NOD 유사 수용체

[ NOD like receptor ]

NOD 유사 수용체는 세포내부로 들어온 병원균의 특징을 인식하는 수용체로 태어날 때부터 가지고 있는 면역시스템인 선천 면역계(innate immune system)의 구성성분 중 하나이다.

개체가 태어날 때부터 가지고 있는 면역시스템을 선천 면역계 (innate immune system)라 하여, 병원균 등을 경험한 후에 형성되는 후천면역계 (acquired immune sytem)와 구분을 한다. 선천면역계가 작동을 하려면, 세포가 병원균이 있다는 것을 감염 초기에 인지를 해야 한다. 병원균을 발견하는 수용체를 모두 패턴인식수용체(pattern recognition receptor, PRR)라 한다. 패턴인식수용체(PRR)가 인지하는 구조를 병원체관련분자구조(pathogen associated molecular patterns, PAMPs)라 한다. 병원체관련분자구조(PAMPs)는 병원균이 가지고 있는 특이한 구조나 감염되지 않은 세포는 가지지 않는 감염된 세포만의 특이 구조이다. 정상적인 세포는 세포내에 이중나선 RNA(dsRNA)를 형성하지 않는다. 하지만 RNA 바이러스가 감염되었을 때, 세포내에 이중나선 RNA가 흔하게 발견되고 이것이 병원체 관련 분자구조의 대표적인 예라 할 수 있다.

여러 종류의 패턴인식수용체가 알려져 있으며, 막에 존재하는 Toll 유사 수용체 (Toll like receptor, TLR), 엔도솜(endosome)에 위치하는 RIG-I 유사 수용체 (RIG-I like recetpor), 세포질의 RNA 헬리카아제(RNA helicase)와 NOD 유사 수용체(NOD like receptor, NLR)가 있다 (그림 1).

그림 1. NOD 유사 수용체의 위치 (출처: 한국분자·세포생물학회)

NOD1과 NOD2

NOD1과 NOD2는 NOD 유사 수용체 중 가장 연구가 많이 되었다. NOD1은 거의 모든 세포에서 발현되고, NOD2는 단핵구(monocyte), 대식세포(macrophage), 수지상세포(dendritic cell), 장의 파네스 세포(intestinal paneth cell)에서만 발현된다. NOD1과 NOD2는 세균의 세포벽(bacterial cell wall)에 존재하는 펩티도글리칸(peptidoglycan)의 특이 구조를 인식한다. NOD1과 NOD2가 활성화되면 중간 신호전달을 거쳐서 MAPK 신호전달과 NF-kB 신호전달을 활성화시키게 된다.

NOD1과 NOD2는 주로 세포질에 존재하지만, 원형질막과 결합되어 있기도 하여 원형질막을 통해서 감염되는 세균 등을 인지하게 된다.

NOD 유사 수용체의 구조와 종류

NOD 유사 수용체는 공통적인 영역(domain)을 가지고 있으며 가운데에 NOD, N말단에 작동체 영역(effector domain)과 C말단에 고류신 반복 영역 (leucine rich repeat domain)을 가지고 있다. C말단의 고류신 반복 영역은 리간드 결합과 활성체를 인식하는 부분이고, NOD 영역은 DNA분해효소(dNTPase)와 올리고머화(oligomerization)이 일어나는 부분이다.

N말단 영역은 다른 단백질과 결합하여 작동체 기능을 하는 부분인데, 4종류의 N말단 영역이 존재하며, 이를 통해서 NOD 유사 수용체를 구분하게 된다. N말단 영역은 NLRA, NLRB, CARD, NLRP 등으로 나뉘게 된다.

NLRA 하위그룹 : MHC-II 전이활성제(transactivator)만을 포함함

NLRB 하위그룹 : NAIP 만을 포함함

NLRC/CARD 하위그룹 : NOD1과 NOD2를 포함하여 여섯 개의 구성원을 가지고 있음

NLRP 하위그룹 : NLRP1-14를 포함하는 14개의 구성원을 가지고 있음

NOD 유사 수용체의 기능

NOD 유사 수용체는 미생물 병원균의 펩티도글리칸(peptidoglycan), 편모(flagellin), 바이러스 RNA 등이나 숙주 세포에서 나오는 ATP, 콜레스테롤 결정, 요산(uric acid)을 인식하기도 하고, 석면과 같은 주변 환경의 물질을 인식하기도 한다. 대부분의 NOD 유사 수용체는 패턴인식수용체(PRR)로 작용하지만, 일부는 유사 수용체보다는 인터페론과 같은 시토킨(cytokine)을 인식하기도 한다. NOD 유사 수용체가 활성화되면 염증조절복합체(inflammasome)의 형성의 촉진, 세포신호 전달 활성화, 전사 활성화, 그리고 자가포식 등이 활성화된다고 알려져 있다(그림 2).

그림 2. NOD 유사 수용체의 기능 (출처: 한국분자·세포생물학회)

참고문헌

1. N.J. Dimmock (2015) Introduction to Modern Virology, Seventh Edition

2. Michael H Shaw et al (2008) NOD-like receptors (NLRs): bona fide intracellular microbial sensors. Current Opinions in Immunology. 20: 377-382

3. 김영근 외 (2016) NOD-Like Receptors in Infection, Immunity and Disease. Yonsei Med J. 57: 5-14

NOD 유사 수용체