인터페론

Interferon (영문)

인터페론(interferon)은 시토카인(cytokine)의 일종으로 숙주 세포가 바이러스, 세균, 기생균 등 다양한 병원체에 감염되거나 혹은 암세포 존재 하에서 합성되고 분비되는 당단백질이다. 일반적으로 바이러스에 감염된 세포에서 분비되는 제 1 형 인터페론이 많이 알려져 있으며 주변 세포들이 항바이러스 방어 효과를 나타낼 수 있도록 돕는다.

목차

인터페론은 바이러스 침입 시 또는 다양한 병원체에 대한 면역계의 방어 활성을 돕고 병원체를 제거하기 위해 숙주세포에서 만들어지는 당단백질이다. 인터페론의 주요 기능은 외부에서 침입한 바이러스의 RNA와 단백질 합성을 방해함으로 바이러스 복제를 방해하고 면역세포 간의 다양한 신호 전달의 기능을 수행한다. 인터페론의 이름은 바이러스 복제를 방해(interfere)할 수 있다는 점에서 유래되었다. 인터페론은 자연살상세포 또는 자연살세포(natural killer cells; NK cells)와 대식세포(Macrophage) 등 면역세포의 활성과 주조직적합성 복합체(Major histocompatibility complex; MHC)의 발현을 증가시킴으로써 항원제시능의 향상 등 다양한 기능을 갖는다. 감염 시에 나타나는 주요 증상들, 열, 근육통 등 독감-유사 증상들(flu-like symptoms)은 주로 인터페론과 다른 시토카인에 의해 일어나는 증상들이다.

인터페론은 1957년도에 엘릭 이삭(Alic Issacs)에 의해 처음 보고되었다. 바이러스 감염이 일어난 세포는 그후 바이러스 재감염시저항성을 나타내는 점에 착안하여 비활성된 바이러스를 세포에 처리 후 세포 배양액을 다른 세포의 배지에 섞어주었을 때 바이러스 감염의 억제가 일어남을 관찰하였고 이 배양액에서 항바이러스 물질인 인터페론을 순수 분리하였다. 이 후 여러 연구자들에 의해 인터페론이 바이러스나 화학물질 등 외부 감염원에 의해 생성과 분비가 유도됨이 보고되었다. 또한 다양한 분류체계, 면역세포의 활성화 기능과 기전, 항원제시 증가를 통한 숙주방어능 증강 등 다양한 역할과 신호전달 기전들이 밝혀지고 있다.

인터페론은 알파(α), 베타(β), 감마(γ), 그리고 오메가(ω)형이 있다. 인터페론-α는 주로 대식세포에 의해 분비되고 인터페론-β는 섬유아세포(fibroblasts)에서 주로 분비된다. 인터페론-γ는 Th1 세포와 NK세포에 의해 분비되고, 인터페론-ω는 영양포 또는 영양아층(Trophoblast)에 의해 주로 분비된다. 인터페론의 일반적 분류는 다음과 같다.

모든 인터페론은 몇가지 공통적인 기능을 갖는다. 이들은 일반적으로 항바이러스 작용을 하며 면역계의 기능을 조절한다.

제 I 형 인터페론의 가장 중요한 기능은 항바이러스 기능이다. 일반적으로 바이러스에 감염된 세포는 바이러스 입자를 생산해서 주변 세포를 감염시킨다. 그러나 동시에 제 I 형 인터페론을 분비할 수 있기 때문에 주변 세포들이 바이러스 감염에 방어할 수 있도록 돕는다 (그림1). 인터페론에 대한 반응으로 세포는 다량의 단백질 인산화효소 R (PKR; protein kinase R)이라고 하는 효소를 생산한다. 이 효소는 eIF-2라는 단백질을 인산화시켜서 다른 단백질인 eIF2B와 결합함으로써 세포 내에서 단백질 합성을 저해시킨다. 또다른 세포 효소인 RNAse L도 제 I 형 인터페론에 의해 유도될 수 있는데 세포 내에서 RNA를 파괴시켜 바이러스와 숙주 유전자 모두의 단백질 합성을 중단시킨다 (그림1). 인터페론의 중요한 기능 중 하나는 인터페론-자극 유전자(ISGs; interferon-stimulated genes)의 발현을 유도함으로써 바이러스에 직접 저항하는 데 필수적인 단백질을 포함한 수백개의 단백질을 생성할 수 있다.

