세포사멸이란
세포사멸은 크게 두가지로 분류됩니다. 하나는 Apoptosis라고 하여 예정된 세포의 죽음을 의미하는데 이는 특정 메커니즘에 의해 조절되는 과정으로 복잡한 분자들의 연쇄적인 반응에 의해 일어납니다. 또다른 세포사멸은 Necrosis가 있으며 이는 괴사의 특징으로 독소나 환경적인 외부 요인에 의해 세포가 죽는 것을 말합니다. 외부 요인에 의해 세포막과 핵막이 파괴되고 미토콘드리아나 리소좀과 같은 세포 소기관이 파괴되는 과정을 겪습니다.
세포사멸의 유도
세포 사멸은 크게 두가지 스텝에 의해 유도됩니다. 첫번째 단계는 세포독소의 방출입니다. 퍼포린 cytolysin은 보체 구성물인 C9과 관련된 펩타이드로 분비되고 나면 표적세포의 막에서 폴리퍼포린으로 중합되어 막의 투과성을 증가시키고 막관통 통로를 형성합니다. 그랜자임은 트립신과 같은 세린 단백질 분해효소들을 말하는데, 그랜자임들이 막 구멍을 통과해 표적 세포로부터 세포 내부의 칼슘 방출을 허용하고 방출된 칼슘에 의해 세포 사멸 경로가 유도됩니다. 두번째 단계로는 Fas 리간드의 발현이 있습니다. CTL은 표면에 Fas 리간드를 발현하는데 이 리간드는 표적세포의 Fas(CD95)와 결합하여 세포사멸을 촉진합니다. 작동 세포 표면의 Fas 리간드와 표적세포 Fas 사이의 결합은 caspase로 알려진 세포성 단백질분해효소의 활성화를 유도하며 caspase는 세포사멸을 이끄는 일련의 단계적 연쇄반응을 차례로 일으킵니다.
세포사멸 연관 인자
세포사멸에 연관된 인자들을 살펴보면 다음과 같습니다. PKR은 인터페론 작용물질로 RNA에 의해 활성화되는 단백질 인산화효소입니다. PKR은 일부 바이러스에 의해 활성화 되기도 합니다. 그 예로는 HIV나 Reovirus들이 해당합니다. p53은 adenovirus나 SV40, Papillomavirus 등에 의해 활성화되며 p53이 활성화되면 세포 성장의 억제와 세포사멸 반응을 촉진합니다. 그 외 HTLV tax 등에 의해 전사 조절 이상이 생기기도 하고 외래성 단백질의 발현으로 복제 주기 후기 단계에서 바이러스 단백질의 과발현에 의해 세포 사멸이 유도되기도 합니다.
바이러스의 세포사멸 억제 인자
바이러스는 세포가 사멸되면 더이상 복제가 되지 않기 때문에 세포를 깨고 밖으로 나가기 전까지는 세포사멸이 진행되지 않도록 유지해야 합니다. 그래서 adenovirus나 HHV-8 KSbcl-2와같은 바이러스들은 Bcl-2 상동물질을 암호화 합니다. Bcl-2는 세포사멸을 negative하게 조절하는 인자로 바이러스들이 Bcl-2를 만들어내어 숙주세포의 세포사멸을 억제하는 기전을 보여줍니다. 또한 Caspase 억제 인자를 발현시키기도 하는데 세포 사멸에서 작용하는 caspase들을 억제하는 단백질 분해효소를 발현시켜 caspase의 작동을 방해하는 기전으로 작용합니다. Fas/TNF를 억제하는 작용을 하는 바이러스들도 존재합니다. Poxvirus등은 세포막을 통한 신호전달 경로를 저해하거나 종양 괴사 인자를 모방한 가짜 단백질을 만들어내어 세포사멸이 유도되지 않도록 합니다. 또한 adenovirus 일부 종에서는 p53을 억제하여 세포사멸이 일어나지 않도록 해 바이러스가 숙주세포에서 안전하게 증식할 수 있도록 하기도 합니다. 이와 같은 메커니즘이 없다면 바이러스는 숙주세포가 죽으면서 동시에 복제와 증식이 불가능하게 되므로 숙주세포의 이른 세포사멸이 유도되지 못하도록 하는 방식으로 진화하고 있습니다. 후기에는 충분히 바이러스가 증식되었다면 세포를 깨고 나가야 하므로 오히려 세포사멸을 유도하는 기전으로 작동합니다.