장내 미생물군의 형성에 영향을 미치는 defensin

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-09

항미생물 펩타이드는 식물과 동물에서 선천성 면역을 자극하는 중요한 작용 물질이다. 동물의 소장에서 Paneth 세포의 alpha-defensins은 장내 병원균에 대해 숙주를 방어하는 항미생물 펩타이드이다. Alpha-defensins이 내장의 미생물 생태학을 조절하는지 결정하기 위해 네덜란드 University of Groningen의 Nicolaas A Bos 교수 연구팀은 인간 alpha-defensin 유전자 (DEFA5)를 발현하는 생쥐와 생쥐의 alpha-defensins 생산 과정에 요구되는 효소가 결핍된 생쥐의 내장 미생물군을 분석하여 발표했다 (Nature Immunology, 2009, 11(1):76). 이러한 상호보완적인 모델에서 연구팀은 미생물군 조성에서 alpha-defensin에 의존적인 큰 변화를 관찰했지만 전체 박테리아의 숫자는 변화가 없었다. 또한 DEFA5를 발현하는 생쥐는 절편 섬유성 (segmented filamentous) 박테리아의 큰 손실이 있었고 IL-17을 분비하는 laminar propria T 세포들은 거의 없었다. 이번 결과는 공생 박테리아의 구성을 조절하는 alpha-defensins의 박테리아의 항상성을 조절하는 새로운 역할을 규명한 것이다. 인간과 다른 동물들은 다양한 미생물들과 계속적으로 접촉하고 그들의 점막은 복합적인 미생물군들이 서식하고 있다. 이러한 공생 미생물들은 많은 생리학적이고 항상성을 조절하는 기능에 중요하고 점막 면역 시스템의 발달과 조절을 촉진시킴으로 숙주의 방어에서 중요한 역할을 하고 있다. 16s rRNA 기술을 이용한 분석은 내장 미생물군의 복합성을 나타내고 미생물 생태가 숙주에 의해 영향을 받을 수 있음을 보여주고 있다. 연구팀은 defensins의 항상성 역할을 조사하기 위해 16s rRNA 기술을 이용하여 2가지 서로 보완적인 생쥐 모델에서 내장의 미생물군을 분석했다. DEFA5 유전자 변형 생쥐는 Paneth 세포에서 인간 alpha-defensin 5 를 생리적으로 유사한 양을 발현하고 MMP7이 결핍된 생쥐는 Peneth 세포의 alpha-defensins의 활성화에 필요한 효소가 결핍되어 소장 내장에서 alphaa-defensin 결핍 모델로 이용될수 있다. 이번 결과는 Paneth 세포 alpha-defensins이 소장의 미생물군의 조성을 결정하는데 중요한 역할을 하는 직접적인 증거를 제시하고 있다. 또한 연구팀은 alpha-defensin에 의존적인 미생물군의 변화가 점막 면역 반응들을 조절하는 현상을 관찰했다. 큰론씨병의 병리학에서 Paneth 세포의 관여와 이 질병을 갖고 있는 환자에서 Paneth 세포 alpha-defensin 결핍이 숙주와 미생물의 불균형과 염증성 장염 질환의 병리와 연관된 염증 반응의 향상에 기여한다는 가설을 뒷받침하고 있다. 이번 연구는 장염 질환의 발생과 치료 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. defensin.jpg 출처 : http://www.nature.com/ni/index.html