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인터루킨 4

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인터류킨 4(interleukin 4, 줄여서 IL-4)는 경험이 없는(naive, 또는 활성화 되지 않은 상태의) 도움 T 세포(Th0 세포)에서 Th2 세포로의 분화를 유도하는 시토카인이다. IL-4에 의해 활성화 된 Th2 세포들은 추가적인 IL-4를 생산한다. 최초로 IL-4를 분비하여 Th0의 분화를 유도하는 세포에 대해서는 아직 명확히 밝혀지지 않았으나, 최근 연구에서 호염구가 그 역할을 하는 세포일수도 있다는 가능성이 제시되고 있다.[1]IL-4는 IL-13과 밀접하게 관련되어 있으며 기능 또한 비슷하다.

기능편집

IL-4는 활성화된 B 세포T 세포를 자극하거나, B세포가를 형질세포로 분화시키는 등의 많은 생물학적 기능을 갖고 있으며, 체액성 면역후천성 면역의 중요한 조절자이다. 또한, IL-4는 B 전구세포에서 IgE 및 IgG4 생산이 가능한 B세포로 전환되는 종류변환(class switching)을 유도할 뿐만 아니라, MHC 클래스 II의 생산을 촉진한다고 알려져 있다.

반대로 IL-4는 Th1 세포, 대식세포, 인터페론 감마, 그리고 수지상세포의 IL-12의 양을 감소시킨다고 알려져 있다.

또한, IL-4의 과량 생산은 알러지와 관련이 있다.[2]

염증반응과 상처 치료편집

조직 대식세포는 만성 염증과 상처 치료에서 중요한 역할을 한다. 혈관 밖의 조직에 존재하는 IL-4는 대식세포가 M2세포로 대체 활성화되는 과정을 촉진시키고, 대식세포가 M1세포로 활성화 되는 과정을 저해한다. 복구 대식세포(M2 macrophage)의 증가는 인터류킨 10(IL-10)과 변환성장인자 베타(TGF-β)의 분비와 관련이 있으며, 그 결과로 병리학적인 염증을 감소시킨다. 또한, 활성화된 복구 대식세포에 의해 분비된 아르기네이즈, 프롤린, 폴리아미네이즈, 그리고 TGF-β는 상처 치료 및 섬유화(fibrosis)에 관여한다고 알려져 있다.[3]

수용체편집

인터류킨 4의 수용체는 IL-4Rα[4]로 알려져 있다. 이 수용체는 몸 전체의 3가지 복합체로 존재한다. Type 1 수용체는 일반적으로 γ 사슬의 형태를 가진 IL-4Rα의 소단위로서 인터류킨 4와 특이적으로 결합한다. Type 2 수용체는 IL-4Rα의 소단위로 구성되어 있으며 다른 소단위인 IL-13Rα1과 결합한다고 알려져 있다. 앞선 두 가지 형태의 수용체는 IL-4 와 IL-13 둘 다와 결합할 수 있으며, 이 두 가지 시토카인은 생물학적 기능들과 밀접하게 연관된다.

구조편집

IL-4는 (다른 시토카인들과 유사하게) 에 의해 조밀한 구형으로 접혀있으며, 3개의 다이설파이드 결합에 의해 안정화 되어있다.[5] 구조의 절반은 4개의 알파 나선묶음이 좌회선 (left handed twist)으로 꼬여있다.[6] 나선구조는 역평형상태를 이루고 있으며, 2가닥의 연속된 역평형 베타 병풍구조가 이를 연결하고 있다.

역사편집

이 시토카인은 Maureen Howard, William Paul과[7] Ellen Vitetta의 연구팀이 1982년에 처음으로 발견했다. 사람의 IL-4의 뉴클레오티드 서열은 4년 후 밝혀졌는데, 쥐의 B 세포 자극 인자-1 (BCSF-1)이라는 단백질과 유사함을 보였다.[8]

임상적 중요성편집

IL-4는 횡문근육종(rhabdomyosarcoma)에서 세포분화(mitogenesis), 탈분화(dedifferentiation), 그리고 전이(metastasis)를 일으키는 것으로 드러났다.[9] IL-4는 다른 Th2 시토카인들과 마찬가지로 알러지성 천식 환자의 폐에서 발견된 기도 염증에서 관찰된다.[10]

IL-4와 관련된 질병편집

IL-4는 알레르기나 자가면역 질환 등의 특정 면역장애 질환의 발생에 중요한 역할을 한다.

알레르기성 질환 알레르기는 알레르기 유발항원에 대한 면역기관의 반응과 Th2의 반응이 불균형을 이룰 때 발생하는 질환이다. 이 병리학적 상태는 아토피 피부염, 천식, 또는 과민증후군 등을 포함한다. IL-4는 천식의 유발에 중요한 염증 이전 (pro-inflammatory) 작용을 매개 하는데 예를 들면, IgE 동종의 재배열, VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule 1) 분자 분비, 상피세포를 통한 호산구의 이주, 점액질 분비, 그리고 Th2에 의한 시토카인 분비 등이 이에 해당한다. 천식은 복합적인 유전적 질환이며, 이는 IL-4 유전자 프로모터 또는 IL-4 신호전달에 관련된 단백질의 다형성 (polymorphism)과 연관되어 있다.

