패혈증 원인 '박테리아 내독소' 인체 메커니즘 규명

국내 연구팀이 패혈증 원인 물질인 '박테리아 내독소'의 생체 내 작동 메커니즘을 규명했다.

김민호 KAIST 의과학대학원 교수와 윤태영 연세대학교 교수 공동 연구팀은 패혈증 원인 물질인 박테리아 내독소가 우리 몸 안에서 어떻게 인식·전달되는지 밝혀내고 선천성 면역반응 활성화 메커니즘을 규명했다고 26일 밝혔다.

패혈증은 미생물에 감염돼 전신에 염증 반응이 나타나는 상태를 말한다. 패혈증 쇼크 환자 치사율은 30~70%에 달하지만, 증상 완화 이외의 근본적 치료법은 없다.

내독소는 그람음성균에 속하는 세균들의 세포외벽에 존재하는 독성 분자를 뜻한다. 선천성 면역반응을 활성화시키며 다량의 내독소는 세포독성과 패혈증을 유발하는 것으로 알려져 있다.

연구팀은 박테리아 내독소가 생체 내 단백질로 전달되는 분자메커니즘을 밝혀냄으로써 내독소가 전달되는 길목을 차단해 패혈증을 치료할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다.

그람음성균 세포 외막에 존재하는 내독소는 생체 내 'LBP 단백질', 'CD14 단백질'을 통해 면역세포 표면 세포수용체인 'TLR4-MD2 단백질 복합체'로 전달돼 선천성 면역 반응을 활성화시킨다.

LBP 단백질은 간세포에서 주로 만들어져 혈액에 존재한다. 박테리아 내독소를 선택적으로 인식해 CD14 단백질로 빠르게 전달해 준다.

또 CD14 단백질은 LBP 단백질로부터 전달받은 내독소 한 분자를 TLR4-MD2 단백질 복합체가 인지할 수 있도록 전달해주는 단백질로 혈액 내 존재하거나 세포 표면에 존재한다.

TLR4-MD2 단백질 복합체는 면역세포와 주요 세포막에 존재하는 세포수용체로서 내독소와 결합하게 되면 단백질의 구조적 변화를 통해 선천성 면역반응을 활성화시킨다.

연구팀은 박테리아 내독소에 형광을 부착시킨 후 내독소 항체를 활용해 유리 슬라이드 표면에 코팅시키고 LBP, CD14, TLR4-MD2 단백질들을 흘려주면서 분자 하나하나의 동적인 움직임을 실시간으로 관찰하는 단분자 형광 시스템을 구축했다.

박테리아 내독소 표면에 결합한 LBP 단백질로부터 CD14 단백질이 내독소 한 분자만을 반복적으로 가져간 후 빠르게 TLR4-MD2로 전달함으로써 선천성 면역의 세포 신호전달을 활성화시키는 분자 메커니즘을 규명했다.

김호민 교수는 "박테리아 내독소가 생체 내 단백질들의 동적인 상호작용에 의해 면역세포로 전달되는 일련의 과정들을 분자 수준에서 최초로 밝힌 것"이라며 "박테리아 내독소 인식과 전달메커니즘 이해를 통해 선천성 면역 유발 메커니즘 이해 뿐만 아니라, 패혈증 예방·치료제 개발에 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구결과는 면역학 분야 국제 학술지이자 '셀'(Cell) 자매지인 '이뮤니티'(Immunity)에 13일자로 게재됐다.

박성민 대덕넷 기자 sungmin8497@hellodd.com