초파리의 톨수용체 작용원리를 알려주세요
초파리의 톨수용체와 인간의 톨유사수용체의 차이점을 알려주세요. 그리고 톨수용체의 원리도 쉽게 설명해주시면 감사하겠습니다.
초파리의 톨 수용체와 인간의 톨 유사 수용체 비교해보면 상당한 차이점을 볼 수 있습니다.
구조적 차이:
세포 외 영역 :톨 수용체: 레우신이 풍부한 반복 (LRR) 도메인으로 구성
톨 유사 수용체 : LRR 도메인 외에 면역 글로불린 유사 (Ig) 도메인도 존재
세포질 영역
톨 수용체: TIR 도메인만 존재
톨 유사 수용체 : TIR 도메인 외에 MyD88 결합 도메인 (Toll/IL-1R homology (TIR) domain)도 존재
리간드 인식:
톨 수용체 : 그람 양성 세균의 표면 단백질인 LPS (lipopolysaccharide)를 특이적으로 인식
톨 유사 수용체 : 다양한 병원체 유래 패턴 (PAMPs) 인식, 종류에 따라 특이적인 톨 유사 수용체 활성화
기능적 차이:
톨 수용체 : 주로 항균 면역 반응 관여
톨 유사 수용체 : 항균 면역뿐 아니라 바이러스, 진균, 기생충 등 다양한 병원체에 대한 면역 반응 관여
종류
톨 수용체 : 단일 유전자
톨 유사 수용체 : 인간에서 10여 종류 존재
톨 수용체의 작동 원리를 보면 톨 수용체가 세포 표면에서 병원체 유래 PAMPs를 인식하고 인식된 PAMPs에 톨 수용체 결합 후 MyD88과 같은 어댑터 단백질 모집하고 어댑터 단백질을 통해 NF-kB 신호 전달 경로 활성화한 후 NF-κB 활성화로 인해 염증성 사이토카인, 항균 펩타이드 등 면역 반응 관련 유전자 발현 증가로 이어지게 됩니다.
초파리의 톨 수용체는 병원체와 그들의 구조적 패턴을 인식합니다. 예를 들어, 곰팡이와 세균의 특정 분자를 인식합니다. 병원체가 톨 수용체에 결합하면, 신호가 수용체 내부 도메인으로 전달됩니다. 이 신호는 MyD88이라는 어댑터 단백질을 활성화시킵니다. MyD88은 신호를 더 전달하여, 최종적으로 NF-κB라는 전사인자를 활성화합니다. NF-κB는 핵으로 이동하여 항균 펩타이드와 같은 면역 반응 유전자의 발현을 유도합니다.
인간의 TLR(톨유사수용체)이란 이름은 독일어 '톨'(toll)에서 유래했습니다. 과거 1995년도 노벨 의학상 수상자인 독일 크리스티안네 뉘슬라인 폴하르트 박사는 80년대 중반 초파리 유전자에 돌연변이를 일으켜 배아 발달에 미치는 영향을 연구하다가 '기묘한'(toll) 돌연변이 배아를 발견하고는 이를 유발한 유전자를 '톨'이라 명명했습니다. 이후 1990년대 후반에 동일한 톨 유전자가 면역방어에도 관여하고 인간 등 포유동물이 비슷한(즉, 톨 유사) 유전자들을 보유한다는 사실이 기타 과학자들에 의해 밝혀졌으며 인간에서는 TLR1∼10까지 총 10종의 톨 유사 수용체(TLR)가 알려져 있습니다.
초파리의 톨수용체는 세포막에 위치하는 단백질로서, 세균이나 곰팡이 등의 병원체와의 상호작용을 매개하는 역할을 합니다. 이에 비해 인간의 톨유사수용체는 면역세포의 세포막에 위치하는 단백질로서, 면역반응을 유도하는 역할을 합니다.
또한
초파리의 톨수용체는 약 18개의 반복구조를 가진 단백질로서, 각각의 구조가 세균의 특정 구성요소와 상호작용하는 데에 사용됩니다. 이에 비해 인간의 톨유사수용체는 25개 이상의 다양한 유형으로 구성되어 있으며, 각각의 유형이 다양한 병원체와 상호작용하는 데에 사용됩니다.
초파리의 톨(Toll) 수용체는 선천성 면역 반응에서 중요한 역할을 합니다. 톨 수용체는 세포막에 위치하며, 외부의 병원체 패턴을 인식하여 면역 반응을 활성화시킵니다. 톨 수용체가 활성화되면, 세포 내부에서 일련의 신호 전달 과정이 일어나 NF-κB와 같은 전사 인자들을 활성화시키고, 이는 항균 펩타이드와 사이토카인의 생산을 촉진하여 병원체에 대항합니다. 한편, 인간의 톨 유사 수용체(TLRs)는 초파리의 톨 수용체와 구조적으로 유사하지만, 좀 더 다양한 병원체 패턴을 인식할 수 있으며, 적응 면역 반응과도 연결되어 있다는 점에서 차이가 있습니다. 또한, 인간의 TLRs는 초파리의 톨 수용체보다 더 많은 종류가 존재하며, 각각 특정한 병원체 성분을 인식하는 데 특화되어 있습니다. 이러한 차이에도 불구하고, 초파리의 톨 수용체 연구는 인간의 선천성 면역 메커니즘을 이해하는 데 중요한 기초를 제공했습니다.