리스테리오라이신 O

리스테리오라이신 O(listeriolysin O, LLO)는 리스테리아증을 일으키는 병원균인 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes)라는 세균에 의해 생성되는 용혈소이다. 이 독소는 L. monocytogenes의 독력에 결정적이기 때문에 독력인자로 볼 수 있다.^[1]

생화학

리스테리오라이신 O는 비효소적, 세포용해성, 싸이올 활성화, 콜레스테롤 의존성 세포용해소이다. 따라서 환원제에 의해 활성화되고 산화제에 의해 억제된다.^[2] 그러나 LLO는 pH 5.5에서 세포용해 활성이 최대화되기 때문에 다른 싸이올 활성 독소와 차이점도 가진다.^[2]

pH 5.5에서 활성이 최대가 되므로 LLO는 L. monocytogenes를 탐식한 세포의 산성 파고솜(평균 pH ~5.9) 내에서 선택적으로 활성화된다.^[3] LLO가 파고솜을 용해하고 파괴한 후 세균은 세포질로 빠져나가 세포 안에서 성장할 수 있다. 파고솜에서 탈출한 이후 독소는 세포질에서는 거의 활성을 가지지 않는다.

또한 LLO는 L. monocytogenes가 감염된 세포의 원형질막을 손상시키지 않고 식세포에서 세포질로 탈출할 수 있도록 한다. 세포 안은 보체계나 항체 와 같은 세포 바깥의 면역계 요소들로부터 보호되므로 세균이 생존하는 데에 유리하다.

또 다른 기전으로 LLO는 L. monocytogenes가 숙주 세포로 들어가기 전에 감염 초기 단계에서 히스톤 H3의 탈인산화와 히스톤 H4의 탈아세틸화를 유발한다.^[4] 구멍을 만드는 활성은 히스톤 변형을 일으키는 데 관여하지 않는다. 히스톤의 변화는 염증 반응에 관여하는 단백질을 암호화하는 유전자의 하향조절을 일으킨다. 따라서 LLO는 L. monocytogenes에 대한 숙주 면역 반응을 뒤엎는 데 중요할 수 있다.^[4]

PEST 유사 서열은 LLO에 존재하며 서열이 결여된 돌연변이체는 숙주 세포를 용해시키지 못하기 때문에 이 서열이 독소의 독성에 필수적인 것으로 여겨진다.^[5] 그러나 단백질 분해에서 PEST가 필요하다는 사실과는 반대로 PEST 유사 서열이 LLO 분해를 증가시키기보다는 세포질에서 LLO 생산을 조절할 수 있다는 근거도 있다.^[6]

표현의 규제

LLO는 LIPI-1이라는 병원성 섬의 일부인 hly 유전자에 의해 암호화된다.^[7] LIPI-1 내의 L. monocytogenes의 다른 독력인자 뿐만 아니라 hly의 전사는 prfA 유전자에 의해 암호화된 단백질에 의해 활성화된다. prfA는 PrfA 온도조절기 UTR 요소에 의해 온도가 조절되어, prfA의 번역은 37°C에서 최대로 발생하고 30°C에서는 거의 발생하지 않는다.^[8] 37°C는 정상 체온 범위 내에 있으므로 PrfA 단백질, 리스테리오라이신 O, 그 외 PrfA에 의해 조절되는 기타 독성 인자는 L. monocytogenes가 숙주(사람)에 있을 때만 생성된다.

의료 분야 적용

리스테리오라이신 O는 발현하고 유레이스 C는 결핍된 결핵균에 대한 재조합 BCG 백신이 개발 중이다. ΔureC hly+ rBCG 백신은 향상된 항원제시 기능으로 인해 원래 BCG 균주보다 훨씬 더 높은 보호 효과를 나타낸다. 리스테리오라이신은 파고솜에 구멍을 만들고 세균이 세포질로 빠져나갈 수 있도록 하여 제1형과 제2형 주조직 적합성 복합체에 항원을 제시하고 CD8+와 CD4+ T세포를 각각 활성화할 수 있다. 유레이스는 암모니아를 생성하여 리스테리오라이신 활성을 억제하는 염기성 환경을 만들기 때문에, 최적의 산성 pH를 만들기 위해 녹아웃된다.^[9]