라이소자임

라이소자임은 129개의 아미노산으로 이루어진 폴리펩타이드 사슬 하나로 구성되어 있으며 분자량은 14 kDa인 염기성 단백질로써 동물에 의해 생성되는 선천성 면역 반응 물질이다. 라이소자임은 박테리아의 막 구성 성분인 펩티도글리칸(Peptidoglycan)을 가수 분해하여 생체의 감염을 방어하는 작용을 한다. 동물에서의 라이소자임은 피나 간에 풍부하고 눈물, 침, 소변 그리고 점막의 표면 등의 분비물에 많이 존재한다.

목차

라이소자임은 대표적으로 2가지 항균기작으로 박테리아를 죽인다.

감염된 부분의 상피(Epithelium)에서 분비된 세포 밖의 라이소자임은 박테리아를 죽일 수 있고 패턴인식수용체(Pathogen associated molecular patterns)을 방출시킨다. 패턴인식수용체는 식세포를 주변으로 모이게 하고 그 후에 면역반응을 일으킨다. 모집된 대식세포는 라이소자임을 분비하고, 식세포작용(Phagocytosis)이 일어났을 때 식포(phagosome) 안으로 라이소자임이 방출되어진다. 대식세포 안에서 라이소자임에 의한 박테리아의 분해는 패턴인식수용체의 추가적 방출이 일으킬 뿐만 아니라 사이토카인(cytokine)을 방출하고 염증조절복합체(inflammasome)을 활성화시킨다.

질병을 일으키는 박테리아는 라이소자임의 공격을 회피하기 위하여 크게 2가지 방법으로 라이소자임에 대한 내성을 만든다.

펩티도글리칸의 변이(Peptidoglycan modification)

라이소자임은 펩티드글리칸에 결합하기 위하여 활성 부위 잔기를 적절한 방향으로 위치시켜야 한다. 하지만 펩티도글리칸에 변이를 일으켜서 라이소자임이 결합하는 것을 방지하여 저항성을 갖는다.

N-아세틸글루코사민의 탈 아세틸화

N-아세틸글루코사민의 탈 아세틸 효소를 발현하여 아세틸기(Acetyl group) C2 부분을 제거한다. 예를 들어 폐렴균(Streptococcus pneumoniae)의 탈 아세틸 효소인 pgdA 유전자가 부족하면 라이소자임에 대해 더욱 더 감수성을 갖는다.

N-아세틸무람산의 아세틸화

N-아세틸무람산의 C6 히드록시기(Hydroxyl group)에 아세틸기를 추가하면 라이소자임이 펩티도글리칸과 결합되는 것을 방지할 수 있다. 그람양성균의 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)은 O-아세틸전달효소(O-acetyltransferase)에 의한 N-아세틸무람산의 아세틸화는 라이소자임에 대해서 저항성을 더욱 더 강화한다.

박테리아 막 가교 결합(Cross linked bond) 및 펩티도글리칸 구조에 대한 변형

펩티도글리칸에 가교결합 되어 있는 단백질의 변화는 라이소자임의 펩티도글리칸 가수분해를 저해한다.

박테리아 막의 음전하의 변화(Alterations in envelope charge)

라이소자임은 양이온 성질을 갖는 항균 펩타이드이기 때문에 박테리아 외막의 음전하를 띄는 성질은 박테리아를 사멸시키는 기작에서 매우 중요하다. 박테리아 외막의 음전하의 감소는 라이소자임과의 결합을 감소시킨다.

펩티도글리칸의 전하 변화

황색포도상구균의 펩티도글리칸과 연결되어 있는 단백질의 글루탐산(Glutamic acid)의 아미드화가 일어나면 펩티도글리칸의 음전하가 감소하기 때문에 라이소자임에 대해서 저항성이 생긴다.

테이코산(Teichoic acid)의 전하 변화

테이코산의 D-alanylation은 박테리아 외막의 음전하를 감소시키기 때문에 라이소자임의 저항성이 증가한다.

지질(Lipid)의 전하 변화

박테리아 막 지질의 음전하의 감소는 라이소자임을 포함한 항균 단백질에 대해서 효과적으로 저항할 수 있다.

황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 알렉산더플레밍, 펩티도글리칸(Peptidoglycan), 그람양성균, 사이토카인(cytokine), 테이코산(Teichoic acid), 대식세포, 면역반응, 세포벽, 유전자, 폐렴균(Streptococcus pneumoniae), 식중독, 외막, 세균, 점액

박윤경/조선대학교, 강희경/조선대학교, 박종관/공주대학교

이은진/고려대학교