Natural killer cell cytotoxicity

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자연 살상 세포 세포독성 작용:

어떻게 방아쇠를 당기는 것일까?

 

요약

자연 살상 세포(NK cell)는 바이러스에 감염되거나 발암성인 세포를 포함해 비정상적인 세포를 목표로 하고 살상한다. 그러한 살상은 분비성 용해소체 내에 저장되며 NK 세포 내의 특수한 세포독성 세포기관에서 발견되는 세포독성 분자에 의해 중재된다. 목표 세포의 인지는 NK 세포와 목표 세포간의 용해성 면역 시냅스의 형성을 유도한다. 이 때 분비성 용해소체의 분극화된 세포외유출 작용이 활성화되며 이러한 세포 기관들은 목표 세포를 살상하는 자신의 세포독성 내용물을 용해성 시냅스에서 방출한다. 분비성 용해세포 세포독성 작용이 NK 세포의 세포독성 기능에서 수행하는 필수적인 역할은 세포외유출 메커니즘의 절대적 요소의 돌연변이에 의해 발생하는 면역 장애에 의해 강조된다. 본 연구는 NK 세포 분비성 용해소체 세포외유출 작용 그리고 세포외 메커니즘에서의 결손의 면역학적 결과에 대한 최근의 분자 기반 연구를 논할 것이다.

 

Key word: 세포외유출 작용, 면역결핍, 면역 시냅스, 천성적 면역성, 자연살상 세포, 분비성 용해소체

 

자연 살상 세포(natural killer cell; NK cell)는 면역 체계의 선천적 무기의 일부분이다. 그 기능은 바이러스에 감염되거나 발암성인 세포를 포함해 비정상적인 세포를 제거하는 것이다. 이러한 목적을 위해 NK 세포는 용해성 소포(lytic granules)라고도 불리는 특수한 세포외 세포기관인 분비성 용해소체(secretory lysosome) 내에 세포 독성(cytotoxic) 단백질을 저장한다. 자신의 총의 방아쇠를 당기는 암살자와 유사하게 비정상 목표 세포의 인지는 목표 세포를 사멸시키는 세포독성 분자를 분비하는 분비성 용해소체의 극성 세포외유출(polarized exocytosis)를 활성화시킨다. 그러므로 NK 세포의 세포독성 기능을 이해하기 위해서는 분비성 용해소체가 어떻게 자신의 세포독성 내용물을 분비하도록 동원되는지를 이해하는 것이 중요하다. 최근에 NK 세포 내의 분비성 용해소체 세포외유출의 분자적 기초 이해에 있어서 상당한 진전이 있었다. 특히 NK 세포 독성이 손상된 면역 장애의 특성은 세포외 유출 메커니즘에서 새로운 구성 요소의 확인으로 이어졌다 ([표 1]). 이러한 면역 장애는 또한 분비성 용해소체 세포외유출이 NK 세포의 세포독성에서 수행하는 역할에 대한 관심을 불러일으키며 또한 NK 세포의 세포외 활동의 상실이 상당한 면역학적 결과를 가져온다는 것을 증명했다. 본 연구는 이러한 연구들을 정리하며 분비성 용해소체 세포외유출에 관한 우리의 이해가 제한되어 있는 영역을 새롭게 조명한다.

 

