강력한 지질 대리 가공——Alox15
Alox15 유전자 개요
Alox15 유전자 코드의 프로테아제는 지방산소합효소 가족에 속하는데, 이 효소는 각종 폴리불포화 지방산을 베이스로 하여 에이코사노이드(Eicosanoids), 헤파린(Heparin), 리폭신(lipoxin) 등 생물활성을 가진 여러 가지 지질중간체가 생성됩니다. Alox15 로 인코딩된 프로테아제와 그에 참여한 반응산물은 염증반응과 면역반응에서 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌으며, 인간 게놈에서 연구원들은 이 유전자의 여러 가짜 유전자를 감정했습니다[1].
그림 1. ALOX15단백질 구조 예측 모델[3]
Alox15 코드의 프로테아제는 헤모글로빈 철분(HIP)을 함유하지 않은 이산소화효소(dioxygenase)로, 촉매와 에스테르화 다불포화지방산의 과산화 기능이 있으며, 일련의 생물 활성지질 중간산물을 발생시킵니다. 이 프로테아제는 땅콩 쿼티닐 (CHOLESTERYL ARACHIDONATE)의 C12나 C15에 O-O group를 삽입하여 12-HPETE와 15-HPETE를 발생시킨 후 12-HPETE를 반응시켜 염증을 촉진하는 인자인 hepoxilins를 대사시킵니다.
연구원들은 또 Alox15도 리놀레산 에스테르을 13-HPODE로 과산화시키고 DHA의 산화에 관여하여 특이성 염증을 촉진하는 퇴치매개질(specialized pro-resolving mediators, SPM)을 생성할 수 있다는 사실을 밝혀냈습니다. 예를 들어 분해소 D5와 면역반응을 능동적으로 낮추고 항혈소판 집합특성이 있는 (7S,14S)-diHPDHA 입니다[3].
면역과 염증반응에서 작용하는 것 외에도, 연구원들은 이 효소가 지방산소 A4 (LXA4) 와 DHA를 생성함으로써 파생되는 신경보호소 D1 (NPD1; 10R,17S- HDHA) 는 항염과 신경 보호 작용을 합니다. 또한 이 효소는 시들세포의 삼키는 과정 중 근동단백질의 중합을 조절할 수 있습니다. 이것은 다양한 생물 과정에 매우 중요합니다. 이 효소는 또한 PPAR-γ 내원성 리간드(ligand)의 생성에 참여하여 대식세포의 발육과 기능을 조절하는 한편, Alox15 인코딩 프로테아제는 이 경로를 통해 골량을 조절하고 골격 발육에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다[3].
그림 2. Alox15에 대한 촉매 반응[3]
Alox15와 관련된 질환은 천식, 비용종(nasal polyp), 아스피린 내성불량, 뇌실 방백질 연화다. 그 경로는 선천 면역체계와 HETE와 HPETE의 생물 합성 및 대사가 있습니다. 이 유전자와 관련된 GO 주석 분석에는 철이온 결합 활성 및 산화 복원 효소 활성이 포함됩니다. 이 유전자의 중요한 동원유전자는 Alox12입니다[4].
Alox15 유전자 녹아웃 마우스
순합된 Alox15 등위 유전자 녹아웃 마우스는 아라키돈산(Arachidonic acid) 대사 이상을 보여 주고 비장 비대, 비장 구조 이상, 백혈구 증가증, 알칼리성 알갱이 세포 증가, 림프절 형태 이상, 피부염, 빈혈로 인한 골수 증식성 질환으로 인한 조기 사망 으로 발전했다는 연구결과가 나왔습니다[5].
황에탄올산염은 Alox15 녹아웃 마우스 대식세포에 미치는 영향을 유도
연구원은 우선 꼬리압력법에 의한 측정(Measurement by tail pressure method)으로 수컷 야생마우스(WT)와 수컷 Alox15 녹아웃 마우스의 수축압, 실험 결과 두 그룹의 기초혈압은 현격한 차이가 없었으며 두 그룹의 수축압 결과는 94mmHg와 98mmHg 사이(그림3, 회색 막대)로 나타나 알록스15 유전자가 마우스의 기초혈압에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다.
이어 연구진은 L-NAME 으로 고혈압을 유발했고, WT 그룹 마우스의 혈압은 L-NAME 섭취 5일과 7일 사이에 140mmHg 로 올라갔습니다. 이에 비해 Alox15 는 마우스를 두드리는 혈압이 거의 변하지 않았습니다 (그림 3,검은 막대). 결국 황에탄올산염을 유도해 Alox15에서 마우스를 두드린 복강 대식 세포가 계류돼 Alox15로 옮겨져 마우스를 두드리자 연구진은 처리된 Alox15가 L-NAME 유도 후 고혈압이 생겼다는 사실을 알아낸 결과, 대식세포의 과계전이로 인해 Alox15가 마우스의 혈압이 122mmHg으로 높아졌다는 사실을 밝혀냈습니다(그림3).
이 수치들은 황에탄올산염이 유도한 Alox15 녹아웃 마우스의 대식 세포가 Alox15 녹아웃 마우스가 고혈압 자극물의 유도에 따라 혈압이 높아지는 현상으로 이어질 수 있음을 보여줍니다[6].
그림 3. Alox15 는 L-NAME 에 의해 유도된 고혈압에 대한 마우스의 반응을 제거합니다. 야생형 마우스나 Alox15 녹아웃 마우스는 L-NAME 의 유도를 통해 고혈압을 유발할 수 있습니다. 또 한 조는 Alox15에서 마우스를 두드려서 8*106 티아에탄올산염을 주사하여 Alox15에서 마우스를 두드리는 대식 세포를 제공하도록 유도하였습니다. 이어 Alox15 녹아웃 마우스로 옮겨져 L-NAME 유도로 고혈압이 발생했습니다. 본 실험은 꼬리압력법에 의한 측정(Measurement by tail pressure method)을 이용하여 마우스의 혈압을 간접적으로 감시합니다. 복강 대식세포나 유도물을 주사할 Alox15 녹아웃 마우스에 대해서는 4 마리의 마우스를, 다른 조에는 8 마리의 마우스를 집계합니다 [6].
결론
Alox15 는 다양한 생물학적 활성 지질을 촉매하는 중요한 단백질 효소로, 이 유전자는 생물학적 기능이 광범위하고 복잡하며, 이 글은 마우스를 완전히 두드리는 표현형, 즉 마우스 중 대식세포를 두드리는 것과 다른 대사 패턴을 간략하게 소개하고 있습니다. 이 밖에 췌장 특이성 Alox15 녹아웃 마우스가 비만에 의해 유도된 췌도를 제외한 산화 호응 반응도 문장 보도했습니다. 관심 있는 선생님도 관련 문헌을 참고할 수 있습니다[7]. 마지막으로, 이처럼 중요하고 기능이 광범위한 효소는 부위마다 노크를 하면 서로 다른 생물학적 효과를 낼 수 있다고 믿는다.
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참고 자료
1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/246
2. https://alphafold.ebi.ac.uk/entry/P16050
3. https://www.uniprot.org/uniprot/P16050#function
4. https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=ALOX15&keywords=alox15
5. http://www.informatics.jax.org/marker/MGI:87997
6. Kriska T,Cepura C,Gauthier K M,et al. Role of macrophage PPARγ in experimental hypertension.[J]. American journal of physiology. Heart and circulatory physiology, 2014, 306(1):H26.
7. Tersey S A ,Maier A B,Nishiki A Y,et al. 12-Lipoxygenase Promotes Obesity-Induced Oxidative Stress in Pancreatic Islets.
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