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커뮤니케이션 생물학 5권, 기사 번호: 730(2022) 이 기사 인용

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물의 균형을 유지하는 것은 육상 환경의 양서류에게 있어서 정말 어려운 일입니다. 두꺼비 Bombina maxima에 대한 이전 연구에서는 환경 단서에 따라 엄격한 규제하에 조립되는 기공 형성 단백질과 개미 인자 복합체 βγ-CAT를 발견했습니다. 여기서 우리는 두꺼비 물 유지에 있어 βγ-CAT의 예상치 못한 역할을 보고합니다. βγ-CAT가 주성분인 두꺼비 피부 분비물을 제거하면 고장성 스트레스 하에서 동물 사망률이 증가했습니다. βγ-CAT는 두꺼비의 삼투압 조절 기관에서 구성적으로 발현되었으며, 이는 삼투압 조건의 변화에 ​​따라 유도될 수 있었습니다. 단백질은 생체내 및 시험관내에서 거대음작용을 유도하고 참여했습니다. 세포외 과다삼투 동안, βγ-CAT는 거대음작용을 자극하여 물 유입을 촉진하고 엑소좀 방출을 강화하여 동시에 아쿠아포린 분포를 조절했습니다. 종합적으로, 이러한 연구 결과는 막 통합 아쿠아포린 외에도 분비 기공 형성 단백질이 특히 삼투압 스트레스에 대한 반응에서 거대음작용 유도 및 세포외유출 조절을 통해 두꺼비 수분 유지를 촉진할 수 있다는 사실을 밝혀냈습니다.

물 균형을 유지하는 것은 양서류가 물에서 육지로 전환하는 과정에서 직면하는 주요 과제입니다1,2. 이들 동물에서는 물-소금 균형 및 삼투압 조절(피부, 방광 및 신장 포함)과 관련된 신경계, 내분비계, 림프계 및 기관의 조화로운 기능으로 인해 수분 저장 및 활용이 향상되고 증발이 감소합니다1,3. 양서류는 피부를 통해 물을 흡수할 수 있습니다1,2. 또한, 수분은 신장의 세뇨관액과 방광에 저장된 소변에서 재흡수됩니다(UB)2,3. 물 채널 단백질인 아쿠아포린(AQP)은 이러한 기관의 경상피 수분 흡수/재흡수 및 세포 부피 조절에 중요한 역할을 합니다4,5. 그러나 외피 수분 항상성 조절에 있어 양서류 피부 분비물에서 추출된 단백질 성분의 생리적 기능에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다.

거대음작용(Macropinocytosis)은 세포외액과 그 안에 포함된 용질의 대량 흡수와 내재화를 중재하여 직경 0.2~5μm의 세포내이입 소포를 생성하는 메커니즘입니다. Macropinocytosis는 성장 인자와 같은 내인성 물질이나 침입성 미생물에 의해 유도되는 Ras 및 포스파티딜이노시톨 3-키나제(PI3K) 신호 전달 경로의 활성화에 의해 매개되는 액틴 의존성 세포내이입 경로입니다. 이 근본적인 세포 과정은 영양분 획득, 세포 성장, 막 구성 요소의 이동 및 재생, 병원체 진입, 면역 감시 및 세포 운동성을 포함하여 다양한 정상 및 악성 세포에서 다양한 병리 생리학적 역할을 수행하는 것으로 문서화되었습니다. 10. 그러나 매우 오래된 형태의 세포내이입인 거대음작용(macropinocytosis)의 생리학적 역할은 아직 불완전하게 이해되어 있습니다11,12.

기공 형성 단백질(PFP)은 일반적으로 수용성 단량체 형태로 존재하고 올리고머화되어 막횡단 기공(채널)을 형성하는 분비 단백질입니다. 에어로리신은 에어로모나스 종13,14이 생산하는 박테리아성 β-배럴 PFP입니다. 흥미롭게도, 다른 도메인과 융합된 에어로리신 막 삽입 도메인을 보유하는 수많은 에어로리신 계열 PFP(약칭 af-PFP, 이전에 에어로리신 유사 단백질, ALP)가 다양한 동물과 식물에서 확인되었습니다. 두꺼비 Bombina maxima의 피부 분비물에 대한 이전 연구는 af-PFP와 TFF(세엽 인자) 사이의 상호 작용 네트워크를 발견했습니다. 두꺼비의 af-PFP인 BmALP1은 활성 형태와 비활성 형태 사이에서 가역적으로 조절될 수 있으며, 여기서 파라로그 BmALP3은 환경 산소 장력에 따라 음성 조절자입니다. 구체적으로, BmALP1은 BmTFF3과 상호작용하여 βγ-CAT이라는 막 활성 PFP 복합체를 형성합니다. 여기서 BmTFF3는 BmALP1 단량체를 안정화하고 이 PFP를 적절한 막 표적에 전달하는 세포외 샤페론 역할을 합니다.