NK 세포와 세포독성 T lymphocytes

자연 살상 세포와 세포독성 T lymphocytes(CTLs)는 바이러스와 종양에 대한 면역 반응에서 상호 보완적 역할을 수행한다. CTLs는 항원 특이적이며 주조직복합체(major histocompatibility complex; MHC) class I 분자가 제공한 바이러스와 종양 항원에서 발생한 단백질을 인식한다. 놀라운 일은 아니지만, MHC class I의 세포의 표면발현은 종양 세포와 바이러스 감염 세포에 의해 흔히 하향조절되어 이러한 세포들이 CTL의 살상으로부터 탈출하도록 해준다. 그러나 NK 세포는 MHC class I 분자들을 세포 표면에서 하향조절한 세포들을 인지하고 살상한다. MHC class I 분자는 NK 세포 억제 수용기에 의해 인지되며 이러한 수용체들의 결합은 NK 세포의 활성화를 억제한다. 이와는 반대로 이러한 수용체들의 관여 부족은 NK 세포 독성을 활성화시킬 수 있다. 이와 더불어 NK 세포는 비정상 세포와 연관된 기타 징후들을 인지한다. 세포의 바이러스 감염과 악성 세포전환(malignant transformation)은 MHC class I 연쇄-관련 분자들인 MICA와 MICB는 물론 UL16-결합 단백질의 발현을 유도할 수 있다. 이러한 분자들은 NK 세포 활성 수용체인 NKG2D에 의해 인지되며 이 수용체에 의한 배위자(ligand) 결합은 목표 세포의 살상 신호를 전달할 수 있다. 자연 세포독성 수용체(natural cytotoxicity receptors; NCRs)는 활성 수용체의 두 번째 class를 대표하며 인플루엔자 혈구응집소(haemagglutinin)에 결합하는 NKp46도 여기에 포함된다. 나아가 NK 세포는 낮은 친화력의 igG 수용체인 CD16을 발현하여 그들이 항체-의존적 세포-매개 세포독성에 의해 항체와 함께 식균된 목표 세포를 인지하고 살상할 수 있도록 해 준다. 그러나 바이러스 감염 세포와 종양발생 세포를 인식하는 방법에서의 상당한 차이에도 불구하고, NK 세포와 CTLs에 의한 목표 세포의 살상 모두에서 분비성 용해소체 세포독성이 요구된다.

 

방아쇠 격발: 분비성 용해소체 세포독성

분비성 용해소체는 전통적인 용해소체의 퇴화화 기능과 조절된 세포외 독성을 수행하는 능력을 결합한 이중 기능의 세포 기관이다. NK 세포와 CTLs의 분비성 용해소체에 포함된 중요한 세포외 독성 단백질은 granzyme과 perforin이다. 목표 세포 인지는 분비성 용해소체 세포독성 그리고 이 세포기관의 세포독성 물질 분비를 유도한다. 그 후에 perforin이 목표 세포 세포질로의 granzyme의 진입을 촉진시키며 여기에서 caspase와 같은 다양한 목표물들을 분해시켜 결국은 세포를 사멸시킨다.

NK 세포가 무차별적으로 살상하지 않도록 학 위하여 분비성 용해소체의 세포독성은 엄격히 규제되며 고도로 질서화된 단계를 거친다. 본 연구의 목적을 위해 그 과정은 4단계로 구분될 수 있다 ([그림 1]). 1단계는 활성화로, 목표 세포와의 접촉점에서 용해성 면역 시냅스(lytic immunological synapse)가 형성되며 actin cytoskeleton(미세섬유 세포골격)이 재배열된다. 2단계에서는 NK 세포의 미세소관 조직 중심체(microtubule-organizing centre; MTOC)와 분비성 용해소체가 용해성 시냅스(lytic synapse)를 향해 분극화(polarization) 된다. 3단계에서는 분비성 용해소체가 용해성 시냅스의 원형질 막과 결합하며 마지막으로 4단계에서는 원형질 막과 융화되어 세포독성 내용물을 분비한다. 이러한 각 단계의 상세한 과정은 다음과 같다.

