w Ë v É È= À ² 5-3t ( y ó Ë ³ 5pmm mjlf sfdfqupst...

자연면역반응에서 TLRs 신호전달연구

(Toll-like receptors signaling pathway

in innate immunity)

손은화․손은수

한국과학기술정보연구원

머 리 말

21세기는 지식과 정보가 그 국가의 경쟁력을 좌우하는 지식기반

산업사회로 나아가고 있으며, 최고가 아니면 살아남을 수 없는 무한

경쟁시대가 되어가고 있습니다. 이러한 변화 속에서 각 국가에서는

미래 유망기술(Emerging Technology)을 선정하여 국가 역량을 집중

함으로써 차세대 국가경쟁력을 확보하려는 여러 가지 노력을 기울이

고 있습니다.

최근 우리나라에서도 미래 유망기술에 대한 관심이 어느 때보다도

증대되고 있는 가운데, 한국과학기술정보연구원에서는 과학계량학적

인 방법으로 미래 국가 유망기술을 예측하기 위한 일련의 연구를 수

행하고 있습니다.

본 보고서는 과학기술정보데이터베이스(SCIE)에서 최근 6년간 분

야별 피인용도가 높은 핵심논문들을 가지고 정보계량학적인 분석을

행하여 선정된 핵심 유망 연구 역에 대해 관련 국내전문가들의 자

문을 토대로 작성된 R&D 동향보고서입니다. 본 보고서가 관련 과학

기술정보를 국내에 확산시키고, 미래 국가유망기술의 전략적 육성을

위한 연구개발 활동에 작으나마 도움이 되었으면 합니다.

마지막으로 본 보고서를 집필한 저자들의 노고에 감사드리며, 본

고의 내용은 한국과학기술정보연구원의 공식의견이 아님을 밝혀둡니

다.

2005년 11월

한국과학기술정보연구원

원 장

i

목 차

제1장 서 론 ···································································································1

1. 연구의 배경 ······························································································1

2. 연구의 방법 ······························································································1

제2장 기술의 개요 ··························································································3

1. 자연면역반응과 획득면역반응 ···································································3

2. 자연면역반응에서 TLR의 중요성 ······························································4

3. TLR의 발견과 구조 ··················································································4

제3장 연구개발동향 ························································································7

1. TLR Family의 기능 연구 ··········································································7

2. TRL의 신호전달연구의 중요성 ································································13

3. TLR-매개성 신호전달경로 ·····································································13

제4장 결론 및 제언 ·······················································································27

참고문헌 ········································································································29

요약 ················································································································37

ii

표 목차

<표 3-1> TLRs에 의해 인식되는 리간드 ······································································12

그림 목차

<그림 3-1> TLRs 및 이들의 리간드 ·············································································11

<그림 3-2> TLR-매개 MyD88-의존성 신호전달경로 ·····················································15

<그림 3-3> TIR 도메인-함유 adaptor와 TLR 신호전달 ················································22

1

제1장 서 론

1. 연구의 배경

○ 21세기 지식기반사회에서 과학기술경쟁력은 국가경쟁력의 원천

이며, 이에 세계 각국들은 미래의 경쟁에 살아남기 위해 핵심

기술과제를 선정하여 연구개발에 박차를 가하고 있음.

○ 우리나라 과학기술부도 2005년 6월 ‘미래국가유망기술위원회‘를

구성하여 ’과학기술예측조사(2005-2030)’ 결과(2005년 5월, 국가

과학기술위원회 보고)에서 도출된 기술후보군을 바탕으로 『미

래 국가유망기술 21』을 선정하여 발표한 바 있음.

○ 또한 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서는 2005년 SCIE 논문

데이터베이스를 이용한 정보계량학적 분석을 통해 『미래 유망

연구 역 선정연구』를 시도하 으며, 본 보고서는 그 결과에

기초하여 최근 2∼3년간 논문의 인용도가 급속히 높아지고 있

는 유망 연구 역을 중심으로 기술논평 형식으로 풀이한 심층

적 Expert Review임.

2. 연구의 방법

○ 한국과학기술정보연구원에서는 SCIE 데이터베이스에 등록된 논

문(1999~2005년 상반기까지 발표된 논문) 중에서, 각 연도 및

각 분야별(저널분류 22분야)로 피인용수가 상위 1%인 고인용

논문(HCP; Highly cited papers)을 추출하고 공인용분석

2 자연면역반응에서 TLRs 신호전달연구

(Co-citation analysis) 및 동시단어분석(Co-word analysis) 등의

과학계량학적 방법들과 전문가 평가(Expert evaluation)를 통해

‘미래 유망연구 역’을 도출하 음.

○ 상기 도출된 미래 유망연구 역 중에서 통계학적 방법으로 최

근 논문의 인용도가 급격히 상승하는 연구 역을 과학기술 분

야별로 추출하여 본 테크이슈 보고서의 주제로 삼았음.

○ 본 보고서는 자연면역반응에서 TLRs 신호전달연구(Toll-like

receptors signaling pathway in innate immunity) 분야에 있어

서 최근 많이 발표되고 있는 논문들을 종합하여 관련 분야 연

구에 대한 기초 지식과 함께 세계적인 연구동향을 개괄적으로

살펴보고, 미래 핵심기술로 자리잡기 위한 연구개발 전략을 제

시하 음.

3

제2장 기술의 개요

1. 자연면역반응과 획득면역반응

○ 척추동물의 면역체계는 자연면역반응(innate immunity)과 획득

면역반응(acquired immunity)으로 크게 구분되며, 이들이 상호

보완적으로 작용하여 미생물의 감염을 물리침.

- 획득면역반응은 T-세포 및 B-세포에 의해 수행되며 이들 세

포에서 발현되는 세포표면수용체(cell surface receptor)를 통

하여 항원에 대해 특이적으로 작용하며 항원의 형태를 기억

할 수 있는 특징이 있음. 그러나 획득면역반응이 활성화되기

위해서는 수일의 시간이 걸리기 때문에 초기 감염에 대항하

는 면역반응은 자연면역반응에 의해 수행하게 됨.

- 자연면역반응은 주로 단핵구(monocyte), 대식세포(macrophage),

호중구(neutrophil), 수지상세포(dendritic cell)에 의해 수행되는

데, 이들은 병원균을 탐식(phagocytosis)하여 분해하여 병원균

에서 유래된 항원을 세포표면에 제시함으로써 획득면역에 관여

하는 T-세포가 인식하게 하고 활성화시킴. 이때, 대식세포 등의

표면에 발현되는 TLR이 병원균의 항원분자 패턴을 인식하면서

세포내 신호전달과정이 유발되고, 결과적으로 염증성 사이토카

인 분비 증가, 공동자극분자(co-stimulatory molecule) 등의 발

현 증가 등으로 이어져 T-세포의 활성화를 일으키게 됨.


2. 자연면역반응에서 TLR의 중요성

○ 그람음성균의 세포벽 구성성분인 LPS(lipopolysaccharide)는 인

체의 자연면역반응에 관여하는 단핵구, 대식세포 등의 면역세

포를 자극하여 IL-1, IL-6, TNF-α 등 염증성 사이토카인들을 분

비시켜 강력한 염증반응을 일으키는 것으로 알려져 있음.

