(allosteric effector영어): 조절 단백질에 결합하여 활성을 바꾼다.
- ''''''(Bacterial effector proteins): 병원체의 세균 세포에서 숙주 세포로 주입된다.
- '''진균 효과인자'''(Fungal effectors): 병원성 또는 유익한 진균에 의해 숙주 세포 안팎으로 분비된다.
식물 병원균은 두 가지 다른 효과인자 분비 시스템을 사용한다.[17]
- '''아포플라스트 효과인자'''(apoplastic effectors): 아포플라스트에 머무르는 단백질.
- '''세포질 효과인자'''(cytoplasmic effectors): 숙주의 세포질에 들어간 단백질.
2. 1. 효소 조절
효소의 활성을 조절하는 효과인자는 생화학적 반응 속도를 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 효과인자는 효소 활성화제와 효소 저해제로 나눌 수 있다.[1]2. 1. 1. 효소 활성제
효소 활성화제는 효소의 활성을 증가시키는 효과인자이다.2. 1. 2. 효소 저해제
효소 저해제는 효소의 활성을 감소시키거나 억제하는 효과인자이다.[1]2. 2. 전사 조절
전사 과정에서, 효과인자는 조절 단백질에 결합하여 유전자 발현을 조절한다. 효과인자는 크게 다른 자리 입체성 효과인자와 세균 효과인자, 균류 효과인자로 나눌 수 있다.다른 자리 입체성 효과인자는 조절 단백질에 결합하여 활성을 바꾼다. 세균 효과 단백질은 병원체의 세균 세포에서 숙주 세포로 주입되며, III형 분비 시스템과 같은 특수한 분비 장치에 의해 매개된다.[19] 균류 효과인자는 병원성 또는 유익한 균류의 침입성 균사에 의해 숙주 세포 안팎으로 분비되어 방어 성분을 비활성화시키거나 콜로니화를 촉진하며, 균류의 단백질 분비 시스템은 첨단 소체(Spitzenkörper)를 포함하고 있다.[20]
식물에 대한 병원성 균류는 두 가지 상이한 효과인자 분비 시스템을 사용하며,[17] 각 분비 경로는 효과인자 패밀리에 따라 차이가 있다.
- 아포플라스트 효과인자 : 아포플라스트에 머무르는 단백질은 EIHM(extra-invasive hyphal membrane, 추가 침습성 균사막)이라 불리는 성장 균사를 둘러싸고 있는 별개의 구획으로 옮겨져 축적된다.
- 세포질 효과인자 : 숙주의 세포질로 들어가는 단백질은 BIC(biotrophic interfacial complex, 생물영양 계면 복합체)라는 복잡한 식물 유래 구조로 축적되고 나중에 식물 세포 내부의 EIHM을 가로질러 전위된다. 세포질 효과인자는 식물 세포의 몇몇 층을 통해 이동할 수 있으며, 이는 아마도 균사의 침입에 대비하는 방법일 수 있다.
2. 2. 1. 알로스테릭 효과인자
RNA 전사와 관련된 조절 단백질에 결합하여 활성을 변경할 수 있다.[18] 이러한 방식으로 활성인자 단백질은 활성화되어 DNA에 결합, RNA 중합효소가 프로모터에 결합하는 것을 촉진하고, 억제인자 단백질은 비활성화되어 RNA 중합효소가 DNA의 프로모터에 결합할 수 있도록 한다.3. 세균 및 균류의 효과인자
세균 효과인자는 세균 세포(일반적으로 병원체)가 숙주 세포로 주입하는 단백질이다. 이 과정은 III형 분비 시스템(TTSS 또는 T3SS)과 같은 특수한 분비 장치를 통해 일어난다.[19]
균류 효과인자는 병원성 또는 유익한 균류의 침입성 균사가 숙주 세포 안팎으로 분비하는 단백질로, 방어 성분을 비활성화하거나 콜로니화를 촉진한다. 균류의 단백질 분비 시스템에는 첨단부(Spitzenkörper)가 관여한다.[20]
식물 병원성 균류는 두 가지 다른 효과인자 분비 시스템을 사용하며,[21] 각 분비 경로는 효과인자 종류에 따라 다르다. 아포플라스트 효과인자는 아포플라스트에 머무르며 성장 균사를 둘러싼 추가 침습성 균사막(EIHM)이라는 별개의 구획으로 옮겨져 축적된다. 세포질 효과인자는 숙주의 세포질로 들어가 생물영양 계면 복합체(BIC)라는 복잡한 식물 유래 구조에 축적된 후, 식물 세포 내부의 EIHM을 가로질러 이동한다.
3. 1. 세균 효과인자
세균 효과인자 단백질은 세균 세포(일반적으로 병원체)에 의해 숙주 세포로 주입된다. 주입은 III형 분비 시스템(TTSS 또는 T3SS)과 같은 특수한 분비 장치에 의해 매개된다.[19]3. 2. 균류 효과인자
균류 효과인자는 병원성 또는 공생 균류가 숙주 세포와의 상호작용을 조절하는 데 사용하는 단백질이다. 균류는 첨단부(Spitzenkörper)를 포함하는 단백질 분비 시스템을 통해 효과인자를 숙주 세포 내외부로 분비한다.[20]식물 병원성 균류는 두 가지 다른 효과인자 분비 시스템을 사용하며,[21] 각 분비 경로는 효과인자 종류에 따라 달라진다.
3. 2. 1. 아포플라스트 효과인자
아포플라스트에 머무르는 단백질은 성장하는 균사를 둘러싼 추가 침습성 균사막(EIHM, extra-invasive hyphal membrane)이라 불리는 별개의 구획으로 옮겨져 축적된다.[21]3. 2. 2. 세포질 효과인자
세포질 효과인자는 숙주의 세포질로 들어가 생물영양 계면 복합체(BIC)에 축적된 후, 추가 침습성 균사막(EIHM)을 가로질러 식물 세포 내부로 전위된다. 세포질 효과인자는 식물 세포의 여러 층을 통해 이동할 수 있으며, 이는 아마도 균사의 침입에 대비하는 방법일 수 있다.[21] 이러한 균류와 식물 간의 상호작용은 농업 생산성 및 식량 안보와 직결되므로, 한국의 농업과학 연구는 이러한 효과인자 연구를 통해 병충해 저항성 품종 개발 및 지속 가능한 농업 기술 개발에 기여할 수 있다.참조
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