 

제1단계: 용해성 면역 시냅스 그리고 actin cytoskeleton의 재배열

목표 세포를 인지하면 목표 세포와 NK 세포와의 접촉점에서 용해성 시냅스가 형성된다 ([그림 1a]). 영상 실험은 NK 용해성 시냅스가 두 개의 영역으로 나뉘어질 수 있음을 증명했다. 말초 초분자 활성화 다발(Peripheral supramolecular activation cluster; pSMAC)이 접촉점에서 고리를 형성하며 lymphocyte 기능-연관성 항원 1(lymphocyte functioin-associated antigen 1; LFA-1; CD11a/CD18)을 포함한 유착 분자(adhesion molecule)들을 포함한다. 중앙 SMAC(cSMAC)이 고리에서 발견되며 그 지점이 목표 세포를 향해 내용물을 분비토록 하는 분비성 용해소체 세포외유출의 초점(focal point)으로 생각된다. 또한 cSMAC가 분비성 용해소체 외부독성의 위치에 해당한다는 점에서 이는 CTL과 목표물 사이에 형성되는 용해성 시냅스와 유사하다. 이와 같이 용해성 시냅스에서 분비성 용해소체의 극성화된 세포외유출은, NK 세포와 CTLs가 비정상 세포를 사멸시킬 수 있도록 해주는 반면 가까운 주변의 정상 세포에는 해를 미치지 않도록 하기 때문에, 세포독성 세포의 중요한 기능적 특화를 나타낸다.

용해성 시냅스는 분비성 용해소체 세포외유출의 초점의 역할을 할뿐만 아니라 목표 세포의 인지시에 시작되는 NK 수용체 신호전달의 중요한 위치이기도 하다. NK 수용체의 신호전달 cascade가 어떻게 분비성 용해소체의 극성화된 세포외유출과 통합되는지는 거의 알려져 있지 않다. 예를 들어 세포내 유착 분자 1(CD54)과 그 NK 세포 ligand인 LFA-1의 상호작용은 분비성 용해소체의 용해성 시냅스로의 극성화를 유도하지만 세포외유출은 유도하지 않는다. 이와 반대로 NK 수용체 CD16과 식균작용된 목표 세포의 IgG의 결합은 세포외유출을 유도하지만 분비성 용해소체의 분극화는 유도하지 않는다.

분비성 용해소체 세포외유출을 위해서는 용해성 시냅스에서의 Actin 중합반응(polymerization)과 세포골격의 재조직이 필요하다. Actin 중합반응의 억제 혹은 cytochalasin D와 jasplakinolide 각각을 이용한 치료에 의한 탈중합 작용에 의한 actin cytoskeletal 재조직의 붕괴(실패)는 NK 세포외유출을 차단하며 용해성 시냅스로의 분비성 용해소체의 동원을 손상시킨다. 이러한 cytoskeleton의 재조직은 용해성 시냅스의 pSMAC 영역에서의 F-actin(선형-actin)의 축적과 연관되는 반면 cSMAC는 대체로 actin을 지니고 있지 않아 분비성 용해소체가 이 영역의 원형질 막과 접촉할 수 있도록 한다. 용해성 시냅스에서 actin의 재배열을 위해서는 Wiskott-Aldrich 증후군 단백질(WASp)이 필요하다. WASp의 발현은 혈액형성 계열(lineage)의 세포로 한정되며 Arp2/3 복합체를 통해 actin cytoskeleton에 작용해 actin 핵형성(nucleation)과 분지(branching)을 유도한다. 유전자 encoding WASp는 면역 장애 Wiskott-Aldrich 증후군(WAS)에서 돌연변이 되며 이러한 환자들로부터 분리된 NK 세포는 목표 세포를 살상하는 능력의 감소를 보여준다. 이러한 능력의 감소는 대개 NK 세포 수의 증가로 보완된다. WASp는 용해성 시냅스에서 F-actin과 동일한 위치를 차지하며 그에 따라 NK 세포내에서는 기능성 WASp가 부족해 용해성 시냅스에서의 F-actin의 축적 그리고 분비성 용해소체의 분극화가 모두 감소한다. 나아가 WAS 환자의 NK 세포가 목표 세포와 결합하는 능력이 감소해, 이러한 과정 또한 actin 중합반응을 필요로 함을 암시한다. WASp는 GTPase Cdc42에 의해 조절된다. 그 내부의 GTP 영역에서 WASp와 결합해 WASp가 Arp2/3 복합체와 상호작용하고 actin 중합반응을 시작할 수 있도록 하는 형태상의 변화를 유도한다. NK 세포에 의한 목표 세포의 인지는 Cdc42에 의한 GTP 결합을 촉진시키며 이는 WASp가 NK 수용체 신호전달 경로와 분비성 용해소체 세포외유출 사이의 경계 역할을 한다는 것을 암시한다. 나아가 WASp는 활성화된 NK 세포 내에서 인산화된(phosphorylated) tyrosine이며, 이것이 actin 중합반응을 자극하는 능력을 촉진시키는 것일 수도 있다.