- 최근에 단핵구 및 대식세포 등에서 세균의 LPS에 의한 염증반

응을 유발하게 되는 세포내 신호전달이 TLR4(toll-like receptor

4)에 의해서 이루어진다는 사실이 밝혀졌음1). 따라서 미생물

감염 등에 의해 유발되는 염증 반응에 있어서 TLR의 연구와

세포 신호전달경로의 기전 연구는 자연면역반응이 일어나는

초기단계로 염증반응의 이해와 다양한 염증관련 질환 치료제

개발에 있어서 매우 중요한 연구분야로 인식되고 있음.

3. TLR(Toll-like receptor)의 발견과 구조

○ Toll은 초파리에서 발견된 발생과 항균작용에 필수적인 유전자

이며, Toll 수용체는 초파리에서 태아발달에 있어 dorsoventral

polarization2)과 진균류(fungi) 감염에 대한 방어기능을 가진 것

으로 보고됨3).

- 척추동물에서 Toll 유사 수용체의 동족체(homologues)가 확인

되고 클로닝 되면서 “TLRs(Toll-like receptors)”라고 명명하

고4), 척추동물의 TLR은 면역반응과 관련된 유전자 발현을

유도한다고 알려짐5).

○ TLR은 세포내 부분과 세포외 부분으로 나뉘는데, 세포내 부분은

제2장 기술의 개요 5

IL-1 수용체(IL-1R) family와 매우 유사하여 “TIR(Toll/interleukine-1

receptor)” 도메인이라 부르고, 세포외 부위에 leucine-rich 반복부위

(LRRs)를 가지고 있음.

7

제3장 연구개발동향

1. TLR Family의 기능 연구

○ TLR family는 현재 10가지 종류(TLR1-TLR10)로 구성됨.

(1) TLR1

․뇌막염 원인균인 수막구균(Neisseria meningitidis)에 의한 감염의

경우 TLR2와 함께 항진된 염증 신호전달을 보이는 것으로 미

루어, TLR1은 TLR2와 이합체를 형성하여 triacylated bacterial

lipoprotein을 인식하는 것으로 보임.

(2) TLR2

․TLR2은 여러 종류의 감염원에 반응을 하여 결핵균(Mycobacterium

tuberculosis), 보렐리아(Borrelia burgdorferi), 매독병원체(Treponema

pallidium), 마이코플라스마 페르멘탄스(Mycoplasma fermentans)의 표

면에 존재하는 lipoprotein과 진균의 세포벽, 마이코박테리아 감염

(Mycobacterial lipoarabinomannan), 그람양성 균체, 펩티도 리칸

(peptidoglycan), 메독균 당지질과 Chagas 크루스파동편모충

(Trypanosoma cruzi) glycophosphatidylinositol anchor 등의 자극에

반응함(<표 3-1>).

․TLR2는 TLR1, TLR6와 같은 다른 TLR과 이종이합체(heterodimer)

를 이루어 특정 리간드와 반응후 신호전달에 관여함.


(3) TLR3

․TLR3은 바이러스 복제과정에서 생성되는 dsRNA(double

stranded RNA)의 자극에 반응함.

․dsRNA는 RKR(ds RNA activated protein kinase)와 접합하여

활성화를 유도하고 이때 발생하는 신호전달은 궁극적으로 바이

러스의 증식억제와 염증성 사이토카인의 생성으로 이어짐. 그

러나 PKR KO(knockout) 생쥐에서도 여전히 dsRNA 유사물질

인 polyinosine-polycytidylic acid와 poly(I:C) 등에 의해 염증반

응이 일어난다는 것이 밝혀져 PKR 외에 다른 수용체가 있다는

가능성이 대두됨.

(4) TLR4

․TLR4는 대식세포의 활성인자이며 내독소유발 쇼크를 일으키는

LPS에 반응하는 수용체로, chlamydia의 HSP60(heat shock

protein 60), 식물의 항암작용을 갖는 탁솔(taxol)에도 반응하며,

병원균 이외에도 생체내에서 발현되는 HSP 및 fibronectin도

TLR4의 리간드로 작용할 수 있음.

․TLR4와 LPS와의 상호작용에는 MD-2, CD14 등의 복합체의 형성

이 이루어져야 신호전달이 이루어져 NF-κB의 활성이 이루어짐.

(5) TLR5

․Flagellin은 세균의 편모(Flagella)의 구성 성분임. Flagellin은 세

균의 운동성과 강력한 염증 유발물질로 대식세포의 NF-κB 활

성화 및 iNOS의 발현을 증가시킴.

․Flagellin의 작용은 TLR5에 의해 일어남. TLR5는 그람음성, 그

제3장 연구개발동향 9

람양성균에서 유래되는 flagellin을 모두 인지함.

(6) TLR6

․TLR6는 TLR2와 이종이합체를 이루어 diacylated mycoplasma

lipoprotein과 Staphylococcus에서 유래된 phenol-soluble

modulin 등을 인지함.

(7) TLR9

․세균이나 바이러스의 게놈에서 발견되는 CpG DNA는 그 빈도

가 척추동물의 게놈보다 훨씬 높은 반면 메틸화(methylation)

정도는 낮음. 따라서 미생물의 비메틸화(unmethylated)된 CpG

DNA는 B세포, 대식세포, 수지상세포를 자극하여 면역세포를

활성화함.

․TLR4, TLR2 유전자 결핍 세포주에서 CpG DNA로 자극할 경

우 신호전달은 정상적으로 이루어지지만 MyD88 유전자결손

생쥐에서 유래된 세포를 CpG DNA로 자극할 경우 예측되는

염증반응이 일어나지 않아 CpG DNA의 인지에는 TLR 2, 4가

아닌 다른 수용체가 관여하며, CpG신호를 인식하는 것이 TLR9

로 밝혀짐.

․TLR9 KO 생쥐에서는 CpG DNA자극에 의한 신호가 완전히

차단되며, 대식세포에서 사이토카인의 생성, B세포의 증식 및

수지상세포의 성숙이 관찰되지 않았음. 또한 NF-κB, JNK,

IRAK 등의 활성화도 TLR9 KO 생쥐에서 나타나지 않았음.

․CpG DNA는 B세포, 대식세포, 수지상세포 등을 자극하여

IL-12, IL-18과 같은 TH1반응과 유사한 사이토카인을 분비하게


함. TH1 위주의 면역반응은 감염, 암과 같은 다양한 질환에 사

용되는 백신의 면역보조제(adjuvant) 역할을 할 수 있게 함.

․CPG DNA에 대한 반응에는 DNA dependent protein kinase

(DNA-PK)가 주도적인 역할을 하며, 이 효소가 활성화되면 I-κB

의 인산화 및 NF-κB가 활성화됨.

(8) 그 외 TLR과 반응하는 리간드

․RSV(respiratory syncytial virus)의 결합단백질은 TLR4와 CD14

에 의해 인지됨.

