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헴과 발병력: 박테리아 병원균이 어떻게 헴을 조절, 수송, 사용하는가?

전문가 제언: ○ 거의 모든 세포들과 생물체들은 호흡과 DNA 생합성과 같은 기본 세포작용을 촉진하기 위하여 철분을 필요로 한다. 박테리아 병원균이 철분을 획득하는 능력은 이들의 생존의 문제이며 감염을 시키고 유지하기 위한 발병력 요인들의 발현에 필수적이다. 따라서 이들은 진화과정에서 여러 복잡한 메커니즘을 발전시켜 숙주의 헴을 함유하는 단백질을 철분 출처로 사용하여 왔다.

○ 이러한 박테리아의 감염과 싸우기 위하여 동물들은 자신들의 혈액과 조직들에서 자유 철분의 존재를 엄격히 제한한다. 이 작업을 위하여 혈액과 분비물의 철분을 고도의 친화성 철 결합 단백질인 트랜스페린과 락토페린으로 운반하게 한다. 이것이 숙주들이 감염에 대비하여 사용하는 “철분차단”이라고 불리는 감염의 1차 방어라인이다. 트랜스페린의 2개의 철-결합 위치는 충분히 포화되는 경우가 거의 없어 불포화 트랜스페린(아포-트랜스페린)은 혈액에서 자유철분이 완전히 제거시키는 작용을 한다.

○ 반면에 박테리아와 진균들은 철분취득을 위하여 여러 방법을 응용하고 있다. 신비한 화합물인 철포식체를 이용하여 철분출처의 외부에 강력한 친화력으로 결합하여 용해하고 철분-철포식체 복합체를 형성하며 특정한 수송 단백질에 의하여 박테리아 속으로 운반하여온다. 몇몇은 박테리아들은 자유 철염들을 직접 취하는 취득시스템을 소유하고 있다.

○ 헴과 철분획득은 박테리아 병원균에서 아주 일반적이며 어느 정도는 구조적으로도 보존되어 있다고 할 수 있다. 이들 메커니즘을 잘 이해하고 이용하면 현재 일어나고 있는 항미생물제-저항성의 증가에 대처하는 “광범위한 스펙트럼”의 항미생물제의 개발을 촉진할 수 있을 것이다.

저자: Wilks, A; Burkhard, KA; AF Wilks, Angela; Burkhard, Kimberly A.
자료유형: 학술정보