 

제2단계: MTOC와 분비성 용해소체의 용해성 시냅스로의 분극화

분비성 용해소체 세포외유출의 다음 단계에서 MTOC와 분비성 용해소체는 용해성 시냅스를 향해 분극화된다 ([그림 1b]). 이 과정은 용해성 시냅스의 형성 그리고 actin cytoskeleton의 재조직화와 조화를 이루는 것이 틀림없다. WASP가 상호작용하는 두 개의 단백질, 일명 WASp 상호작용 단백질(WIP)과 Cdc42 상호작용 단백질-4(CIP4)이 이 역할을 하는 것일 수 있다. WIP는 분비성 용해소체와 연관되며 NK 세포가 활성화되면 WIP는 WASP와 함께 용해성 시냅스를 향하여 분극화된다. 이 위치에서, 인간 NK 세포주인 YTS, WIP, WASp는 F-actin과 Myosin IIa와 복합체를 형성하며, 이는 WIP의 단백질 kinase C-θ 활성화에 의존적이다. RNA 간섭(RNA interference; RNAi)에 의한 WIP의 소모가 세포독성의 상실로 이어지기는 하지만 WIP와 그 복합체의 정확한 역할은 알려지지 않았다. 흥미로운 점은, WIP의 고갈이 용해성 시냅스에서의 F-actin 축적에 미미한 영향만을 미치는 반면 분비성 용해소체는 WIP 고갈 세포에서는 용해성 시냅스를 향해 분극화되지 못한다는 점이다. 이러한 관찰 결과들은 WIP가 분비성 용해소체 세포외유출의 후반기 단계로의 actin cytoskeleton의 변화 연결에서 어떤 역할을 하는 것일 수도 있을 암시한다.

이와 같이, CIP4가 actin cytoskeleton의 재조직 그리고 MTOC의 용해성 시냅스로의 이동을 연계시키는 것일 수 있다. CIP4는 인간 NK 세포주인 YTS에서 미세소관 요소인 α-tubulin과 상호작용한다. CIP4가 활성화 되면 용해성 시냅스로 분극화되어 MTOC와 동일위치가 되고 WASp와 상호작용한다. 더욱이 RNAi에 의한 CIP4의 고갈은 MTOC 분극화를 억제하고 YTS 세포의 세포독성을 감소시키지만 CIP4의 고갈은 용해성 시냅스에서의 F-actin축적에는 영향을 미치지 않는다. 이는 CIP4가 F-actin으 재조직 후에 작용해 MOTC의 용해성 시냅스로의 이동을 촉진시킨다는 것을 암시한다.