․Vaccinia virus의 일부는 TIR과 유사한 아미노산 배열을 가지고

있어 TLR에 의한 신호전달을 방해함.

․그 외 세포의 괴사나 HSP(Heat Shock Protein), 과산화수소 등

이 각각 TLR4와 TLR2를 매개로 염증반응을 유발함.

○ 척추동물의 TLR의 유전학적 접근과 TLR의 생리학적 기능분석

으로 TLR은 병원체에 보존적으로 있으며, 인체의 면역반응에

있어서 외부적으로 침입하는 병원미생물 성분의 특이적인 패턴

을 인식하여 대응하게 하는 1차적 자연면역반응 활성화에 필수

적인 면역기구로 인식되어짐(<그림 3-1>).


<그림 3-1> TLRs 및 이들의 리간드

TLR1-TLR7과 TLR9은 병원미생물 성분을 인식하다고 알려져 있다. TLR2는 미생물의

지단백(lipopeptides) 성분을 인식할 때 필수적이다. TLR1과 TLR6는 TLR2와 관련되어

있으며 각각 triacyl-과 diacyl lipopeptids의 미세한 차이로 구분된다. TLR4는 LPS를 인

식한다. TLR8은 CpG DNA 수용체이다. 반면에 TLR3는 바이러스성 dsRNS(이중나선

RNS)를 인식한다고 보고되었다. TLR5는 flagellin에 대한 수용체이다. 따라서 TLR

family는 병원미생물 성분의 특이적 pattern에 따라서 구별되어진다.

○ TLR4 및 TLR2는 주로 세균의 외부세포막/세포벽에 있는 지단

백(lipoprotein)을 감지하고, TRL5 경우 세균의 flagellin, TRL3

는 바이러스성 유래 dsRNA, TLR9의 경우 세균과 바이러스에

는 많으나 척추동물에는 발견되지 않는 메틸화되지 않은 CpG

염기서열을 감지함. TRL7은 바이러스 감염 및 암 치료제로 쓰

이는 imiquinod, R-848, loxoribine, bropirimine과 같은 합성화

학물질을 인식함(<표 3-1>)6).


<표 3-1> TLRs에 의해 인식되는 리간드

TLRs Origin of ligands Ligands

TLR2

Gram(+)bacteria

Bacteria

Spirochetes

Mycobacteria

Porphyromonas gingivalis

Spirochetes(Leptospira)

Yeast

Trypanosoma cruzi

Klebsiella

Neisseria

Host

PGN, LTA

Lipoproteins

Glycolipids

Lipoarabinomannan

LPS, fimbriae

LPS

Zymosan

GPI anchor

Outer membrane protein A

Porin

HSP60, HSP70, HSPgp96

TLR2/TLR1

Neisseria Meningitides

Bacteria

Chemicals

Soluble factor

Lipoproteins(tri-acylated)

JBT3002

TLR3Virus

Chemicals

dsRNA

poly(I:C)

TLR4

Gram(-) bacteria

Chlamydia

Flavobacteria

RS virus

Murine retroviruses

Plant

Host

LPS, LTA

HSP60

Flavolipins

F proteins

Enveloped proteins

Taxol

HSP60, HSP70, HSPgp96

Fibronectin 7EDA domain

Oligosaccharide of Hyaluronan

TLR5 Bacteria with flagella Flagellin

TLR2/TLR6

Mycoplasma

Group B steptococcus

Staphyllococcus

Lipoprotein(di-acylated)

Heat-labile soluble factor(GBS-F)

Phenol-soluble modulin

TLR7

ChemicalsImidazoquinolines(imiquimod & and

R-848)

Loxoribine

Bropirimine(ABPP)

TLR9Bacteria, virus, insects

Host

Unmethylated CpG DNA

Chromatine-IgG complexes


2. TRL의 신호전달연구의 중요성

○ TLR에 의해 매개되는 신호전달연구는 미생물 감염에 의한 염

증반응 및 염증과 관련된 다양한 질환 발생에 대한 기본 원리

를 이해함으로써 다양한 질병의 치료제 개발을 가능하게 하여

새로운 신약개발의 표적을 찾을 수 있게 함.

- 이미 선진국에서는 다양한 질병에 대한 치료제 개발 방법에

있어서 세포내 신호전달 연구에 많은 연구비를 투자하고 있

고, 이 기술은 신약개발분야에 있어 가장 유망한 분야로 인

정되고 있음.

○ TLRs에 의한 신호전달연구는 common adaptor인 MyD88 분자

가 모든 TLR에 의한 자연면역반응 활성에 필수적인 요소임을

밝혔음. 그러나 더 많은 보고들에 의해, 각각의 TLRs은 특이적

인 반응을 나타내고 있으며, 그들의 특이적인 반응에 대하여

각각 자신의 신호전달 물질이 존재한다는 것이 밝혀지고 있어,

최근 연구방향은 다양한 TLR-매개 신호전달경로 기전을 규명

하는데 집중되고 있음.

3. TLR-매개성 신호전달경로(TLR-mediated signaling pathway)

○ TLR 신호전달경로의 활성화는 세포질내 TIR 도메인에 의하여

발생함.

- TIR도메인의 중요한 역할은 점돌연변이(point mutation)를 통

해 세포질내 712 부위의 프롤린(proline)을 히스티딘(histidine)

으로 아미노산 한 개를 바꾸어 놓은 C3H/HeJ 마우스 종에서


TLR에 의한 신호전달과정이 dominant negative effect를 나타

내게 되어 최초로 밝혀짐7).

- TIR도메인의 프롤린 부위는 TLR3을 제외하고는 모든 TLR에

보존적으로 존재함.

○ 또한, TIR 도메인의 신호전달경로의 하위인자에서 TIR

domain-containing adaptor인 MyD88(myeloid differentiation

marker 88)가 최초로 발견되고 중요한 역할이 보고됨.

○ TLR 신호전달경로는 적어도 MyD88-의존성 전달경로

(MyD88-dependent pathway)이며 이는 모든 TLRs에 대하여 흔

하다고 알려지고, MyD88-비의존성 전달경로(MyD88-independent

pathway)는 TLR3-와 TLR4 신호전달경로로 특이적인 경우라고

보고됨8).

(1) MyD88-dependent pathway

․TLR이 활성화 되면, MyD88은 IRAK(interleukine-1

receptor-associated kinase)의 death 도메인과의 상호작용을 통

하여 IRAK를 TLRs로 모이게 하고, IRAK는 인산화반응으로 활

성화되어 TRAF6와 관련되어져 <그림 3-2>와 같이 두가지 다른

신호전달경로의 활성화를 이끌게 함으로써 결국 JNK와 NF-kB

를 활성화시킴.


