암세포에서 세포사멸활성을 증가시키기 위한 Cysteine 230이 Alanine으로 치환된 TRAIL 돌연변이체의 이성적 구축

Abstract

TNF-related apoptosis inducing ligand (TRAIL 또는 Apo2L)는 현재 항암치료제로서 가장 각광 받고 있는 물질 중의 하나이다. TRAIL은 Death Receptor 4, 5와 결합하여 세포사멸(apoptosis)을 유도한다. 여타의 TNF 계열과 다르게 TRAIL은 정상세포에는 영향을 미치지 않고, 암세포만 특이적으로 세포사멸 시킬 수 있다. 이런 특성 때문에 세계 여러 곳에서 TRAIL을 사용한 항암치료 물질을 연구중에 있다. 본 연구는 wild-type 재조합 TRAIL이 갖는 문제점 중 하나인 trimer 안정성을 개선시키기 위한 것이다. TRAIL은 trimer로 존재하면서 활성을 갖게 되는데, wild-type의 경우 세 monomer의 230잔기에 위치한 unpaired cysteine과 Zn2+의 결합을 통해 trimer를 형성하고 유지시켜 준다. 그러나, Zn2+가 없는 경우 trimer가 유지되기 어려우며 dimer 또는 monomer로 해리되면서 활성을 잃게 된다. 또한 낮은 용해도를 갖으며 쉽게 aggregation이 일어나는 등 안정성에 문제를 보인다. 반대로 cysteine을 다른 아미노산으로 치환시킬 경우에는 trimer를 형성하지 못하며 세포사멸 활성이 거의 사라진다. 본 연구에서는 Zn2+와의 결합 없이도 안정한 trimeric TRAIL돌연변이체를 구축하기 위해 Cysteine을 Alanine으로 치환시킨 후 trimeric 접면에 위치한 친수성 아미노산인 Tyr183, Tyr243, Arg227을 소수성 아미노산인 phenylalanine과 isoleucine으로 치환시켜 주었다. 그 결과 Cys230 Ala TRAIL 돌연변이체의 경우, Y183F와 R227I의 치환이 돌연변이의 trimer 안정성에 핵심요소임을 알아내었고, R227I의 치환이 세포사멸활성에 매우 중요함을 알게 되었다. 본 연구 결과는 Cys230 Ala TRAIL 돌연변이체가 Zn2+ 없이 안정한 trimeric 구조를 형성함과 wild-type만큼 암세포 세포사멸능을 보이면서, 실제 암세포 치료제로 응용될 수 있음을 시사한다.