웨이트를 할 때, 3대 운동을 하면 기본적인 근력과 체력을 다지는데 효율적이다.
연구도 마찬가지로 기본기를 다지기 위해서는 논문을 읽고 그것을 자기의 언어로 정리하는 것이 경험적으로 실력을 올리는데 가장 좋았던거 같다. 앞으로 종사하고 있는 분야의 논문을 리뷰할 예정이다. 나는 단백질 정제 연구 산업에 종사하고 있다.
가장 기본적이라고 할 수 있는 product의 Mechanism of Action (MoA) 를 리뷰한 논문에 대해 정리하고자 한다.
1. 논문 제목
이 논문의 "Genetics and Structure of Botulinum Neurotoxins and Their Progenitor Toxin Complexes" 파트를 리뷰할 것이다.
2. Botulinum neurotoxin (BoNTs)의 개요 / MoA
MoA 상세 설명
증상: 골격계와 자율신경계의 말단에서 신경세포의 아세틸콜린의 방출을 막아 운동신경 마비를 유발
1. 근육 세포에는 운동 신경세포가 붙어 있다.
2. SNARE protein (Full-name: soluble NSF (N-ethylmaleimide-sensitive factor)) attachment protein receptors) (신경 세포 단백질 (syntaxin, SNAP-25) vesicle protein (Synaptobrevin)) 들 끼리 결합하여 Synaptic fusion complex가 생성 된다. → oxin이 SNARE protein 을 분해하여 세포막과 신경세포 낭이 결합하지 못하도록 한다. (균주의 혈청 타입 별로 분해하는 단백질이 다르다.)
3. Acetylcholine이 방출 되면서 근육의 수축을 유도한다. → 아세틸콜린 방출이 일어나지 못해 근육이 이완된 상태르 유지한다.
3. Botulinum neurotoxin Pharmacological properties (약리적 특징)
3.1. Neurospecific: 신경세포에만 특이적으로 결합하며, 아미노산이 조금만 변하여도 affinity의 변화가 아주 크다.
3.2. Limited diffusion: 국소적으로만 퍼진다.
3.3. Reversible: 가역적이여서 시간이 지나면 돌아온다.
위 세가지 특징으로 Botulinum neurotoxin type A1은 안전하고 효율적인 treatment가 가능해졌다.
4. Genetics and Structure of Botulinum Neurotoxins and Their Progenitor Toxin complex
4.1. bont : 150 kDa 분자량의 toxin activity를 나타내는 domain이다. Heavy chain과 Light chain의 di-sulfide bond로 구성되어 있고, Light chain 에는 HExxH motif가 있어서 metalloprotease activity를 보인다.
4.1.1. HExxH motif: histidine (H) 은 + charge를 띄고 있어서 Zn2+ 이온을 chelation 할 수 있고 이것이 단백질을 분해하는 핵심적인 역할을 한다.
4.1.2. HC-C (Heavy chain C-term): 신경세포 특이적으로 결합할수 있게 하는 motif가 위치하고 있다. (Neurospecific binding motif)
4.1.3. HN (Heavy chain N-term): Vesicle에 있는 toxin activity를 갖고 있는 Light chain이 HN에 의해 cytosol로 이동 될 수 있다. (Translocation motif)
4.1.4. Light chain: Metalloprotease activity를 가지고 있어 toxin의 activity를 나타낼수 있다.
4.1.5. Belt & Di-sulfide bond: Heavy chain과 light chain이 벨트 구조로 연결되어 있으며, disulfide bond가 있어서 구조적인 안정성을 유지한다.
4.2. ntnha (nontoxin nonhemagglutinin) : BoNT/A , B와 서열적으로 20%의 유사성을 보인다. 이는 proteolytic, chemical attack으로 부터 toxin을 보호한다. 하지만 HExxH zinc binding motif가 없어 toxin 활성은 없다.
4.3. ha (hemagglutination activity): 많은 Carbohydrate-binding site가 존재 → Mucus layer, Epithelial cell의 apical membrane, 다른 세포에 붙어 림프계, 혈관에 들어가 작용하게 된다.
이들이 복합체를 구성하여 Progenitor toxin complex (PTC)를 구성하고 분자량은 900 kDa가 된다고 하는데, 실제로는 760 kDa 라고 한다.
PTC = 1 BoNT + 1 NTNHA + 3 HA70 + 6 HA33 + 3 HA17 = 150 + 140 + 210 + 198 + 51 = 약 750 kDa 실제로, 760 kDa 정도인것이 밝혀졌다.
이들의 중요한 특성은 acidic pH에서는 안정하지만, basic pH에서 해리 되어 150 kDa toxin으로 작용한다. 하지만 hypertonic acidic 근육의 경우에는 작용하는데 문제가 생기곤 한다.
다음에는 같은 논문의 다른 파트 "Molecular Architecture of Botulinum Neurotoxins" 을 리뷰할 것이다.