<그림 3-2> TLR-매개 MyD88-의존성 신호전달경로

MyD88은 개개의 TIR 도메인과의 상호작용을 통하여 세포질내 TIR부위에 결합한다. 자

극이 되면, IRAK-4, IRAK-1과 TRAF6가 수용체로 모이게 되고 이는 death domain을 통

하여 IRAK-1과 MyD88의 연관을 유도하게 된다. 그리고 IRAK-4는 IRAK-1을 인산화한

다. 인산화된 IRAK-1는 TRAF6와 함께 수용체에서 분리되고 TRAF6와 TAK1, TAB1 및

TAB2와 반응하게 된다. TRAF6/TAK1/TAB1복합체와 TAB2는 Ubc13과 Uev1A와 함께

더욱 큰 복합체를 형성하게 되며, 이는 TAK1의 활성화를 유도한다. 활성화된 TAK1은

IKKα, IKKβ, NEMO/IKKγ로 이루어진 IKK 복합체를 인산화하고, JNK와 같은 MAP

kinase를 인산화하여 NF-κB와 AP-1이라는 전사인자를 각각 활성화시킨다.

① MyD88

․MyD88은 C-말단부위에 TIR 도메인을 가지고 있고, N-말단 부

위에는 death 도메인을 가지고 있는 adaptor 단백질로 TLR의

TIR 도메인과 관련되어 있음.


․MyD88은 모든 TLR family member에 대한 염증반응매개에서

매우 중요함.

- MyD88을 KO(knockout)한 생쥐에서는 대식세포의 염증매개

물 분비, B세포 증식 또는 내독소 숔을 일으키는 TLR4의 리

간드 LPS에 대한 반응을 보이지 않았으며9), TLR2 리간드인

peptidoglycan과 지단백(lipoprotein)에서도 세포반응을 보이

지 않았음10).

- MyD88 KO 생쥐에서 추출한 세포는 TLR9 리간드 CpG

DNA와 TLR7 리간드 imidazoquinolone에 대하여 반응을 보

이지 않았음11,12).

- MyD88 KO 생쥐는 TLR5 리간드 flagellin에 대하여 IL-6를

전혀 분비하지 않았음13).

- MyD88 KO 생쥐는 TLR 리간드 자극에 대하여 TNF-α, IL-12

와 같은 염증성 사이토카인을 생성하지 못함.

- MyD88 KO 생쥐에서는 TLR2, TLR7, TLR9 리간드에 대한

NF-κB와 JNK의 활성을 나타내지 못함.

․MyD88이 LPS에 의해 유발되는 염증반응에 대하여 억제조절효

과가 있을 가능성을 제시함. Alternative splice에 의해 중간매

개 도메인이 부족하게 생성된 몇몇의 MyD88에서는 LPS 자극

에 대하여 유도되고 있지만, IRAK 활성을 저해하여 LPS-유도

성 NK-κB의 활성을 억제함을 보여줌14,15).


② IRAK(IL-1R associated kinase)

․IRAK는 원래 TIR 도메인과 결합하는 IL-1R와 연관된

serine/threonine kinase로 확인되었음16).

․IRAK family는 지금까지 IRAK-1, IRAK-2, IRAK-M, IRAK-4의

4가지가 확인됨.

․IRAK 단백질은 MyD88과 상호작용하는 N-말단 death 도메인

과 central kinase 도메인으로 구성됨. IRAK-1과 IRAK-4는

kinase 도메인에서 중요한 아스파라긴산(aspartate)잔기에 결합

하지만, 이 잔기는 IRAK-2나 IRAK-M에는 보존되어 있지 않으

므로 IRAK-2와 IRAM-M가 불활성화 상태임17).

․TLR-매개 신호전달경로에서 IRAK family는 중요한 역할을 나

타냄. IRAK-1 KO 생쥐는 LPS 반응에 대한 결핍을 나타남18).

또한 IRAK-4 KO 생쥐는 TLR2, TLR3, TLR4, TLR9을 활성화시

키는 미생물 성분에 대한 반응을 거의 완전히 손상시켰음19).

․IRAK-4는 IRAK-1을 활성화시키는 상위인자로 TLR 신호전달경

로의 중요한 매개인자임20).

․IRAK-M은 TLR-매개 신호전달경로에서 억제적인 조절기능을 가

짐. IRAK-M KO 생쥐는 TLR 리간드에 대하여 염증성 사이토카인

분비를 증가시키고, 세균감염에 대한 염증성 반응을 악화시킴21).

③ TRAF6와 하위인자 (TRAF6와 downstream molecule)

․TRAF6는 사이토카인 신호전달경로를 매개하는 TNFR(tumor

necrosis factor receptor)-associated factor(TRAF) family임22).

․TRAF 단백질은 2개의 C-말단 TRAF 도메인(TRAF-N, TRAF-C)


로 구성되어 있는데, 이들은 TRAF 단백질과 다른 신호전달물

질(N-말단 RING finger, zinc finger 도메인)과 상호작용하는

역할을 함.

․TLR 신호전달경로에서 TRAF family 중 TRAF6는 중요한 역

할을 함23).

- TLR 신호전달경로가 활성화 되면 TRAF6는 수용체 복합체에

모이게 되고, TRAF6의 TRAF 도메인과 결합하는 IRAK-1에

의해서 활성화됨→ IRAK-1/TRAF6 복합체는 수용체로부터

분리되고 TAK1(TGF-β-activated kinase 1)과 세포막에 있는

TAK1-결합단백질 TAB1과 TAB2와 연관되어짐→ IRAK-1은

막부위에 머물게 되어 분해되고, 반면에 TRAF6, TAK1,

TAB1, TAB2는 세포질내로 이동되어 E2 ligase Ubc13,

Uev1A와 같은 다른 단백질과 함께 큰 복합체를 형성하게 됨24)→ Ubc13과 Uev1A 복합체는 TRAF6의 Lys63-linked

polyubiquitine chain 합성을 촉진시킴으로써 TRAF6- 매개

TAK1를 활성화하고 결국 NF-κB를 활성화시킴25).

④ 기타 인자

․기타 TLR-매개 신호전달경로에 관여하는 인자들로 Tollip

(toll-interacting protein)은 IRAK-1복합체와 함께 존재함.

- IL-1에 의해 자극받으면 Tollip-IRAK-1은 인산화되고 이는

Tollip에서 IRAK-1을 분리시킴으로써 TRAF6의 활성을 유도함26).

- Tollip은 TLR-매개 신호전달경로에서 억제적인 조절작용을 가

짐27). Tollip의 과발현은 IL-1와 TLR2와 TLR4리간드에 대한

NF-κB의 활성을 억제함.


- Tollip이 TLR 신호전달에 대한 생리학적 관련성에 관한 연구

가 더욱 진행되고 있음.

․척추동물에서 Pellino-1, Pellino-2의 2가지 Pellino homologues

가 확인되었고, 이 모두는 IL-1 자극에 대하여 IRAK-1과 상호

작용함28,29).

․Pellino-2 안티센스의 발현은 IL-1- 또는 LPS-유도에 의한 NF-κ

B 의존성 promoter의 활성을 억제시켰음. 이는 Pellino-2가 IL-1

과 TLR-4의 신호전달경로와 연관되어 있음을 의미함.

(2) MyD88-independent pathway

․TLR 신호전달경로에서 MyD88-의존성 신호전달경로 뿐만 아니

라 TLR-비의존성 신호전달경로가 있음이 밝혀짐.

