별개로 보이는 면역체계와 인체의 철분대사 간에 연관관계 있어
인체 내의 철분 수치를 조절하는 단백질도 감염과 싸우는 데 중요한 역할을 수행하는 것으로 드러났다.
인간은 병원균을 포함한 모든 생명체와 마찬가지로 생존을 하기 위해 철분이 필요하다. 침범하는 유기체도 번창하고 증식하기 위해 숙주로부터 철분을 가로채야 한다. 하이델베르크의 유럽 분자생물학 실험실(EMBL)의 연구진은 인체의 세포단계에 철분의 정확한 수치를 유지하는 데 도움을 주는 단백질이 철분의 도난을 방지하는 일을 도와주는 데도 관여하고 있는 것을 발견했다. 이들 단백질은 철분조절 단백질/철분 반응요소(IRP/IRE)라는 시스템을 형성한다.
우리의 연구는 보통 별개로 보이는 2가지 아주 중요한 기능 즉 인체의 내재적인 면역체계와 인체의 철분대사 간에 연관관계가 있는 것을 밝혔다고 논문의 공저자로 유럽 분자생물학 실험실의 소장인 마티아스 헨치가 설명했다.
연구진은 살모넬라 박테리아를 주입하면 실험동물이 철분조절 단백질/철분 반응요소 시스템을 가지고 있을 때와 그렇지 않을 때에 각각 어떻게 반응하는지를 분석해보았다. 대식세포라는 전문적인 면역세포에 철분조절 단백질/철분 반응요소 시스템이 결여된 실험동물은 감염이 되지 않았을 때는 별 문제가 없었다. 그러나 살모넬라 박테리아에 감염되자 사망했다. 이는 대식세포가 감염에 효과적으로 대처하기 위해서는 철분조절 시스템이 대식세포에게 중대한 것을 보여준다.
침입하는 병원균에 철분을 뺏기지 않는 것이 감염에 대한 내재적인 방어책이라고 브루노 갈리는 말했다. 갈리는 유럽 분자생물학 실험실에서 상근 과학자로 근무했고 지금은 독일 암 연구소(DKFZ)에서 조장으로 근무하고 있다. 이번 연구는 철분조절 단백질/철분 반응요소 시스템이 이런 방어책에서 중요한 역할을 수행하는 것을 밝혀냈다고 그는 부언했다.
대식세포 속에서 철분조절 단백질/철분 반응요소 시스템이 어떤 메커니즘을 통해 작용하는지에 대해 연구가들이 여러 가지 이론을 제시하고 있지만 그 정확한 메커니즘을 밝히려면 추가적인 연구가 필요하다. 1가지 이론은 철분조절 단백질이 대식세포가 리포칼린 2라는 분자를 만드는 것을 도와준다는 것이다. 리포칼린 2는 박테리아가 숙주로부터 철분을 낚아채는 것을 차단하는 것으로 알려져 있다. 또 다른 이론은 철분조절 단백질/철분 반응요소 시스템이 페리틴이란 단백질의 발현을 억제한다는 것이다. 페리틴은 세포 내에 있는 철분을 저장하는 일종의 창고로 필요할 때까지 철분을 보관해준다. 침입하는 박테리아는 이렇게 보관된 철분에 접근하는데, 만약 철분조절 단백질이 존재하지 않으면 세포가 필요한 것보다 훨씬 더 많은 철분을 보관하게 되고 그 결과 침입자에게 귀중한 영양소를 제공해주게 된다.
이제 연구진은 철분조절 단백질/철분 반응요소 시스템이 다른 유형의 박테리아나 바이러스나 기생충 같은 다른 유형의 감염에도 중요한지를 밝혀내기 위해 추가적인 연구를 계획하고 있다. 그들은 또 철분조절 단백질/철분 반응요소 시스템이 염증 같은 다른 유형의 면역반응에도 관여하는지 여부를 밝혀내기를 희망하고 있다. 이 면역반응은 암이나 동맥경화증 같은 인간의 질병의 진행에도 관련되어 있어서 그 메커니즘을 더 잘 이해하는 것이 새로운 치료제를 연구하는 것과도 관련이 있다.
이번 연구는 인스부르크 의대의 귄터 바이스의 연구진과 워싱턴 대학교의 페릭 팡 교수가 협력해서 공동으로 실시되었다.
출처: D. Haschka et al., "Iron Regulatory Proteins Mediate Host Resistance to Salmonella Infection" Cell Host Microbe. 2015 Jul 15. pii: S1931-3128(15)00265-6.
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