Chemokine Superfamily Pathway: Human/Mouse Ligand-Receptor Interactions | 고마바이오텍

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Chemokine Superfamily: Human/Mouse Ligand-Receptor Interactions

Chemokines은 특정 G protein-coupled chemokine receptors에 결합하여 이를 활성화하는, 세포 표면에 국소화되거나 분비되는 작은 크기의 chemotactic cytokines(화학주성 사이토카인)입니다. 대부분의 chemokines은 최소 4개의 보존된 N-terminal cysteine 잔기를 가지고 있으며, 이들은 두 개의 분자 내 이황화 결합(intramolecular disulfide bonds)을 형성합니다.

첫 번째와 두 번째 cysteine 잔기의 배치 형태에 따라 CXC, CC, C, CX3C의 4가지 chemokine subfamilies로 정의됩니다.

1. CXC Chemokine Subfamily

CXC chemokine 서브패밀리는 두 개의 cysteine 잔기가 하나의 아미노산에 의해 분리되어 있는 것이 특징입니다. 이 서브패밀리 내에서는 ELR motif 서브퀀스의 존재 여부에 따라 두 가지 CXC classes로 한 번 더 분류됩니다.

• ELR- CXC chemokines: lymphocytes(림프구)에 대한 chemoattractants로 작용합니다.

• ELR+ CXC chemokines: neutrophils(호중구)에 대한 chemoattractants로 작용합니다.

• 추가적으로, CXC chemokines은 혈관 신생(angiogenesis)을 매개할 수 있습니다.

2. CC Chemokine Subfamily

CC chemokine 서브패밀리는 두 개의 인접한 cysteine 잔기로 정의됩니다. CC chemokines은 monocyte(단핵구), macrophage(대식세포), mast cell(비만세포), 그리고 T cell의 이동(migration)을 조절함으로써 염증 반응(inflammatory responses)을 유도합니다.

3. C Chemokine Subfamily

C chemokines은 단 하나의 cysteine 잔기를 가지는 것이 특징입니다. 흉선(thymus)에서 지속적으로 발현(constitutively expressed)되며, T cell의 분화(differentiation)를 조절합니다.

4. CX3C Chemokine Subfamily

CX3C chemokine 서브패밀리는 두 개의 cysteine 잔기가 세 개의 아미노산에 의해 분리되어 있는 형태로 정의됩니다.

• 세포 표면에 국소화된(Cell surface-localized) CX3CL1/Fractalkine은 leukocyte adhesion(백혈구 부착)을 매개합니다.

• 용해성(Soluble) 상태의 CX3CL1/Fractalkine은 leukocytes에 대해 chemotactic(화학주성) 활성을 나타냅니다.

• 또한, CX3CL1/Fractalkine은 신경 발달(neural development) 과정 동안 microglia-neuron communication(미세아교세포-신경세포 간 상호작용)을 조절하는 핵심 인자입니다.

수용체 결합의 다중성과 조절 메커니즘

Chemokine receptors는 일반적으로 단 하나의 서브패밀리에 속하는 chemokines하고만 결합하지만, 해당 서브패밀리 내에서는 대부분의 chemokines이 다중 수용체 결합 패턴(promiscuous receptor binding patterns)을 보입니다.

이러한 chemokine ligand-receptor 결합의 중복성(redundancy)은 신호 전달의 견고함(robust signaling)을 보장하기 위한 기전일 수 있습니다.

더불어, 이러한 다중 결합성(promiscuous binding)과 신호 전달을 일으키지 않는 비신호성 케모카인 수용체(non-signaling chemokine receptors)들은 수용체 신호 전달의 미세한 차이나, 혹은 ligand-receptor의 발현 패턴 차이를 통해 chemokine 신호 전달이 정밀하게 조절될 수 있는 메커니즘을 제공합니다.

임상적 의의 및 병리

특정 chemokine ligands와 receptors는 HIV 감염 및 지속성(infection and persistence)에 관여하는 것으로 알려져 있습니다. 또한, 비정상적인(aberrant) chemokine 발현과 신호 전달은 염증성 질환(inflammatory diseases) 및 암(cancer)을 포함한 다양한 병리적 상태(pathological conditions)와 밀접하게 연관되어 있습니다.

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