MTOC의 용해성 시냅스로의 이동은 분비성 용해소체 분극화의 사전요건으로 생각된다. 또한 만일 NK 세포가 용해성 시냅스로 MTOC를 분극화시킬 수 없다면 분비성 용해소체 또한 이 위치에서의 분극화에 실패한다. CTL에서 그리고 아마도 NK 세포에서, 분비성 용해소체는 minus-end direction에서의 미세소관을 따라 세포 말단부터 MTOC까지 이동한다. MTOC가 용해성 시냅스를 향해 이동하면서 분비성 용해소체를 원형질 막과 인접한 곳으로 이동시키며 CTL에서 MTOC가 원형질 막과 접촉한다. NK 세포에서 분비성 용해소체를 용해성 시냅스로 이동시키는 데에 필요한 운동 단백질은 알려져 있지 않으며 다만 CTL에서의 이 단계에서는 결합 단백질 3(adaptor protein; AP-3)인 복합체를 필요로 한다. 면역 장애 Hermansky-Pudlack 증후군 subset 2(HPS 2)에서는 AP-3 복합체의 β-subunit이 돌연변이 되며 그에 따라 HPS2 환자로부터 채취된 CTL과 NK 세포는 세포독성이 감소되어 있다. HPS2 CTL에서 분비성 용해소체는 확대되며 세포소관을 따라 MTOC와 용해성 시냅스를 향해 이동할 수 없다. 분비성 용해소체 세포외유출에 AP-3 복합체가 필요한 정확한 이유는 불분명하며 다만 다른 세포에서 AP-3 복합체는 단백질 내에서 용해소체를 분류하는 역할을 한다. 그러므로 세포외유출 작용의 감소는 분비성 용해소체 형성에서의 결함에 버금가는 것일 수 있다. 또한 분비성 용해소체 단백질 CD63은 HPS2 CTL에서 워형질 막으로 오분류(mis-sorting)된다. 흥미로운 가능성 하나는 AP-3이 이러한 세포기관의 용해성 시냅스로의 이동에 필요한 하나 이상의 단백질을 분류하는 것일 수 있다.

분비성 용해소체의 용해성 시냅스로의 이동에서 역할을 할 수도 있는 또 다른 단백질은 단백질체 분석을 통해 인간 NK 세포주인 YTS로부터의 분비성 용해소체 파편에서 확인되는 small GTPase Rab7이다. Rab7은, 용해소체로 dynein-dynactin 운동 복합체를 채용해, Rab7 상호작용 용해소체 단백질(interacting lysosomal protein; RILP)을 통해 미세소관을 따라 minus-end direction으로의 전통적인 용해소체의 이동에 관계한다. 나아가, 분비성 용해소체의 이동에서의 Rab7의 역할과 동일하게, CTL에서 RILP의 과발현은 MTOC 주변에서의 분비성 용해소체의 군집화(clustering)를 촉진시킨다. NK 세포 내에서의 Rab7과 RILP의 역할은 알려져 있지 않지만 연구의 가치는 충분하다.

 

제3단계: 분비성 용해소체와 원형질 막의 결합

분비성 용해소체와 원형질 막의 결합은 이러한 두 막의 융합 이전에 일어나며 ([그림 1c, 2a] CTL에서의 이러한 결합은 small GTPase Rab27a를 필요로 한다. 유전자 encoding Rab27a는 면역결핍 Grisceli 증후군 2(GS2)에서 돌연변이되며 Ashen mice에서는 CTL에서의 세포독성 활동의 심각한 감소로 이어진다. 기능성 RAb27a가 결여된 CTL에서 분비성 용해소체는 MTOC 주변에서 군집을 형성하지만 원형질 막과 융합하지는 못한다. Rab27a는 CTL의 endosome에 위치하며 목표 세포 인지 후의 활성화 단계에서는 용해성 시냅스의 분비성 용해소체와 동일위치가 된다. 초기의 보고들은 NK 세포 세포독성에 Rab27a가 필요하다는 것을 증명했지만 이 GTPase는 특수한 환경 내에서는 NK 세포 내의 분비성 용해소체 세포유출 작용에 필요하지 않다. NCR 수용체 NKp30에 의해 유도된 세포독성은 GS2 NK 세포 내에서는 손상되지만 CD16에 의해 활성화된 목표 세포 사멸은 GS2 NK 세포 내에서는 변경되지 않는다. 이는 NK 세포 내의 세포외유출에 대해서는 Rab27a-의존적과 –독립적 경로가 각각 존재한다는 것을 암시한다. 밀접하게 관련된 GTPase Rab27b는 또한 microarray 분석법에 의해 NK 세포내에서 검출되어, Rab27b가 NK 세포 분비성 용해소체 세포외유출에서 Rab27a에 대한 보완적 역할을 할 수도 있다는 가능성을 암시한다. 또한

Rab27a/Rab27b double knockout 된 비만 세포(mast cell)가 어느 한 단백질이 knockout 된 비만 세포보다 조절된 세포외유출에서 더욱 큰 결손을 보이는 것으로 보아, 이러한 단백질들은 일정 수준의 기능적 과잉성을 지니고 있을 수도 있다.

