Study on RIPK3 protein expression and kinase activity in disease pathogenesis

Abstract

네크롭토시스는 분자적 기전을 통해 조절되는 세포 사멸 기작의 한 형태이다. 형태학적으로는 세포소기관의 팽창, 세포막의 파열 등 기존에 알려진 네크로시스의 특징을 보인다. 하지만 RIPK1, RIPK3, MLKL 등 주요 인자에 의해 세포 사멸이 특정한 기전을 따라 조절되는 양상이 네크로시스와 차별화된 특징이다. 네크롭토시스는 아폽토시스와 다르게 caspase에 비의존적인 기전을 가지며 결과적으로 세포막의 파열에 의한 세포 내 물질이 방출되기 때문에 주변의 면역 세포를 불러들임으로써 면역 반응을 유도하는 특징도 보인다. 네크롭토시스는 많은 보고를 통해 인간의 질병 발생 단계에 있어 관련성을 가진다고 알려져왔다. 주요 조절 인자인 RIPK3, MLKL 등의 knock out 기법을 이용하여 만든 동물 모델에서의 질병 관찰과 실제 환자의 티슈 분석을 통해 특히 RIPK3의 관련성이 중요한 의미를 띤다고 밝혀져왔다. 이러한 RIPK3의 발현과 활성을 조절하는 것이 질병 발생과의 연관성에 대한 연구를 할 때 중요한 점임을 시사한다. RIPK3는 세린/트레오닌 인산화 효소로 번역 후 수정 과정을 통해 그 활성이 조절된다고 알려진 단백질이다. 발현이 증가하거나 어떤 특정 상황에서 세린 227번 잔기에 자가인산화가 일어나면 인산화 효소로서 활성화된다. 하지만 어떠한 상황에서 어떻게 활성이 조절되는지에 대한 자세한 분자적 기전을 아직 밝혀지지 않았다. 이에 본 논문은 RIPK3의 활성을 조절하는 기전을 설명하고자 했다. PART Ⅰ은 관절염 모델에서 발현이 증가한 RIPK3의 기능에 대한 연구 결과를 보고한 것이며, PART Ⅱ는 활성산소에 의해 RIPK3가 자가인산화 되어 활성을 띠는 분자적 기전에 대한 연구 결과를 보고한 것이다. 현재까지 많은 질병에서 RIPK3의 역할이 보고되었지만 관절염 모델에서 RIPK3의 기능에 대한 연구는 거의 없었다. 이에 실제 관절염 환자의 조직을 분석하여 증가된 RIPK3의 발현을 확인하였고, 관절염을 유도한 마우스 모델과 콘트로사이트 세포를 사용해 발현이 증가된 RIPK3에 의해 관절염의 유도마커인 MMP3, MMP13, COX2 등의 증가를 관찰하였다. 이는 RIPK3에 의해 관절염 발생이 더 촉진될 수 있음을 시사한다. 이에 RIPK3의 활성을 조절하는 것이 관절염 치료제 개발에 있어 중요한 점이라 생각되어 RIPK3의 활성을 조절하는 약물로 AZ-628을 소개하였다. 결론적으로 발현이 증가된 RIPK3가 관절염을 촉진할 수 있으며, 이 때 RIPK3의 활성을 조절하는 AZ-628이 향후 관절염 관련 치료제로써 역할을 할 수 있는 가능성을 제시하였다. 두 번째 연구에서는 활성산소에 의해 시스테인 변형이 일어난 RIPK3가 자가인산화 되어 활성화되는 분자적 기전을 제시하였다. 세포 내에서는 대사 스트레스, 저산소증 등 활성산소에 대량 발생하는 상황이 관찰된다. 하지만 대부분의 경우 활성산소를 제거하는 기전으로 인해 세포 내 항상성이 유지되는데 이러한 항상성에 불균형이 생길 경우 활성산소는 RIPK3의 활성화에 기여할 수 있다. 활성산소는 시스테인 잔기의 산화를 유도하여 단백질 간 이황화 결합이 형성되는 원인으로작용한다. 이황화 결합이 형성된 단백질은 올리고머의 형태로 관찰되며 단백질 간 자가인산화 과정을 거쳐 인산화가 일어난다. 이러한 기전으로 RIPK3도 자가 인산화 되어 활성을 나타낸다. 본 연구를 통해 RIPK3의 활성이 어떻게 조절되는지에 대한 기전을 제시함으로써 활성산소에 의한 스트레스에 영향을 받는 다양한 질병에서 RIPK3의 역할에 대한 가능성을 시사하였다.