- MyD88 KO 세포에서 LPS에 대한 어떤 염증성 사이토카인도

생성하지 못했지만, TLR4 자극인 경우에는 MyD88 KO 세포

에서 LPS-유도에 의한 NF-κB와 JNK의 후기 반응(late phase)

에 의한 활성화가 나타남30).

- TLR4 리간드 뿐만 아니라, TLR3 리간드 dsRNA는 MyD88

KO 세포에서 NF-κB의 활성을 유도함31).

- LPS로 자극하지 않은 군과 LPS-자극한 군의 MyD88 KO 대

식세포의 mRNA추출을 이용한 분석연구를 통하여, MyD88

KO 세포의 LPS의 반응에서 IL-10과 GARG16과 같은 IFN-유

도유전자(inducible gene)가 유도됨을 알아냄32).

․MyD88-비의존성 신호전달경로에서 LPS 자극은 전사인자 IRF-3


의 활성을 유도하고 결국은 IFN-β를 유도하며, 유도된 IFN-β는

Stat1을 활성화시키고 몇몇 IFN-유도유전자를 생성하게 함33,34).

- 바이러스와 바이러스 유래 dsRNA는 IRF-3의 강력한 활성물

질로 IFN-β 유도의 초기단계를 유도함35-37).

- TLR3 리간드 dsRNA는 MyD88-비의존성 신호전달경로를 활

성화시키고 이때 IRF-3는 중요한 역할을 함.

․최근에 IRF-3를 활성화하는데 kinase 역할을 나타내는 2가지 독

립적인 인자들이 확인됨.

- Two-hybrid screening을 통해서 IRF-3와 상호작용하는 인자

로 IκB kinase(IKKs)가 확인되었는데38), IKKs는 IKKα와 IKKβ

로 구성되어 있으며, 이들은 모두 IκBα의 Ser32와 Ser36에 인

산화하여 NF-κB 활성화를 유도함.

- 또한, TANK-binding kinase 1(TBK1)과 IKKε/IKKi의 불규칙

적인 두가지의 IKKs가 있는데, 이들은 규칙적인 IKKα와 IKK

β와 구별되는 kinase 활성을 가짐.

․TBK1과 IKKε/IKKi은 IRF-3 활성에 중요한 조절인자로 TLR3

리간드에 대한 IFN-β를 유도함39).

- TBK1과 IKKε/IKKι가 IRF-3를 인산화 함.

- RNAi-매개를 이용한 TBK1과 IKKε/IKKi는 바이러스에 의해

유도된 IRF-3 인산화를 억제함.

- TBK1과 IKKε/IKKi 과발현이 IRF-3와 IFN-β를 유도함을 확인

함.


- RNAi를 이용한 TBK1과 IKKε/IKKi의 저발현은 바이러스와

dsRNA에 의한 IFN-β 유도를 손상시킨다는 것을 보여줌.

․TBK1과 IKKε/IKKi KO 생쥐가 제작되어 MyD88-비의존성 경

로에서 IKKs가 관련되어 있는지 작용기전 규명에 대한 연구가

이루어지고 있음40).

(3) 2차 TIR domain-containing adaptors

․MyD88외에도 TIRAP/Mal과 TRIF/TICAM-1 2개의 adatptor

단백질이 확인됨41,42).

- TIRAP/Mal (TIR domain-containing adaptor protein;

TIRAP)/MyD88-adaptor-like;Mal)과 TRIF/TICAM (TIR

domain-containing adpator inducing IFN-β; TRIF/ TIR

domain-containing adaptor molecule; TICAM-1) 2개의

adaptors 연구는 TIR 도메인-함유 adaptor가 각각 TLR-매개

성 신호전달 단계에 대하여 특이성을 부여함으로써 TLR-매

개 신호전달경로를 조절한다는 것을 의미함(<그림 3-3>).

- TIRAP/Mal adaptor 단백질은 MyD88-의존성 경로에서는 매

우 중요하며, TRIF는 MyD88-비의존성 신호전달경로에서 매

우 중요함.

․TLR4 신호전달경로는 염증성 사이토카인을 유도하기 위해서는

MyD88-의존성과 MyD88-비의존성 경로의 활성을 모두 필요로 함.

- IRAK-1 인산화와 NF-κB 활성의 초기단계 등과 같은 MyD88-

의존성 신호전달경로의 활성은 손상되지 않았음에도 불구하


고, MyD88-비의존성 경로가 손상된 생쥐와 TRIF KO 생쥐에

서 TLR4 매개 염증성 사이토카인의 생성에 결핍이 나타남.

<그림 3-3> TIR 도메인-함유 adaptor와 TLR 신호전달

MyD88은 모든 TLRs에 의한 염증성 사이토카인 유도에 있어 TIR 도메인-함유 adaptor

의 중요한 요소이다. TIRAP/Mal은 TLR2와 TLR4를 경유한 MyD88-의존성 신호전달을

특이적으로 매개하는 2차 TIR 도메인-함유 adaptor이다. TLR4-와 TLR3-매개 신호전달

경로에서 MyD88-비의존성 신호전달경로의 존재는 TBK1과 IKKε/IKKi를 통해 IRF-3를

활성화시킨다. TIR 도메인-함유 adaptor TIRF는 이러한 MyD88-비의존성 신호전달경로

를 매개한다.

① TIRAP/Mal

․데이터베이스 분석으로 TIRAP 또는 Mal이라고 부르는 2차

TIR 도메인-함유 인자를 확인하 고43), TIRAP/Mal은 C-말단의

TIR 도메인에 결합함.


․최초 세포내 연구는 TIRAP/Mal이 특이적으로 TLR4와 상호작

용하고 TLR4-매개 MyD88-비의존성 신호전달경로와 연관되어

있다는 것을 나타내었음.

․TIRAP/Mal KO 생쥐 연구는 TLR 신호전달에서 TIRAP/Mal은

TLR2와 TLR4에 의한 MyD88-의존성 경로에서는 매우 중요하

지만, MyD88-비의존성경로에서는 그렇지 않음을 나타남44,45).

- TIRAP/Mal KO 대식세포에서는 MyD88 KO 대식세포와 유

사하게 TLR4리간드에 대한 염증성 사이토카인 생성이 일어

나지 않았고, JNK와 NF-κB의 느린 활성을 보여주었음. 그렇

지만, TIRAP/Mal KO 대식세포에서 TLR4 리간드-유도 IRF-3

활성화와 IFN-유도유전자의 발현이 나타남.

- MyD88과 TIRAP/Mal이 모두 결핍된 생쥐에서 TLR4-리간드

유도 IFN-유도유전자 발현이 손상되지 않았음.

- TIRAP/Mal KO 생쥐는 TLR3, TLR5, TLR7, TLR9리간드에

대한 정상적인 반응을 보여주었지만, TLR2 리간드에 의한 염

증성 사이토카인 생성은 결핍증상을 보여줌.

② TRIF

․세 번째 TIR 도메인-함유 adaptor인 TRIF/TICAM-1은 데이터

베이스 연구에 의해 확인되었고, two-hybrid screening에 의해

서 TLR3-관련분자임이 밝혀짐46,47).