Myosin IIa는 또한 분비성 용해소체 세포외유출의 후반기에 어떤 역할을 하는 것일 수도 있다. 이 단백질은 NK 세포 활성화시에 용해성 시냅스에서 WIP에 의해 WASp-WIP-F-Actin 복합체로 채용된다. 용해성 시냅스로의 초기 채용을 감안한다면, 놀랍게도 myosin IIa의 고갈 혹은 억제는 MTOC 혹은 분비성 용해소체의 용해성 시냅스로의 이동에 아무런 영향을 미치지 않는다. 그러나 분비성 용해소체는 원형질 막과 융합될 수 없으며 세포용해 작용은 심각하게 훼손된다. Myosin IIa의 정확한 역할은 불분명하다.다만 이 단백질은 MTOC 주변으로부터 원형질 막과 인접한 위치로의 분비성 용해소체의 이동에 작용하는 것일 수도 있다.

 

제4단계: 분비성 용해소체와 원형질 막의 융합

용해성 시냅스로 동원된 분비성 용해소체는 자신의 세포독성 내용물을 방출하기 위해 원형질 막과 융합해야 한다 ([그림 1d]와 [그림 2c]). 세포내부와 외부에서 두 세포막간의 융합 경로는 용해성 N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment prtein receptors(SNAREs; N-ethylmaleimide-민감 인자 유착 단백질 수용기)에 의해 촉매된다. SNAREs는 1-2개의 SNARE 영역으로 구성된 분자 구조를 지니고 있다. 4개의 SNARE 영역이 두 세포막에서 합쳐져 four-helical bundle(4개 나선형 덩어리)를 형성할 때 SNARE 복합체가 형성되며 세포막을 인접한 곳으로 이끌어 융합을 유도한다 ([그림 2c]).

Rab27a 분비성 용해소체가 원형질 막과 융합되기 직전에 결합 파트너인 Munc13-4가 필요하며 이는 NK 세포에서와 동일한 기능을 수행하는 것일 수 있다 ([그림 2b]). Munc13-4는 가족 혈구탐식성 림프조직구증 subset 3(familial haemophagocytic lymphohistiocytosis subset 3; FHL3)에서 돌연변이되어 이러한 단백질로부터 분리된 NK 세포와 CTL 모두 세포독성의 감소를 보여준다. 전자 현미경을 이용한 분석을 통해 FHL3 CTL 세포에서의 분비성 용해소체가 원형질 막에서 결합할 수 있지만 융합은 할 수 없다는 것이 밝혀졌다. Munc13-4의 뉴런동족인 Munc13-l는 Munc-18로부터 syntaxin 1A를 방출해 융합을 위한 vesicle을 제공하며, 그렇게 함으로써 syntaxin 1A가 기능성 SNARE 복합체를 형성해 융합을 유도한다. Munc13-4는 NK 세포와 CTL에서 유사한 기능을 수행해 SNARE-중재 융합을 유도하는 것일 수도 있다.

분비성 용해소체의 세포외유출에 syntaxin 11이 필요하기는 하지만, NK 세포 내에서 분비성 용해소체와 원형질 막의 융합에 연관된 SNAREs에 대한 정의는 불분명하다. SNARE는 FHL subset 4에서 돌연변이되며 FHL4 단백질에서 분리된 NK 세포, 혹은 그 내부에서의 RNAi에 의해 고갈된 syntaxin 11 발현은 분비성 용해소체의 세포외유출을 심각하게 손상시키며 그에 따라 목표 세포를 사멸시킬 수 없도록 만든다. 놀랍게도 NK 세포 내에서 이러한 SNARE는 분비성 용해소체와 원형질 막과는 별개인 세포질 점상(cytoplasmic puncta)과 연관된다. 이와 같이 분비성 용해소체의 세포외유출 작용에 대한 syntaxin 11의 필요성은 혼란스럽다. 그러나 역시 syntaxin 11을 발현하는 포식세포에서, 이 SNARE는 포식작용(phagocytosis) 중에 원형질 막으로 동원된다. 흥미로운 가능성 하나는 syntax 11이 NK 세포 활서오하 시에 세포외 부위로 채용되어 세포막의 융합을 촉진시킨다는 추론이다.

