Choanoflagellate 기공

Mar 09, 2023

커뮤니케이션 생물학 5권, 기사 번호: 954(2022) 이 기사 인용

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Choanoflagellates는 동물 진화의 모델로 사용되는 원시 원생동물입니다. 이들은 부착 및 세포 통신에 기여하는 다양한 다중 도메인 단백질을 발현하여 생명공학을 위한 풍부한 분자 레퍼토리를 제공합니다. 접착에는 종종 탄수화물 결합 특성을 지닌 β-트레포일 접힘을 채택한 단백질이 포함되므로 렉틴으로 분류됩니다. 전용 방법을 사용한 서열 데이터베이스 스크리닝으로 4497종에 걸쳐 44714개의 β-트레포일 후보 렉틴의 데이터베이스인 TrefLec이 탄생했습니다. TrefLec은 원래 도메인 조합을 검색하여 β-trefoil과 aerolysin 유사 기공 형성 도메인을 모두 포함하는 choanoflagellate Salpingoeca rosetta에서 SaroL-1을 추출했습니다. 재조합 SaroL-1은 거대한 단층 소포 또는 세포막에 내장될 때 글리코스핑고지질 Gb3와 같은 암 관련 α-갈락토실화된 에피토프에 대해 더 강한 친화력을 가지고 갈락토스 및 유도체에 결합하는 것으로 나타났습니다. Gb3 삼당류 및 GalNAc와의 복합체의 결정 구조는 올리고머 기공 모델을 구축하기 위한 기초를 제공했습니다. 마지막으로, 토끼 적혈구의 용혈에 필요한 당지질의 αGal 에피토프의 인식은 암세포에 대한 독성이 탄수화물 의존성 기공 형성을 통해 달성된다는 것을 시사합니다.

렉틴은 복잡한 탄수화물을 변형하지 않고 결합하는 단백질 수용체이므로 세포 표면의 당지질 및 당단백질과 같은 당접합체에 암호화된 당코드의 신호 전달 기능에 참여합니다1,2. 렉틴은 배아 발달, 세포 성장 및 면역 조절과 같은 다양한 생물학적 과정에 참여하며 미생물과 숙주 세포 사이의 상호 작용(병원성, 공생)에 중요합니다. 렉틴 도메인은 종종 효소나 독소와 같은 다른 기능성 단백질과 연관되어 있습니다. 생명을 위협하는 예로는 리신3 또는 콜레라 독소4가 있으며, 여기서 렉틴 도메인은 대사를 방해하는 독소가 세포에 흡수되기 전에 세포 표면 글리칸에 대한 특이성과 부착을 담당합니다.

박테리아나 숙주 세포의 막에 올리고머화하여 구멍을 만드는 기공 형성 독소(PFT)에서는 다른 작용 방식이 관찰됩니다5,6. 특정 β 기공 형성 독소(β-PFT)는 β 가닥으로 완전히 늘어선 기공을 형성하며 에어로리신 계열7,8을 포함합니다. 이들 단백질은 세포 표면을 표적으로 하는 다양한 토폴로지를 채택하는 보존된 에어로리신 C 말단 도메인과 N 말단 도메인을 포함하며, 그 중 일부는 렉틴과 유사한 접힘을 가지고 있습니다. Aeromonas Hydrophila의 Aerolysin은 Pertussis 독소 도메인9을 통해 당접합체에 결합하는 반면 Vibrio cholerae의 cytolysin은 β-프리즘과 β-trefoil 렉틴 도메인10을 모두 제공합니다. 진핵생물에서 렉틴 의존성 β-PFT는 어류, 즉 zebrafish11 및 lamprey12의 natterin 유사 단백질, 해삼13 및 곰팡이14에서 설명되었습니다. 이러한 모듈형 단백질은 칠성장어 렉틴(12)으로 테스트한 바와 같이 렉틴 특이성을 사용하여 예를 들어 암세포에서 세포 독성을 유도할 수 있기 때문에 높은 관심을 받고 있습니다. 다른 전략 중에서, 새로운 기공 형성 렉틴을 식별하는 것은 연구 및 치료를 위한 귀중한 도구가 될 수 있습니다.

최근 프로테옴에서 렉틴을 식별하고 주석을 달기 위한 새로운 소프트웨어가 개발되어 β-PFT 함유 렉틴을 검색할 수 있습니다. 이 도구는 올리고머 상태 및 탄수화물 결합 부위를 포함하여 수동으로 관리되고 분류된 렉틴 3D 구조의 데이터베이스인 UniLectin3D에서 제안된 구조 기반 렉틴 분류를 활용합니다. 직렬 반복은 β-트레포일 또는 β-프로펠러와 같은 렉틴에서 흔히 발생하며 기존의 서열 모티프 찾기 방법에 도전하는 것으로 악명이 높습니다. 그럼에도 불구하고 3D 형상을 기반으로 한 정확한 묘사로 각 반복을 독립적으로 고려하여 감지 기능이 향상되었습니다. 이 접근법은 β-프로펠러16로 검증되었으며 여기서는 β-트레포일로 확장되었습니다.