․MyD88과 TIRAP/Mal과는 달리, TRIF는 인간에서 712개의 아

미노산으로 구성된 큰 단백질로, TLR3-와 TLR4-매개성

MyD88-비의존성 신호전달경로에서 매우 중요한 요소로 작용

함.


- TRIF의 과발현은 293세포(인간태아콩팥세포)에서 NF-κB 의존

성 promoter의 활성을 일으켰으며, 또한 IFN-β promoter의

활성을 유도했음.

- TRIF dominant negative는 TLR3 리간드에 의해 유도되는

IFN-β 발현을 억제했고, RNAi-매개 TRIF knockdown에서도

TLR3 리간드에 의한 IFN-β의 발현을 손상시켰음.

- 최근에는 TRIF KO 생쥐가 제작되어 TRIF KO 생쥐에서

TLR3에 의한 IFN-β와 IFN-유도성 유전자 발현이 손상됨을

보여줌48). TRIF KO 생쥐는 TLR4 리간드에 의한 IFN-유도성

유전자 발현의 결핍이 일어남.

- 알킬화제(alkylating agent)인 N-ethyl-N-nitrosaurea(ENU)를

이용한 무작위 germline mutagenesis 생쥐 연구에서 TRIF-돌

연변이 생쥐는 TLR2-와 TLR4-에 의한 반응이 결핍된다는 것

을 나타냄49).

③ 기타 TIR domain-containing adaptors

․TIRP(TIR domain-containing adaptor protein)

- MyD88, TIRAP, TRIF과 함께 4번째 TIR 도메인 함유-adaptor

인 TIRP은 최근에 확인됨50).

- 인간의 TIRP은 235개의 아미노산으로 구성되어 있고, TIR 도

메인은 단백질의 가운데 부분에 위치함.

- TIRP은 IL-1수용체-관련 신호전달경로와 관련되어 있음에도

불구하고, TIRP이 TLR 신호전달경로를 매개하는지에 대한

것은 아직 분명하게 규명되지 않았음.


․SARM(sterile alpha and HEAT-Armadillo motifs)

- C-말단 부위에 TIR도메인을 함유한 약 700개의 아미노산으로

구성된 큰 단백질임.

- 현재, 이 분자가 TLR-매개성 신호전달경로와 관련되어 있는

지는 아직 불분명함.

- SARM에 대한 KO 생쥐의 제작 및 이에 대한 연구가 TLR 신

호전달에 대한 증거를 제공할 것으로 예상됨.

27

제4장 결론 및 제언

○ 척추동물에서 TLR의 발견이후로, 인체의 자연면역에 대한 분자

적 기전에 대한 이해가 활발히 이루어져 왔음.

- TLR에 관한 연구는 분자생물학 기술의 발달과 유전자결핍생

쥐(knockout mouse) 기술을 바탕으로 최근 5년 사이에 폭발

적으로 이루어져 왔음.

○ TLRs의 다양한 기능 연구가 이루어지면서 TLR family는 각기

다양한 미생물 성분의 항원 pattern을 인식하여 반응하며, 각각

TLRs마다 항원 pattern 자극에 대한 특이한 신호전달경로를 가

지고 있어, 이들 신호전달경로에 대한 연구 결과는 강력하고

특이적인 신약개발의 표적을 탐색할 수 있게 함.

- TLR의 신호전달 연구는 병원미생물 감염성 질환에 대한 발

병 원인의 이해와 치료제 접근을 가능하게 함.

- 최근 TLRs에 대한 다양한 리간드가 밝혀지고 이를 억제 조절

하는 물질이 알려지고 있어 TLRs의 조절을 통한 염증 반응

의 조절 제어 기능은 질병에서 체내의 항상성을 회복하는데

중요한 역할을 나타낼 것임.

○ TLRs에 대한 최근의 다양한 신호전달연구의 방향은 몇몇 TIR

도메인-함유 adaptor로 특징지어지는 그들 각각의 특이적인 반

응을 나타내는 기전 연구로 초점이 맞추어져 있으며, 이러한


adaptor들의 생리적인 역할을 규명하기 위하여 특정 유전자를

결핍시킨 KO 생쥐를 이용한 기능 연구가 활발히 이루어지고

있음.

○ 연구자들은 TLR에 관한 연구가 개념적으로 자연면역(innate

immunity)에서 획득면역(acquired immunity)의 촉발과정에 관

여하는 것으로 확대하고 있음.

- 자연면역에 관여하는 수지상세포(dendritic cell)와 같은 항원

제시세포(antigen presenting cell)에서 발현되는 TLR들이 병

원균에 의해 활성화될 경우 항원제시세포의 분화를 유도하고

T-세포 활성화를 원활하게 하는데 이는 결과적으로 면역반응

에 있어서 획득면역을 촉발시키는 역할을 함.

○ TLR의 신호전달경로의 연구는 각종 질병의 발병과정과의 연관

성으로 넓어지고 있음.

- TLR 리간드로 세균, 바이러스 연구에서 출발하여, 진균류의

특이적 항원으로 TLR을 자극할 수 있는 기전을 확대하고 있

음.

- 감염성 병원미생물 뿐만 아니라, 최근에는 염증성 질환의 하

나로 연구되어지면서 동맥경화 등의 다양한 질환 연구로의

응용이 확대되고 있음.

참고문헌 29

참고문헌

1. da Silva Correia J, Soldau K, Christen U, Tobias PS, Ulevitch RJ.

Lipopolysaccharide is in close proximity to each of the proteins in its

membrane receptor complex. transfer from CD14 to TLR4 and MD-2.

J Biol Chem. 2001, 15;276(24):21129-35.

2. Hashimoto C, Hudson KL, Anderson KV. The Toll gene of

Drosophila, required for dorsal-ventral embryonic polarity, appears to

encode a transmembrane protein. Cell 1988;52:269–79.

3. Lemaitre B, Nicolas E, Michaut L, Reichhart J-M, Hoffmann JA. The

dorsoventral regulatory gene cassette spatzle/Toll/cactus controls the

potent antifungal response in Drosophila adults. Cell 1996;86:973–83.

4. Rock FL, Hardiman G, Timans JC, Kastelein RA, Bazan JF. A family

of human receptors structurally related to Drosophila Toll. Proc Natl

Acad Sci USA 1998;95:588–93.

5. Medzhitov R, Preston-Hurlburt P, Janeway Jr CA. A human

homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of

adaptive immunity. Nature 1997;388:394–7.

6. Innate immunity에서 Toll like receptor(TLR)의 기능, 이원하, 한국생화

학분자생물학회, 2003, 9.195-201

7. Poltorak A, He X, Smirnova I, Liu MY, Huffel CV, Du X, et al.

Defective LPS signaling in C3H/HeJ and C57BL/10ScCr mice:

mutation in Tlr4 gene. Science 1998;282:2085–8.

8. Akira S, Takeda K, Kaisho T. Toll-like receptors: critical proteins

linking innate and acquired immunity. Nat Immunol 2001;2:675–80.