FHL4 환자로부터 분리된 세포 내의 분비성 용해소포의 세포외유출 작용과 세포독성 작용은 interleukin-2(IL-2)의 농도가 높은 상태에서 2-3일 간 배양된 후에도 부분적으로 보존되는 것으로 보아, Syntaxin 11은 NK 세포 내에서 분비성 용해소체의 세포외유출작용에 절대적인 필요 요소는 아니다. 이는 NK 세포 내에서 IL-2에 의해 상향조절되는 새로운 syntaxin-11-독립적인 경로가 있을 수 있음을 시사한다. 또한 syntaxin 11은 CTL에서 지속적으로 검출되지는 않으며 이는 또한 syntaxin 11이 분비성 용해소체의 세포외유출 작용을 위해 syntaxin 11-독립적 경로를 사용한다는 것을 암시한다.

Syntaxin 11과 더불어 다른 SNAREs 또한 분비성 용해소체 세포외유출 작용에 필요할 것이다. SNAREs vesicle-associated membrane protein 7(VAMP7)과 syntaxin 7은 모두 최소한 부분적으로는 NK 세포 분비성 용해소체막에 위치한다. NK 세포 내에서 Syntaxin 7의 역할은 정의되지 않았지만 VAMP7의 RNAi knockdown은 NK 세포주 YT-Indy에 의한 granzyme B의 방출과 목표 세포 살상을 억제한다. 이러한 데이터는 분비성 용해소체의 세포외유출 작용시에 발생하는 혹은 단백질을 이러한 세포 기관으로 전달하는 데에 필요한 세포막 융합 반응에 VAMP7이 필요하다는 것을 암시한다. 그러나 지금까지 언급된 SNAREs중 일부가 분비성 용해소체와 원형질 막간의 융합을 이끄는 trans-SNARE 복합체의 일부를 형성하는지에 대해서는 후속 연구가 필요하다.

 

NK 세포 분비성 용해소체의 무기고에 대한 보충

분비성 용해소체와 원형질 막간의 융합 후의 과정에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 뉴런 vesicle 융합의 ‘kiss and run’ 모델에서와 같이 분비성 용해소체가 그대로 유지되는 것일까 아니면 원형질 막으로 통합되는 것일까? NK 세포는 각각 평균 4개의 세포를 살상할 수 있지만 그 후에는 ‘소진’되어 perforin과 granzyme B 수준이 감소되는 것으로 보인다. IL-2를 이용한 처리가 아마도 새로운 perforin과 granzymes의 발현 증가를 통해 48시간 후의 이 세포의 세포독성을 재건할 수 있다. 본 연구에서는 분비성 용해소체 자체가 소멸되고 재건되는 것인지 혹은 단지 그 내용물이 소멸되고 재건되는 것인지 불분명하다. 놀라운 일은 아니지만, 분비성 용해소체 혹은 그 내용물의 재건과 연관된 메커니즘에 관해서는 dynamin 2가 관여되었다는 것 이외에는 거의 알려져 있지 않다. Dynamin 2는 NK 세포에서의 세포독성 작용에 필요한 거대 GTPase이다. 화학적 억제제를 이용해 dynamin 2가 억제되거 RNAi에 의해 고갈된 세포 내에서는 분비성 용해소체가 용해성 시냅스로 분극화되지만 원형질 막과의 융합은 감소한다. 이것은 dynamin 2가 분비성 용해소체 세포외유출의 후기 단계에서 무엇인가 역할을 할 수도 있음을 암시한다. 다른 형태의 세포 형태에서 dynamin은 원형질 막으로부터 분비성 과립 재포획(secretory granule recapture)의 역할을 하며 또한 소진된 분비성 용해소체의 막을 분비 영역에서 제거해 새로운 분비성 용해소체와 결합할 수 있도록 한다.

