수상돌기세포에서 결핵균 감염시 항원공여 CD1b 분자의 발현조절기전

Abstract

[한글]

대식세포 혹은 수상돌기세포 등의 항원제공세포는 탐식작용을 통해 결핵균을 세포 내로 이입하게 되는데 이입된 결핵균은 항원제공경로를 거쳐 T세포에 항원을 전달하게 되어 획득면역반응을 유발한다. 그러나 결핵균의 감염은 즉각적인 발병으로 이어지기보다는 휴면상태로 숙주세포 내에 잔존하였다가 기회적 발병을 하는 경우가 대부분이다. 이러한 일련의 과정에서 결핵균의 감염에 대한 인체의 보호면역반응을 억제하는 기전의 규명이 아직 명확하게 이루어지지 않고 있다. 특히 수상돌기세포 내에는 단백질 항원을 제공하는 MHC 분자는 물론 결핵균체 외막의 많은 부분을 포함하고 있는 당지질을 제공하는 CD1 또한 발현되고 있다. 따라서 결핵의 감염에 대해 보다 강력한 면역반응을 유발할 수 있으리라 기대됨에도 불구하고 결핵의 잠재감염 숙주세포로 또한 여전히 역할하고 있어 의문이 증폭되고 있다. 따라서 본 연구에서는 수상돌기세포에서 결핵균 감염이 CD1b의 항원제공과정과 반응하여 장기간 감염 할 수 있는 기전을 규명하고자 수상돌기세포에 결핵균을 감염시킨 후 CD1b의 항원제공 과정의 조절인자 및 변화 양상 등을 연구하고자 하였다.

결핵균의 감염은 수상돌기세포 내의 CD1b 발현을 RNA 전사단계와 단백질발현 단계 모두에서 시간의 경과에 따라 감소시켰다. 한편, 수상돌기세포의 세포표면과 세포질에 분포하던 CD1b가 결핵균이 감염된 탐식포 부위에서 높은 농도로 검출되었으며 상대적으로 표면의 발현양은 현격히 감소되어 결핵균의 감염과 CD1b가 깊이 연관되어 있는 것으로 추정된다. CD1b를 핵산감염시킨 세포주를 이용하여 실험한 결과 세포질 내에 위치하는 타이로신 근거 모티브가 존재하여야만 세포질 내 순환이 가능하고, CD1b 점돌연변이 세포주의 관찰을 통해 타이로신 근거 모티브 내의 타이로신이 CD1b의 이동에 중요함을 확인하였다. 이러한 결과는 CD1b에 대한 항체와 교차연결자를 첨가하여 활성을 유도함으로써 타이로신이 인산화 될 수 있는 부위임을 재차 확인하였다. 이어서 타이로신의 인산화를 통해 세포 내에서 CD1b가 세포질과 세포표면으로 이동함으로써 항원발현경로의 재순환을 유도할 수 있을지를 규명하고자 인산화 된 CD1b를 갖는 수상돌기세포에서 여러 가지 방법의 세포 내 이입현상의 증가여부를 조사한 결과 세포막 파상현상에 의하여 세포 내 이입 및 탐식작용의 증가하였다.

CD1b는 항원제공을 위한 세포 내 이동에 있어 중요한 타이로신 근거 선택모티브를 가지고 있으며, 모티브 내의 타이로신은 인산화 가능 부위임을 증명하였다. 또한 인산화 된 CD1b를 갖는 수상돌기세포에서는 세포막 파상현상에 의한 세포 내 이입 및 탐식작용이 증가하였으며, 이는 항원제공과정의 활성화를 유도 할 수 있다고 추정된다. 앞으로 더 많은 연구가 진행되어야 그 기전을 이해할 수 있겠지만, 역으로 CD1b의 인산화의 저해는 항원제공세포가 항원을 적절히 발현하지 못하고 따라서 T세포 활성화를 유도해내지 못함으로써 결핵균이 잠재감염 할 수 있는 기전의 하나로 작용할 수 있으리라고 추측된다.

[영문]CD1b is an antigen presenting molecule that is specialized to present lipid antigens including microbial glycolipids containing hydrophobic head and hydrophilic fatty acids. In this study, antigen presenting pathway of CD1b and its regulatory factors in Mycobacterium tuberculosis-infected dendritic cells were investigated.

Peripheral blood derived monocytes were isolated and cultured with GM-CSF and IL-4, and in the third day, the cells were then infected with Mycobacterium tuberculosis H37Rv in MOI of 10. CD1b expression was downregulated in M. tuberculosis-infected dendritic cells when examined by reverse transcription-polymerase chain reaction and flow cytometry. While CD1b expression in cell surface was decreased by M. tuberculosis infection, CD1b was detected in higher concentration in M. tuberculosis-infected endosome.

Once CD1b was expressed, it was located not only in the cell surface but also in cytosol. But tail-truncated CD1b was not located in cytosol, because CD1b has a tyrosine in cytoplasmic region which is known as lysosomal targeting motif. Tyrosine motif in cytopolasmic tail could be phosphorylated as detected by specific antibody. Phosphorylation of CD1b enhanced membrane ruffling-mediated endocytosis and phagocytosis of immature dendritic cells. This outcome may lead to activation of antgen presenting pathway.