9. Kawai T, Adachi O, Ogawa T, Takeda K, Akira S. Unresponsiveness

of MyD88-deficient mice to endotoxin. Immunity 1999;11:115-22.


10. Takeuchi O, Kaufmann A, Grote K, Kawai T, Hoshino K, Morr M, et

al. Cutting edge: preferentially the R-stereoisomer of the Mycoplasmal

lipopeptide macrophage-activating lipopeptide-2 activates immune cells

through a Toll-like receptor 2- and MyD88-dependent signaling

pathway. J Immunol 2000;164:554–7.

11. Hacker H, Vabulas RM, Takeuchi O, Hoshino K, Akira S, Wagner H.

Immune cell activation by bacterial CpG-DNA through myeloid

differentiation marker 88 and tumor necrosis factor receptor-associated

factor (TRAF)6. J Exp Med 2000;192:595–600.

12. Hemmi H, Kaisho T, Takeuchi O, Sato S, Sanjo S, Hoshino K, et al.

Small antiviral compounds activate immune cells via TLR7

MyD88-dependent signalling pathway. Nat Immunol 2002;3:196–200.

13. Hayashi F, Smith KD, Ozinsky A, Hawn TR, Yi EC, Goodlett DR, et

al. The innate immune response to bacterial flagellin is mediated by

Toll-like receptor-5. Nature 2001;410:1099–103.

14. Janssens S, Burns K, Tschopp J, Beyaert R. Regulation of interleukin-1

and lipopolysaccharide-induced NF-ꠑB activation by alternative

splicing of MyD88. Curr Biol 2002;12:467–71.

15. Burns K, Janssens S, Brissoni B, Olivos N, Beyaert R, Tschopp J.

Inhibition of IL-1 receptor/Toll-like receptor signaling through the

alternatively spliced, short form of MyD88 is due to its failure to

recruit IRAK-4. J Exp Med 2003;197:263–8.

16. Cao Z, Henzel WJ, Gao X. Irak: a kinase associated with the

interleukin-1 receptor. Science 1996;271:1128–31.

17. Janssens S, Beyaert R. Functional diversity and regulation of different

interleukin-1 receptor-associated kinase (IRAK) family members. Mol

Cell 2003;11:293–302.

18. Swantek JL, Tsen MF, Cobb MH, Thomas JA. IL-1 receptorassociated

kinase modulates host responsiveness to endotoxin. J Immunol

참고문헌 31

2000;164:4301–6.

19. Suzuki N, Suzuki S, Duncan GS, Millar DG, Wada T, Mirtsos C, et al.

Severe impairment of interleukin-1 and Toll-like receptor signalling in

mice lacking IRAK-4. Nature 2002;416:750–6.

20. Li S, Strelow A, Fontana EJ, Wesche H. IRAK-4: a novel member of

the IRAK family with the properties of an IRAK-kinase. Proc Natl

Acad Sci USA 2002;99:5567–72.

21. Kobayashi K, Hernandez LD, Galan JE, Janeway Jr CA, Medzhitov R,

Flavell RA. IRAK-M is a negative regulator of Toll-like receptor

signaling. Cell 2002;110:191–202.

22. Arch RH, Gedrich RW, Thompson CB. Tumor necrosis factor

receptor-associated factors (TRAFs)—a family of adapter proteins that

regulates life and death. Genes Dev 1998;12:2821–30.

23. Lomaga MA, YehWC, Sarosi I, Duncan GS, Furlonger C, Ho A, et al.

TRAF6 deficiency results in osteopetrosis and defective interleukin- 1,

CD40, and LPS signaling. Genes Dev 1999;13:1015–24.

24. Deng L, Wang C, Spencer E, Yang L, Braun A, You J, et al.

Activation of the I kappa B kinase complex by TRAF6 requires a

dimeric ubiquitin-conjugating enzyme complex and a unique

polyubiquitin chain. Cell 2000;103:351–61.

25. Wang C, Deng L, Hong M, Akkaraju GR, Inoue J-I, Chen ZJ. TAK1

is a ubiquitin-dependent kinase of MKK and IKK. Nature 2001;412:346

–51.

26. Burns K, Clatworthy J, Martin L, Martinon F, Plumpton C, Maschera

B, et al. Tollip, a new component of the IL-1RI pathway, links IRAK

to the IL-1 receptor. Nat Cell Biol 2000;2:346–51.

27. Bulut Y, Faure E, Thomas L, Equils O, Arditi M. Cooperation of

Tolllike receptor 2 and 6 for cellular activation by soluble


tuberculosis factor and Borrelia burgdorferi outer surface protein A

lipoprotein: role of Toll-interacting protein and IL-1 receptor signaling

molecules in Toll-like receptor 2 signaling. J Immunol 2002;167:987–94.

28. Yu KY, Kwon HJ, Norman DA, Vig E, Goebl MG, Harrington MA.

Cutting edge: mouse Pellino-2 modulates IL-1 and lipopolysaccharide

signaling. J Immunol 2002;169:4075–8.

29. Jiang Z, Johnson HJ, Nie H, Qin J, Bird TA, Li X. Pellino 1 is

required for interleukin-1 (IL-1)-mediated signaling through its

interaction with the IL-1 receptor-associated kinase 4

(IRAK4)-IRAKtumor necrosis factor receptor-associated factor 6

(TRAF6) complex. J Biol Chem 2003;278:10952–6.

30. Kawai T, Adachi O, Ogawa T, Takeda K, Akira S. Unresponsiveness

of MyD88-deficient mice to endotoxin. Immunity 1999;11:115–22.

31. Alexopoulou L, Holt AC, Medzhitov R, Flavell RA. Recognition of

double-stranded RNA and activation of NF-kappa B by Toll-like

receptor 3. Nature 2001;413:732–8.

32. Kawai T, Takeuchi O, Fujita T, Inoue J, Muhlradt PF, Sato S, et al.

Lipopolysaccharide stimulates the MyD88-independent pathway and

results in activation of IRF-3 and the expression of a subset of

LPS-inducible genes. J Immunol 2001;167:5887–94.

33. Doyle SE, Vaidya SA, O’Connell R, Dadgostar H, Dempsey PW, Wu

T-T, et al. IRF3 mediates a TLR3/TLR4-specific antiviral gene

program. Immunity 2002;17:251–63.

34. Toshchakov V, Jones BW, Perera PY, Thomas K, Cody MJ, Zhang S,

et al. TLR4, but not TLR2, mediates IFN-beta-induced STAT1

alpha/beta-dependent gene expression in macrophages. Nat Immunol

2002;3: 392–8.

35. Weaver BK, Kumar KP, Reich NC. Interferon regulatory factor 3 and

CREB-binding protein/p300 are subunits of double-stranded

참고문헌 33

RNAactivated transcription factor DRAF1. Mol Cell Biol 1998;18:1359–

68.

36. Yoneyama M, Suhara W, Fukuhara Y, Fukuda M, Nishida E, Fujita

T. Direct triggering of the type I interferon system by virus infection:

activation of a transcription factor complex containing IRF-3 and

CBP/p300. EMBO J 1998;17:1087–95.

