Mycobacterium massiliense hsp65 유전자형의 Glycopeptidolipid 성분 차이에 기반한 선천성 면역 반응 기전 연구

Abstract

미코박테리움 속 균종은 임상적으로 다양한 질병을 일으키는 병원성균으로 토양과 물 등의 주변환경에 흔히 존재하는 것으로 알려져 있다. 이들은 병원성 정도에 따라 절대병원성균인 결핵균군과 기회감염성균인 비결핵항산성균 (이하 NTM) 으로 구분할 수 있는데 최근 NTM에 의한 감염 보고가 증가하고 있는 추세이다. NTM은 폐기도에 집락을 형성하는 특성을 가졌고, 이는 균막 형성이 동반되면서 더욱 가속화되는 경향을 띄어 낭포성 섬유증과 같은 폐의 구조적 이상을 유발한다. 많은 종류의 NTM 중에서 Mycobacterium abscessus는 가장 병원성이 강하고 대부분의 폐 감염 질환의 원인균으로 알려져 있다. 특히 국내 환자로부터 분리된 신속발육 NTM의 분자역학적 연구 결과 M. abscessus와 Mycobacterium massiliense가 가장 큰 비중을 차지함이 밝혀졌다. 하지만 M. abscessus와 가깝게 연관된 균종으로 최근에 명명된 M. massiliense에 대한 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 M. massiliense의 임상분리주들을 대상으로 이 균종의 유전적 다양성과 선천성 면역반응을 설명하고자 하였다. 첫째로 M. massiliense 균주 간 유전적 다양성을 밝혀내기 위해 서울 아산병원으로부터 제공받은 149개의 임상분리주들의 heat-shock protein 65kDa (이하 hsp65) 유전자 절편을 표적으로 하는 직접염기서열 분석방법을 이용하여 계통분류학적 연구를 수행하였다. 그 결과, 국내 분리 M. massiliense는 각각 86주 (56.95%), 63주 (41.72%)의 서로 다른 2 개의 유전자형인 TypeⅠ과 Type Ⅱ 로 구별되었다. 또한 hsp65 분석법에 의해 구분되는 유전자형은 집락의 형태학적 특성과 강하게 연관되어있음을 확인할 수 있었다. 일부의 예외 [Type Ⅰ 평활집락 vs. Type Ⅰ 거친집락

61/86균주 (70.9%) vs. 25/86균주 (29.1%)] 를 제외하고선 TypeⅠ과 Type Ⅱ는 각기 활면형과 거친형의 집락을 나타내었다. 또한 박층 크로마토그래피를 수행한 결과 두 가지 유전자형은 완전히 다른 지질성분의 구성 비율을 보여줬다. 따라서 지질성분 비율의 차이가 두 유전자형을 구분할 수 있는 기준이 될 것이라는 가정하에 Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight를 이용해 두 유전자형이 갖는 지질성분들의 가스질량을 측정하였다. 그 결과 M. massiliense 의 GPL 성분함량이 높을 때 집락이 평활 표현형을 가짐을 확인하였고 이는 숙주의 면역반응을 피하는 특이적 방어기전을 획득할 수 있을 것으로 추측할 수 있었다. 이에 미코박테리아에 반응하는 proinflammatory mediator인 TNF-α의 방출량과 사람 단핵세포로부터 TNF-α의 방출을 특이적으로 유도하는 TLR2의 작동, 마지막으로 TLR들의 참여로 유발되는 미코박테리아의 ERK 경로의 활성도를 확인하였다. 그 결과 TypeⅠ보다 TNF-α와 같은 시토카인의 방출이 많았던 Type Ⅱ는 TLR2에 의해 선택적으로 억제되었고, ERK 경로가 상대적으로 더욱 인산화되는 경향을 보였다. 결론적으로 본 논문에서는 M. massiliense의 2 개의 hsp65 유전자형은 지질성분의 차이와 집락의 표현형 모두에서 서로 구분될 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 국내 특이적인 유전형으로 사료되는 M. massiliense Type II 유전형은 (거친 집락형태) 세포벽의 가장 바깥층에 존재하는 GPL이 Type I 보다 적은 양으로 존재하여 숙주의 선천성 면역반응을 상대적으로 높은 정도로 자극하는 것으로 사료된다.