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Cologne, Osnabrück 연구팀

- 신체에서 손상된 세포를 제거하는 동안 메신저 물질이 어떻게 염증을 신호하는지 자세히 조사
- 고해상도 현미경 방법을 사용하여 두 단백질이 서로 동적으로 상호 작용하여 죽어가는 세포가 신체의 염증 반응을 유발하는지 여부를 결정

일반적으로 신체는 손상된 세포를 제거하기 위해 세포자멸사(계획된 세포 죽음의 한 형태)를 시작합니다. 이 정화 메커니즘이 관련된 분자 수준에서 정확히 어떻게 기능하는지에 대한 지식은 질병 치료에 상당한 기여를 할 수 있습니다. 예를 들어 암의 경우 세포가 신체에서 체계적으로 제거되지 않고 계속 살아서 퍼집니다. 방사선 치료는 암세포를 죽이기 위해 일상적으로 사용되지만 체내 염증을 유발합니다. 암 치료법이 어떻게 염증을 유발하고 치료법이 신체에 덜 해로울 수 있는지 알아보기 위한 연구가 전 세계적으로 수행되고 있습니다.

이 연구에서 CECAD와 CellNanOs의 연구팀은 이미 세포 사멸에 관여하는 것으로 알려진 두 가지 단백질에 초점을 맞췄습니다. BAX와 BAK는 세포의 발전소인 미토콘드리아에서 세포 사멸 메커니즘을 조절하는 두 가지 단백질입니다. 연구자들은 고해상도 영상 기술을 사용하여 BAX와 BAK가 세포 사멸과 염증에 영향을 미치는 미토콘드리아 구조를 어떻게 동적으로 형성하는지 처음으로 관찰할 수 있었습니다.

그들의 큰 유사성으로 인해 BAX와 BAK는 지금까지 쌍둥이 단백질로 불렸습니다. 그것들의 작용 메커니즘이 체계적으로 다르다는 것은 이 연구의 새로운 발견입니다. 연구팀은 BAK 단백질이 BAX보다 더 빨리 더 작은 구조로 조직화되고 두 단백질이 서로 영향을 미친다는 것을 보여줄 수 있었다.

쾰른 대학의 안드레아스 제너(Andreas Jenner)는 “우리는 두 단백질이 어떻게 서로 상호작용하여 미토콘드리아에 구멍을 형성하여 미토콘드리아 DNA가 구멍을 통해 빠져나와 염증을 유발하는지 현미경으로 명확하게 관찰할 수 있었습니다.”라고 설명했습니다. BAK와 BAX 단백질의 이러한 동적 상호작용은 이전에 알려지지 않았으며, 이는 기공의 형성을 조절하여 방출되는 미토콘드리아 DNA의 양을 조절합니다. 이것은 차례로 염증 반응이 신체에서 유발되는지 여부를 결정합니다.

세포에서 BAX 및 BAK 단백질의 상대적 가용성은 기공의 성장과 미토콘드리아 DNA가 방출되는 속도를 결정합니다. 아마도 우리의 발견은 암 치료 중 염증을 조절하는 새로운 관점을 열어줄 것입니다.

BAX와 BAK가 서로 다른 방식으로 세포 사멸에 기여하는 방식을 강조하고 이 두 단백질이 암 치료에서 균형을 잘 잡아야 함을 시사합니다.
그러나 그러한 치료법은 아직 존재하지 않습니다. 현재로서는 추가 분자가 BAX 및 BAK 기공 형성의 역학에 기여하고 기공 성장 및 크기를 조절하는지 여부를 결정하기 위해 추가 조사가 필요합니다.


Source : The interplay between BAX and BAK tunes apoptotic pore growth to control mitochondrial DNA-mediated inflammation, the journal Molecular Cell, 2021