37. Sato M, Suemori H, Hata N, Asagiri M, Ogasawara K, Nakao K, et

al. Distinct and essential roles of transcription factors IRF-3 and IRF-7

in response to viruses for IFN-alpha/beta gene induction. Immunity

2000;13:539–48

38. Sharma S, tenOever BR, Grandvaux N, Zhou GP, Lin R, Hiscott J.

Triggering the interferon antiviral response through an IKK-related

pathway. Science 2003;300:1148–51.

39. Fitzgerald KA, McWhirter SM, Faia KL, Rowe DC, Latz E, Golenbock

DT, et al. IKKε and TBK1 are essential components of the IRF3

signaling pathway. Nat Immunol 2003;4:491–6.

40. Bonnard M, Mirtsos C, Suzuki S, Graham K, Huang J, Ng M, et al.

Deficiency of T2K leads to apoptotic liver degeneration and impaired

NF-ꠑB-dependent gene transcription. EMBO J 2000;19:4976–85.

41. Horng T, Barton GM, Medzhitov R. TIRAP: an adapter molecule in

the Toll signaling pathway. Nat Immunol 2001;2:835–41.

42. Oshiumi H, Matsumoto M, Funami K, Akazawa T, Seya T. TICAM-1,

an adaptor molecule that participates in Toll-like receptor 3-mediated

interferon-beta induction. Nat Immunol 2003;4:161–7.

43. Fitzgerald KA, Palsson-McDermott EM, Bowie AG, Jefferies C,

Mansell AS, Brady G, et al. Mal (MyD88-adaptor-like) is required for

Toll-like receptor-4 signal transduction. Nature 2001;413:78–83.

44. Horng T, Barton GM, Flavell RA, Medzhitov R. The adaptor


molecule TIRAP provides signalling specificity for Toll-like receptors.

Nature 2002;420:329–33.

45. Yamamoto M, Sato S, Hemmi H, Sanjo H, Uematsu S, Kaisho T, et

al. Essential role of TIRAP/Mal for activation of the signaling

cascade shared by TLR2 and TLR4. Nature 2002;420:324–9.

46. Yamamoto M, Sato S, Mori K, Hoshino K, Takeuchi O, Takeda K, et

al. Cutting edge: a novel Toll/IL-1 receptor domain-containing

adapter that preferentially activates the IFN-beta promoter in the

Tolllike receptor signaling. J Immunol 2002;169:6668–72.

47. Oshiumi H, Matsumoto M, Funami K, Akazawa T, Seya T. TICAM-1,

an adaptor molecule that participates in Toll-like receptor 3-mediated

interferon-beta induction. Nat Immunol 2003;4:161–7.

48. Yamamoto M, Sato S, Hemmi H, Hoshino K, Kaisho T, Sanjo H, et

al. Role of adaptor TRIF in the MyD88-independent Toll-like receptor

signaling pathway. Science 2003;301:640–3.

49. Hoebe K, Du X, Georgel P, Janssen E, Tabeta K, Kim SO, et al.

Identification of Lps2 as a key transducer of MyD88-independent TIR

signalling. Nature 2003;424:743–8.

50. Bin LH, Xu LG, Shu HB. TIRP: a novel TIR domain-containing

adapter protein involved in Toll/interleukin-1 receptor signaling. J

Biol Chem 2003;278:24526–32.

51. 세균과 우리 몸과의 교신; Toll-like Receptors, 2002, 40: 287-293, 박준

용, 한동수

52. Toll-like receptor 4 mediated inflammatory signaling by bacterial

lipopolysaccharide in human hepatic stellate cells, 백용한, 제9차 추계

학술대회초록집 (vol 9) sup5. 7-11

53. Takeda K, Akira S. TLR signaling pathways. Semin Immunol.

2004;16(1):3-9.

참고문헌 35

54. Lawton JA, Ghosh P. Novel therapeutic strategies based on toll-like

receptor signaling. Curr Opin Chem Biol. 2003 Aug;7(4):446-51.

55. Akira S. Mammalian Toll-like receptors. Curr Opin Immunol. 2003

Feb;15(1):5-11.

요약 37

요 약

○ 초파리(Drosophila)에서 처음 발견된 TLR(Toll-like receptor)은

초파리에 대한 모든 미생물 감염에 대해서 어떠한 대응이나 방

어와 관련한 자연면역반응(innate immunity)에 관여하는 세포

막 단백질이다. 척추동물에서 toll 수용체의 동족체

(homologues)가 확인되고 toll과 유사한 구조를 가진 TLR이 클

로닝 되면서, TLR은 인체의 면역반응에 있어서 외부적으로 침

입하는 병원미생물 성분의 특이적인 패턴을 인식하여 대응하게

하는 1차적 자연면역반응 활성화에 필수적인 면역 기구로 인식

되어졌다.

○ TLR의 구조 및 기능 연구뿐만 아니라 TLR에 의해 매개되는

신호전달 연구는 미생물 감염에 의한 염증반응 및 염증과 관련

된 다양한 질환 발생에 대한 기본 원리를 제시해 주었고, 다양

한 질병의 치료제 개발을 가능하게 하여 새로운 신약개발의 표

적을 찾는 도구로 활용할 수 있게 되었다.

○ TLRs 신호전달경로는 모든 TLRs에 보존적으로 존재하는 세포

질내의 TIR 도메인에 의하여 발생한다. 최근 연구에서는

MyD88, TIRAP, TRIF와 같은 TLR 도메인-함유 adaptor 단백질

이 TLR 신호전달경로를 조절한다고 알려지고 있으며, 특히,

MyD88의 분자는 모든 TLRs에 의해 발생하는 염증성 사이토카

인(inflammatory cytokines)의 유도에 있어서 가장 중요한 인자

로 알려지고 있다. 그 외에도 TIRAP은 특히 TLR2와 TLR4에

의한 MyD88-의존성 신호전달경로와 관련되어 있고, TRIF는

TLR3-와 TLR4-매개성 MyD88-비의존성 신호전달경로와 연관되


어 있다고 보고되고 있다. 대부분의 연구는 타겟 분자의

knockout 생쥐를 제작하여 그 기능 연구를 통하여 이루어지고

있으며, TLRs의 신호전달경로를 완전히 규명하기 위해서 TLR

신호전달에 있어서 특이성을 제공하고 있는 다양한 TIR 도메인

-함유 adaptor 단백질을 밝히는 연구에 집중되고 있다.

○ 선진국에서는 이미 다양한 질병에 대한 치료제 개발을 위해 세

포내 신호전달 연구에 많은 연구비를 투자하고 있고, 이 기술

은 신약개발분야에 있어 가장 유망한 분야로 인정되고 있다.

이에 본 테크이슈에서는 최근 높은 수준의 논문 피인용도를 보

이고 있는 TLR 신호전달연구 분야에 대한 최근의 기술동향을

소개하고 있다.

w Ë v É È= À ² 5-3t ( y ó Ë ³ 5pmm mjlf sfdfqupst...

Documents