박테리아 기공 형성제는 한 번에 한 분자씩 강력한 효과를 발휘합니다.

Apr 30, 2023

호주 연구진, 뉴사우스웨일스대학교(UNSW) 시드니에서 개발한 새로운 단일 분자 기술 사용분자적인 통찰력을 얻었습니다박테리아 단백질이 포유동물 세포막을 어떻게 파괴하는지 알아보세요.

모든 생명 영역의 유기체는 다른 유기체의 세포를 공격하는 데 사용되는 특수한 구멍 뚫기 단백질 세트로 무장합니다. 포유류 면역 세포는 기공 형성 단백질을 사용하여 암세포나 감염된 세포를 파괴합니다. 박테리아 및 기타 병원체는 이러한 단백질을 사용하여 숙주 세포를 용해하거나 침투합니다. 그러나 연구자들은 지금까지 개별 단백질 분자가 어떻게 함께 모여 이러한 기공을 형성하는지에 대한 명확한 아이디어를 갖고 있지 않았습니다.

UNSW Medicine & Health의 단일 분자 과학 EMBL Australia Node의 연구원들은 이 과정을 조사하기 위해 단일 분자 현미경 기술을 개발했습니다. Monash 대학과 Melbourne 대학의 공동연구자들과 함께 그들은 포유류 세포를 표적으로 하는 박테리아 단백질인 퍼프린고리신 O(perfringolysin O)에 의한 기공 형성 경로를 추적했습니다. 이 단백질 복합체가 원형질막 표면에 어떻게 조립되는지에 대한 분자적 세부 사항은 모공을 열어준다는 내용이 이제 eLife 저널에 게재되었습니다.

"우리의 단일 분자 현미경 방법을 사용하면 개별 기공의 조립을 추적할 수 있습니다. 따라서 우리는 약점 지점과 개입을 위한 잠재적인 방법을 찾기 위해 이 경로의 중요한 단계를 식별할 수 있었습니다."라고 UNSW 의학 연구원인 Till Böcking 부교수는 말했습니다. 연구팀을 이끌었다.

이 조립 경로의 중추적인 단계를 식별하면 과학자들은 면역 및 감염에서의 활동을 조절하려는 목적으로 특정 기공 형성 단계를 목표로 하는 새로운 전략을 설계할 수 있습니다.

정제된 단백질과 리포솜을 표적 막의 간단한 모델 시스템으로 사용하여 연구자들은 기공이 언제 형성되는지 확인할 수 있었습니다. 형광 염료를 리포솜에 적재함으로써 Böcking과 그의 팀은 기공이 열리고 염료가 방출되는 정확한 시간을 정확히 찾아낼 수 있었습니다.

그들의 실험에서는 두 분자가 막에 서로 결합하면 이 안정적인 상호 작용이 고리를 완성하기 위해 더 많은 기공 형성 단백질을 추가하는 과정을 촉발한다는 사실이 밝혀졌습니다. 그들은 또한 고리의 구성이 완료되기 전에도 기공이 열릴 수 있음을 관찰했습니다. 4개의 분자만으로 형성된 호는 기공 구멍을 생성할 수 있습니다.

"집으로 가져갈 메시지는 이것이 모든 종류의 상황에서 기공을 형성하도록 진화한 매우 효율적인 홀 펀칭 기계라는 것입니다. 조건이 실제로 조립 경로를 결정한다는 것을 이해하면 사람들이 실험을 수행하는 방식을 다시 생각하게 되기를 바랍니다. "라고 Böcking은 말했습니다.

연구진은 이번 연구 결과를 통해 퍼프린골리신 O로 관찰한 메커니즘이 콜레스테롤 의존성 세포용해소라고 불리는 기공 형성 단백질 계열의 다른 구성원에서도 유사할 수 있다는 가설을 세웠지만 아직 테스트되지 않았습니다.

Böcking은 이 새로운 단일 분자 기술이 다른 기공 형성 단백질이 어떻게 배치되는지에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있다고 믿습니다.

"이 전체 프로세스를 실시간으로 추적할 수 있는 해상도와 민감도가 있기 때문에 강력한 방법입니다. 이 접근 방식을 사용하면 다른 방법으로는 어려운 단계와 역학을 시각화할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다.

- 본 보도자료는 뉴사우스웨일스대학교에서 제공되었습니다.