그림 1. 제 I 형 인터페론의 작용. (출처: 한국분자·세포생물학회)

인터페론은 전사인자인 p53의 활성을 증가시킴으로써 바이러스의 확산을 억제시키며 아폽토시스 활성에 의해 바이러스에 감염된 세포를 사멸시킨다. 전사인자 p53에 대한 인터페론의 효과는 특정 암에 대한 억제 작용도 유도할 수 있다고 실험적으로 보고된 바 있으나 사람에 대한 치료 효과는 더 연구가 필요하다.

인터페론의 중요한 기능 중 하나는 MHC I과 MHC II 등 주조직적합성 복합체 분자의 발현을 증가시키고 면역 프로테아좀 활성을 증가시킬 수 있다는 것이다. 더 많은 MHC I 분자의 발현은 바이러스 펩티드를 세포독성 T세포에게 제시함으로써 바이러스 감염된 세포를 조기에 사멸시킬 수 있다. 그리고 더 많은 MHC II 분자의 발현은 바이러스 펩티드를 도움 T세포에게 제시함으로써 이 세포들이 다른 시토카인들을 생성할 수 있게 하고 주변 면역세포들의 활성을 돕는다.

대표적인 제 II 형 인터페론인 IFN-γ는 주로 Th1 도움 T세포 혹은 자연살상세포(NK cells)에 의해 분비되는데 Th1 세포의 활성을 위해서는 먼저 대식세포나 수지상세포에서 IL-12 등 시토카인이 분비되어야 한다. Th1 세포에 의해 분비되는 IFN-γ는 대식세포 활성화에 필수적인 시토카인이다. 이를 통해 대식세포가 활성화되면 대식세포가 포식하고 있는 결핵균, 살모넬라균, 리스테리아균을 비롯한 다양한 세포내 병원균을 사멸시킬 수 있는 다수의 효력자와 사멸 기전들이 활성화된다. IFN-γ는 B 세포의 항체생성을 증가시켜 박테리아에 대한 대식세포의 포식작용을 돕는다. 또한 IFN-γ는 다수의 세포에 대한 주조직적합성 복합체 항원 단백질의 증가와 공통자극자(B7 등)의 활성을 증가시켜 세포 면역을 돕는다.

IFN-γ는 또한 대식세포의 인터루킨-12(IL-12)의 생산을 높일 수 있다 (그림 1). IL-12는 대식세포나 B세포, 수지상 세포에서 분비되는 당단백질이다 (그림 2). 이 수용체는 T세포와 NK세포에서 발견된다. IL-12는 T세포를 활성화시켜 Th0에서 Th1 세포로의 분화를 유도하고 IL-2와 IL-2 수용체 분비를 촉진시킨다 (그림 2). IL-12은 NK세포를 활성화하여 INF-γ분비를 촉진시킨다 (그림2). 세포내 이러한 시토카인들의 작용은 여러 면역세포들의 활성화에 서로 밀접하게 연관되어 있다 (그림 2).

그림 2. 감마-인터페론의 생성과 작용. (출처: 한국분자·세포생물학회)

베타-인터페론은 자가면역질환인 다발성 경화증을 치료하는데 많이 이용된다. 베타-인터페론을 사용하면 다발성 경화증의 재발을 막고 경과를 어느 정도 늦출 수 있다. 인터페론 치료는 혈액암 등 일부 암 치료에도 이용된다고 보고되었다. 알파-인터페론은 B형과 C형 간염바이러스 감염 시에도 다른 항바이러스 제제와 병합해서 사용될 수 있다. 하지만 인터페론 치료는 독감-유사 증상(flu-like symptoms) 등의 부작용을 유발하는 것으로 알려져 있으며 때로 호중구의 감소 등 면역 억제를 유발시킬 수 있어 주의를 요한다.

시토카인, 인터류킨, Th1 세포, NK 세포

Immunology (Tizard저, 4판), Cellular and Molecular Immunology (Abul k. Abbas공저, 8판)