IL-4는 암의 발병에 중요한 영향을 미친다. 유방암, 전립선암, 폐암, 그리고 신장암 등의 암에서 IL-4가 많이 증가된 것이 발견되었으며, IL-4의 수용체인 IL-4R 또한 많은 종류의 암에서 과발현 된다는 것이 밝혀졌다. 신장암과 교모세포종 (glioblastoma)에서는 종양의 종류에 따라서 각 세포에 10,000~13,000개의 수용체를 발현한다.

신경계 성상세포종 (astrocytoma), 교모세포종 (glioblastoma), 뇌수막종 (meningioma) 그리고 수모세포종 (medulloblastoma)등의 뇌 조직 종양은 성장인자 수용체 (growth factor receptor, GFR), 섬유아세포증식인자 수용체 (fibroblast growth factor receptor-1, FGFR-1), 안지오텐신 트랜스페린 수용체 (transferrin receptor, TfR), IL-13R 등의 다양한 성장인자를 받아들이기 위한 수용체들을 과발현 시킨다. 또한 사람의 뇌수막종에서는 IL-4의 수용체가 엄청나게 많이 발현되어 있으며, 이로부터 IL-4가 암을 진행시킨다는 것을 알 수 있다. 이러한 수용체는 IL-4Rα 와 IL13Rα-1-1의 형태로 발현되며, 표면의 γc 사슬은 없기 때문에 대부분의 사람 뇌수막종은 type II IL-4 를 발현하고 있음을 나타낸다.[11] 또한, HIV의 IL-4는 HIV를 감염시키고 진행시키는 역할을 할 수도 있다. 보조 T 세포는 HIV-1감염의 중요한 요소이다.

참조편집

  1. Sokol, C.L., Barton, G.M., Farr, A.G. & Medzhitov, R. (2008). “A mechanism for the initiation of allergen-induced T helper type 2 responses”. 《Nat Immunol》 9 (3): 310–318. doi:10.1038/ni1558. PMID 18300366. 
  2. Hershey GK, Friedrich MF, Esswein LA, Thomas ML, Chatila TA (1997년 12월). “The association of atopy with a gain-of-function mutation in the alpha subunit of the interleukin-4 receptor”. 《N. Engl. J. Med.》 337 (24): 1720–5. doi:10.1056/NEJM199712113372403. PMID 9392697. 요약문 – eurekalert.org. 
  3. Jon Aster, Vinay Kumar, Abul K. Abbas; Nelson Fausto (2009). 《Robbins & Cotran Pathologic Basis of Disease》 8판. Philadelphia: Saunders. 54쪽. ISBN 1-4160-3121-9. 
  4. “Interleukin-4 receptor” (영어). 2017년 12월 3일. 
  5. Carr C, Aykent S, Kimack NM, Levine AD (1991년 2월). “Disulfide assignments in recombinant mouse and human interleukin 4”. 《Biochemistry》 30 (6): 1515–23. doi:10.1021/bi00220a011. PMID 1993171. 
  6. Walter MR, Cook WJ, Zhao BG, Cameron RP, Ealick SE, Walter RL, Reichert P, Nagabhushan TL, Trotta PP, Bugg CE (1992년 10월). “Crystal structure of recombinant human interleukin-4”. 《J. Biol. Chem.》 267 (28): 20371–6. PMID 1400355. 
  7. Howard M, Paul WE (1982). “Interleukins for B lymphocytes”. 《Lymphokine Res.》 1 (1): 1–4. PMID 6985399. 
  8. Yokota T; 외. (1986). “Isolation and characterization of a human interleukin cDNA clone, homologous to mouse B-cell stimulatory factor 1, that expresses B-cell- and T-cell-stimulating activities”. 《Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.》 83 (16): 5894–8. doi:10.1073/pnas.83.16.5894. PMC 386403. PMID 3016727. 
  9. Hosoyama T, Aslam MI, Abraham J, Prajapati SI, Nishijo K, Michalek JE, Zarzabal LA, Nelon LD, Guttridge DC, Rubin BP, Keller C (2011년 5월). “IL-4R Drives Dedifferentiation, Mitogenesis, and Metastasis in Rhabdomyosarcoma”. 《Clin Cancer Res》 17 (9): 2757–2766. doi:10.1158/1078-0432.CCR-10-3445. PMC 3087179. PMID 21536546. 
  10. “Interleukin 4” (영어). 2018년 2월 2일. 
  11. Puri, Sachin; Joshi, Bharat H.; Sarkar, Chitra; Mahapatra, Ashok Kumar; Hussain, Ejaz; Sinha, Subrata (2005년 5월 15일). “Expression and structure of interleukin 4 receptors in primary meningeal tumors”. 《Cancer》 (영어) 103 (10): 2132–2142. doi:10.1002/cncr.21008. ISSN 1097-0142. 

참고 목록편집

외부 링크편집