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Jun 03, 2023

안정적인 세포내이입 구조는 apicomplexan 기생충의 복잡한 펠리클을 탐색합니다.

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Nature Communications 14권, 기사 번호: 2167(2023) 이 기사 인용

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Apicoplexan 기생충은 인류에 막대한 영향을 미치지만 기본적인 세포 과정은 제대로 이해되지 않는 경우가 많습니다. 이 세포에서 세포내이입이 일어나는 곳, 이 과정이 다른 진핵생물에서 얼마나 보존되는지, 그리고 이 문에 걸쳐 세포내이입의 기능이 무엇인지는 답을 얻지 못한 주요 질문입니다. apicomplexan 모델 Toxoplasma를 사용하여 우리는 특이하고 고정된 세포내이입 구조의 분자 구성과 동작을 식별했습니다. 여기서, 세포내이입 단백질의 안정한 복합체는 다른 진핵생물에서 이러한 기계의 동적 조립/해체와 현저하게 다릅니다. 우리는 이러한 세포내이입 구조가 Apicomplexa 전체에서 관찰된 'micropore'에 해당한다는 것을 확인합니다. 또한, 이 구조의 보존된 분자 적응은 말라리아 약물 저항성의 핵심인 켈치 도메인 단백질 K13을 포함한 apicomplexans에서 볼 수 있습니다. 우리는 Toxoplasma에서 세포내이입의 지배적인 기능은 기생충 영양보다는 원형질막 항상성이며, 이러한 특수한 세포내이입 구조는 의학적으로나 생태학적으로 중요한 고대 진핵생물 계통을 정의하는 복잡한 세포 펠리클에 반응하여 초기에 Infrakingdom Alveolata에서 유래했다고 판단합니다.

Apicomplexa는 인간을 포함한 모든 주요 동물 분류군을 감염시키는 진핵 세포 내 기생충의 다양한 문입니다. 말라리아를 일으키는 Plasmodium spp. 매년 600,000명 이상의 사망자가 발생하고 있습니다1. 크립토스포리디움종 5세 미만 어린이의 설사 이환율과 사망률의 주요 원인이며2,3 Toxoplasma gondii는 세계 인구의 3분의 1을 감염시키는 것으로 추정되는 가장 널리 퍼진 인간 기생충입니다4. 대부분의 성인에게 톡소플라스마는 심각한 질병을 일으키지 않지만, 생명을 위협하는 선천성 톡소플라스마증, 태아 기형 및 유산, 실명, 뇌염을 유발할 수 있으며 면역이 저하된 개인에게 가장 취약합니다5,6. Apicomplexa의 다른 구성원은 경제적으로 중요한 가축을 감염시켜 인간의 안녕에도 큰 영향을 미칩니다7.

apicomplexans의 주요 특징은 내막 복합체(IMC)입니다. 이는 원형질막 아래에 있고 복잡한 단백질성 막 골격에 의해 지지되는 편평한 막 소포(폐포)가 거의 연속적으로 배열된 것입니다. 이 IMC 펠리클은 세포 모양과 강도를 제공하며 기생충 조직 통과 및 숙주 세포 침입 메커니즘을 허용하는 활공 운동성 장치를 위한 중요한 플랫폼입니다8,9. 그러나 IMC는 기생충의 원형질막 대부분을 세포질에서 분리하므로 세포내이입 및 세포외유출의 물질 교환 과정에 대한 장벽입니다. 이는 폐포 기반 펠리클이 양단복합체 기생충의 발생보다 먼저 발생하고 하부 폐포의 다른 두 가지 주요 계통인 와편모충 및 섬모와 공유되는 공통 특징이기 때문에 이러한 세포에 대한 고대 문제입니다. 따라서 IMC가 제시한 문제에 대한 해결책을 이해하는 것은 해양 1차 생산, 산호 공생, 먹이그물 및 영양분 재활용에서 이들 유기체의 주요 생태학적 기능을 이해하는 것과 마찬가지로 중요합니다. IMC를 통한 세포외유출에 대한 적응은 분비 소기관 미세분비 및 로프트리의 조절된 배출이 숙주 세포 부착, 운동성 탐색 및 숙주 세포 침입 과정을 주도하기 때문에 apicomplexas에서 가장 잘 연구됩니다. 이 분비는 소포 도킹 및 융합을 위해 세포 꼭대기에서 이용 가능한 원형질막의 창을 제공하는 IMC에 통합된 세포골격 기능인 정점 복합체를 통해 발생합니다15. 이러한 세포외배출 과정의 분자적 세부 사항에 대한 상당한 통찰력은 수십 년간의 집중적인 조사를 통해 달성되었으며 이러한 적응 중 많은 부분이 관련 와편모충류 및 섬모류19에 존재한다는 것이 분명합니다. 반면 세포내이입에 대한 세부 사항과 적응은 이들 유기체에서 훨씬 덜 주목을 받았습니다.