핵 단백 HMGB1의 poly(I:C) 결합과 TLR3 매개 신호전달에 미치는 영향

Abstract

Nuclear high mobility group box 1 (HMGB1)은 미생물 감염에 의해 lipopolysaccharide (LPS)와 같은 자극이 왔을 때, 면역 세포가 능동적으로 분비하거나 세포 괴사가 일어나는 세포에서 수동적으로 분비되는 핵 단백질이다. 이는 세포 밖에서 사이토카인 (cytokine) 과 같은 역할을 함으로써 질병에서 염증반응을 증가시키는 매개체 역할을 한다. 이러한 HMGB1은 패혈증뿐 아니라 다양한 질병에서 혈청 내 높은 농도로 관찰 된다.TLR은 세포 밖의 바이러스성 구성성분 (extracellular viral components)들을 인식 하는 것뿐만 아니라 독특한 악영향 관련 분자 패턴 [danger-associated molecular patterns (DAMP)]을 감지하여 다양한 신호전달을 통하여 염증체계에 영향을 준다. DAMP 에는 HMGB1, heat shock protein (HSP), S100 단백질, IL-1α등이 포함된다. DAMP는 독특한 병원균 관련 분자 패턴 [pathogen-associated molecular patterns (PAMP)]와 유사하게 염증반응을 증진 시킨다고 알려져 있으나, 자세한 메커니즘은 계속 연구되는 중이다. DAMP 중 하나인 HMGB1은 TLR2, TLR4, TLR9, RAGE와 같은 다양한 수용체에 결합하여 염증반응에 참여하며, Toll-like receptor (TLR)의 리간드 (ligand)인 LPS 혹은 CpG와 함께 사이토카인을 유도하는 기작을 향상시킨다는 연구 들이 진행되었으나, dsRNA를 감지하는 TLR3의 신호전달 체계와의 관계는 아직 연구된 바가 없다. 세포 내 엔도솜에 위치하는 TLR3는 dsRNA를 감지하여 항 바이러스성 면역반응에 중요한 선천성 면역 신호 전달을 유도한다. 본 실험에서는 이러한 TLR3와 HMGB1이 결합함을 표면 플라즈몬 공명법 (BIACORE), 면역침강법 (immunoprecipitation)을 통하여 확인하였고 이들간의 결합이 농도 의존적으로 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 dsRNA의 하나인 poly(I:C)도 HMGB1과 결합하는 것을 pull down assay를 통하여 확인하였고 이들 결합 역시 농도 의존적으로 증가하는 것을 알 수 있었다. 흥미롭게도 poly(I:C)와 HMGB1이 결합한 복합체를 세포에 처리 하였을 때 poly(I:C)를 단독으로 처리한 것과 비교하여 IκBα의 인산화 활성이 감소하는 것을 확인하였다. 이로써 본 연구는 혈청 내 증가된 HMGB1이 poly(I:C)와 결합하여 TLR3의 신호전달 체제의 활성화를 감소시키는 물질로서 작용할 수 있다는 가능성을 새롭게 제시하였다.