 

방아쇠를 당기지 못하는 상황:

NK 세포의 세포외 유출 메커니즘에서의 돌연변이가 지니는 면역학적 결과

앞서서 대강 소개되었듯이, NK 세포 세포외유출은 분비성 용해소체 세포외작용에 필요한 단백질의 돌연변이가 있는 세포에서는 심각하게 손상된다 ([표 1]). AP-3 복합체인 WASP, Rab27a, Munc13-4, syntaxin 11은 다양한 다른 형태의 세포에서 발현되기 때문에, NK 세포 세포외유출에서의 결론적인 손실의 결과에 대한 분석은 어렵다. 그럼에도 불구하고 NK 세포독성의 손실은 이러한 단백질들이 돌연변이 되는 면역 장애의 병리에 크게 기여할 가능성이 높다. HPS2, GS2, FHL-3, FHL-4 모두는 WAS에서도 관찰되는 혈구탐식성 림프조직구증 (haemophagocytic lymphohistiocytosis)을 특징으로 한다. 혈구탐식성 림프조직구증은 대개 바이러스 감염에 의해 촉발되는 과도한 면역 반응이다. 앞서 언급된 장애에서 NK 세포는 감염에 대한 면역 반응을 촉진시키는 세포를 살상할 수 없으며 그렇기 때문에 그로 인한 염증은 해결되지 않아 생명을 위협하게 된다. 그 결과 혈구탐식성 림프조직구증이 부분적으로는 NK 세포의 세포독성 기능의 손실로 인한 것이기는 하지만 이러한 조건에 대한 치료는 염증 작용을 완화시킬 면역억제 약품을 필요로 한다.

 

결어

최근에 분비성 용해소체의 세포외유출 작용 그리고 이 세포가 NK 세포의 세포독성 작용에서 수행하는 필수적 역할에 대해 많은 것이 알려졌다. 이러한 연구들은 분비성 용해소체 세포외유출 작용이 매우 엄격하게 규제되며 조율된 과정이라는 것을 증명한다. 분비성 용해소체 세포외유출 작용을 촉진시키는 단백질 중 많은 수가 확인되었으며 이러한 정보 중 많은 부분은 NK 세포 세포독성 작용이 손상되는 면역 손상에 관한 연구로부터 획득되었다. 그러나 이러한 복잡한 분자 과정을 이해하고 특히 이것이 여러 NK 세포 수용체의 신호전달 과정과 어떻게 통합되는지를 완벽하게 이해하기 위해서는 좀 더 많은 연구가 필요하다.

 

<용어>

세포질 점상(cytoplasmic puncta)

가족 혈구탐식성 림프조직구증 subset 3(familial haemophagocytic lymphohistiocytosis subset 3; FHL3)

Rab7 상호작용 용해소체 단백질(interacting lysosomal protein; RILP)

Subunit – 소단위

결합 단백질(adaptor protein)

Wiskott-Aldrich 증후군 단백질(WASp)

Opsonization 식균 작용

말초성 초분자 활성화 다발(Peripheral supramolecular activation cluster)

미세소관 조직 중심체(microtubule-organizing centre; MTOC)

actin cytoskeleton(미세섬유 세포골격)

자연 세포독성 수용체(natural cytotoxicity receptors; NCRs)

주조직복합체(major histocompatibility complex; MHC)

분비성 용해 소체(secretory lysosome)

자연 살상 세포(natural killer cell; NK cell)

용해성 소포(lytic granules)

 

 

Natural killer cell cytotoxicity.pptx