놀라운 기능! 세포 수준에서 행해지는 <유해물의 격리 제거 시스템>이란 (1/2)

놀라운 기능! 세포 수준에서 행해지는 <유해물의 격리 제거 시스템>이란 (1/2)

 

 

 

 

 

자신을 분해하여 <기아시의 영양확보><세포의 신진대사>에 작용하는 오토파지

 

다시 3번째 기능으로서 <유해물의 격리. 제거>가 있다고 한다. 유해물에서 신체를 지키는 기능으로서는 면역기능이 알려지고 있는데 오토파지에 의한 것과 어떻게 다른 것인가> 이어서 오토파지 연구의 제1인자인 요시모리 다모쓰(吉森保) 씨가 해설한다.

 

세균은 어떻게 해서 세포내에 침입하는가?

 

렌사구균은 구형의 세균이 여러 개가 이어진 세균이다. 그 중 A군렌사구균은 목이나 피부의 세포에 침입한다는 것이 알려지고 있다. 감염하여도 무증상인 것이 많은데 체력이 떨어졌을 때에는 인두염이나 피부의 염증을 일으킨다. 드물게 근육이나 폐의 세포에 침입하면 조직이 괴사하여 쇼크 상태가 되어 죽음에 이르는 수도 있다.

세포 중에는 막으로 된 주머니가 많이 쌓여있다. 그들 주머니를 <세포소기관>(오르가네라)이라 부르는데 이 오르가네라끼리 혹은 오르가네라와 세포막 사이에서 물질이 거래하고 있다.

이 경로를 멘브렌 트라픽（membrane traffic=막의 분열이니 융합에 의하여 세포막과 오르가네라 사이 혹은 오르가네라 끼리 사이에서 분자가 이동하는 과정)이라 하고 주로 4개의 경로가 있어서 세포외에서 들어오는 물질의 수송경로를 엔도사이토시스(endocytosis、음식작용) 경로라 한다.

membrane traffic

A군 연쇄구균이 파괴되었다.

 

A군 렌사구균이 에도사이토시스경로를 써서 세포 안으로 들어간다는 것은 알고 있으나 세포 안에 들어간 후에는 어떻게 되는지 모른다. 그래서 예방의학과의 전문으로 세균 감염에 자세한 오사카대학치학부의 아마노아쓰오(天野敦雄) 씨 등과 공동연구로 세포에 들어온 A군린사구균을 관찰하였다.

그러자 일부가 격리막에 싸인 것이나 오토파고솜의 속에 들어간 것이 붙잡혔다. 실은 최초 치주병균을 쓰고 있었는데 잘 관찰하지 못하였다. 그래서 치학부의 나카가와 이치로(中川一路) 씨 (현 교토대학 교수)가 자신의 전문인 A군린사구균은 어떨는지 한 번 해보니 그 화상의 촬영에 성공하였다.

오토파고솜에 싸인 세포의 성분은 분해되었다. A군렌사구균도 분해할 수 있는 것이 아닌가 하여 A군렌사구균을 세포에 감염시킨 후 1시간마다 살아있는 세균의 수를 세어보았다. 그러자 시간이 지남에 따라 살아있는 세균의 수는 줄고 5시간 후에는 8할까지 줄었다.

한편 오토파지가 일어나지 않는 세포의 경우 시간이 지남에 따라 세균의 수는 증가하였다. 이것으로 세포의 속에 세균이 침입하면 오토파지가 일어나서 세균은 오토파고솜에 싸여 분해되어 죽어버린다는 것을 알았다.

 

새로운 기능에 기대

 

오토파지로 코로나도 제거하는가,

오토파지에 의한 세균 등의 격리제거는 자기의 성분이 아니라 밖에서 들어온 것을 먹는 데에서 <제노파지（xenophagy）>라 불리고 있다. xeno는 이물이라는 의미이다. 제노파지는 전 세계에서 연구되어 대상이 되는 세균이 여러 가지라는 것, 다시는 세균에 그치지 않고 바이러스나 원생동물 등 광범한 병원체가 구제된다는 것이 밝혀졌다.

흥미 깊은 일로 오토파지를 회피하는 능력을 가진 것이나 오토파지를 이용하여 증식하는 병원체까지 발견되고 있다. 오랜 세월 동안 각각 진화함으로써 퍼진 숙주세포 대 병원체의 치열한 싸움이 지금도 계속되고 있는 것이다.

차제에 코로나바이러스는 오토파지를 방해하는 단백질을 가지고 있다. 현재 나의 연구실에서는 신종코로나바이러스 SARS-COV-2에 대하여 방해 단백질을 무력화하여 오토파지에 의하여 바이러스 증식을 저지할 수 없는지 연구하고 있다.

 

보다 광범한 새로운 면역 시스템

 

병원체의 격리제거라는 3번째의 오토파지의 기능의 발견은 자기의 성분을 먹는다는 이제까지의 오토파지의 정의를 고쳐 쓸 뿐 아니라 새로운 면역 시스템이라는 점에서도 크게 주목을 끌었다.

생물은 체내에 침입해온 세균 등의 유해물 소위 적을 배제하는 구조를 가진다. 그것이 면역 시스템으로 체내에 침입한 유해물을 배제하는 것은 *마크로파지나 B세포, T세포 등의 <면역세포>라 불리는 특별한 세포가 행하는 것이라고 생각했었다.

 

===*마크로파지(Macrophage, MΦ）=백혈구의 일종이다. 생체 내를 아메바양의 운동을 하는 유주성(遊走性)의 식세포로 죽은 세포나 그 파편, 체내에 생긴 변성물질이나 침입한 세균 등의 이물을 포식하여 소화하고 청소하는 역할을 한다. 위키페디아===

 

그에 대해서 오토파지는 거의 모든 세포가 가지고 있는 구조이다. 곧 생물은 면역세포라는 소위 방위군만이 아니라 개개의 세포가 스스로도 병원체를 배제하는 자위수단을 가지고 있었다. 이제까지 알려졌던 것보다 광범한 시스템이 있었다는 것이다.

오토파지에 의하여 자기의 성분 이외의 것이 분해된다는 것은 충격이었다. 오토파지는 진화적으로 매우 잘 보존된 구조로 효모에서 사람까지 모든 진핵생물이 가지고 있다.

그러나 효모는 작고 세균이 침입하는 일은 없다. 진화의 과정에서 세균 등 유해물의 격리제거라는 새로운 기능을 획득한 것이 아닌가 하고 생각된다.

 

일본어원문=驚きの機能！細胞レベルで行われている「有害物の隔離・除去

출처=...https://gendai.ismedia.jp ›