정상의 세포보호 활성 및 저하된 항응고 활성을 지닌활성화 단백질 Ｃ 변이체 document_id A220623041369

단백질 C 는 비타민 K-의존형 세린 프로테아제 응집 인자 종류의 한 성분이다. 단백질 C 는 본래 항응고 활성 및 프로피브리노겐화(profibrinolytic) 활성이 확인되었다. 혈액을 순환하는 단백질 C 는 복잡한 자연 피드백 메카니즘을 통하여 혈액 응고를 조정하기 위해 단백질 분해 활성을 필요로 하는 비활성 지모겐(zymogen) 이다. 인간 단백질 C 는 일차적으로 461 아미노산의 단일 폴리펩티드로서 간 속에서 만들어진다. 이 선구체 분자는 그 뒤 (i) 42 아미노산 신호 서열의 분열, (ii) 155번 위치의 리신 잔사물 및 156번 위치의 아르기닌 잔사물의 단일 사슬로부터 단백질 분해에 따라 분해되어 2개 사슬을 생성하는 것 (예, 디술파이드 결합에 의해 262개 아미노산 잔사물의 세린 프로테아제-함유 중사슬에 부착된 155개 아미노산 잔사물의 경사슬), (iii) 경사슬의 처음 42개 아미노산에 밀집된 글루탐산 잔사물의 카르복실화에 따라 9개의 감마-카르복시글루탐산(Gla) 잔사물을 형성하는 것, 및 (iv) 4개 위치 (1개는 경사슬 내에 다른 3개는 중사슬 내에 있음)에서의 글리코실화 반응에 의해 후번역(post-translation) 변형된다. 중사슬은 Asp257, His211 및 Ser360 의 세린 프로테아제 트리아드(triad)를 함유한다. 세포외 프로테아제의 대부부의 다른 지모겐 및 응집 인자와 마찬가지로, 단백질 C 는 지모겐 및 효소를 조정할 수 있는 N-말단 확장체 및 삽입체를 가진 키모트립신계열의 코어 구조를 갖는다. 상피 조직 성장 인자(EGF)와 유사하게 아미노산 서열에 두개의 영역(domain)이 존재한다. 인간, 원숭이, 생쥐, 래트, 햄스터, 토끼, 개, 고양이, 염소, 돼지, 말 및 소에 있어서 단백질 C의 아미노산 서열 및 뉴클레오티드의 적어도 일부는 인간 단백질 C의 돌연변이체 및 다형질체와 더불어 공지되어 있다 (유전자은행 수탁번호 P04070 참조). 기타의 인간 단백질 C 의 변이체는 다양한 생물학적 활성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 단백질 C 의 활성 작용은 (키모트립신 번호 부여시) 중사슬 15번 위치의 아르기닌 잔사물 및 16번 위치의 류신 잔사물 사이의 장소에서 작용하는 트롬빈에 의해 매개된다 (Kisiel, J.Clin. Invest., 64:761-769, 1976; Marlar et al., 59:1067-1072, 1982; Fisher et al. Protein Science, 3:588-599, 1994). 그 외의 단백질로서, Xa 인자(Haley et al., J. Biol. Chem., 264:16303-16310, 1989), 러셀의 바이퍼 베놈(Russell's viper venom) 및 트립신(Esmon et al., J.Biol. Chem. 251:2770-2776, 1976) 등도 효소적 분열을 거치고 비활성 단백질 C 를 이것의 활성 형태로 전환시키는 것으로 공지되었다. 트롬빈은 상피세포의 표면에서 막-결합 트롬빈 수용체인 트롬보모둘린(thrombomodulin)에 결합하여 이것의 엑소사이트(exosite)(I)를 통해서 트롬빈의 전구응집 활성을 차단하고 이것의 항응고성을 개선, 예컨대, 단백질 C 를 활성화 시킨다. 항응고제로서, 보조인자 단백질 S의 도움을 받는 활성화 단백질 C(APC)는 트롬빈 형성을 지속시키는 고유의 응집 경로에 필요한 활성화 보조인자 펙터(Va) 및 펙터(VIIIa)를 분열시켜 비활성화 보조인자 펙터(Vi) 및 펙터(VIIIi)를 제공한다 (Esmon et al., Biochim. Biophys. Acta., 1477:349-360, 2000a). 트롬빈/트롬보모둘린 착체 매개의 단백질 C의 활성은 단백질 C가 상피세포 단백질 C 수용체(EPCR)에 결합할 때 촉진되며, 단백질 C 를 상피세포막 표면에 국지화시킨다. EPCR 과 착제를 형성할 때, APC 항응고 활성이 저해된다; APC 는 EPCR 로부터 분리될 때 특히, 활성 혈소판이나 상피세포막 상의 음으로 하전된 인지질에 결합했을 경우 항응고 활성을 발현한다. 단백질 C 경로의 성분들은 항응고 활성 뿐만 아니라 항-염증성 작용에도 기여한다 (Griffin et al., Sem. Hematology, 39:197-205, 2002). 최근 렉틴-유사 영역에 기인하는 것으로 밝혀진 트롬보모둘린의 항-염증 효과는 뉴트로필-매개 조직 손상으로부터 생쥐를 보호할 수 있다 (Conway et al., J. Exp. Med. 196:565-577, 2002). 세포 주기 조정에 수반된 뮤린 센트로조말(centrosomal) 단백질 CCD41 또는 센트로사이클린은 제1 N-말단의 31개 아미노산이 부족한 뮤린 EPCR 로 규정된다 (Rothbarth et al., FEBS Lett., 458:77-80, 1999; Fukodome and Esmon, J. Biol. Chem., 270:5571-5577, 1995). EPCR 은 구조적으로 MHC 제1종/CD1계열 단백질과 구조적으로 동종성이며 이들의 대부분은 염증 과정에 영향을 준다. 이 동종성은 EPCR 의 기능이 APC나 단백질 C 를 상피세포막에 국지화시키는 능력에 한정되는 것이 아니다 (Oganesyan et al., J.Biol.Chem., 277:24851-24854, 2002). APC 는 비비(baboon)에 있어서, 대장균 주입에 의한 치사적 영향에 대한 EPCR-의존적 예방 효과를 제공하고 (Taylor et al., Blood, 95:1680-1686, 2000) 또한 사이토킨 전구염증성 사이토킨 생산을 하향 조정하고 각종 모델에 있어서 조직 인자 발현 또는 혈압을 적절하게 변화시킬 수 있다 (Shu et al., FEBS Lett. 477:208-212, 2000; Isobe et al., Circulation, 104:1171-1175, 2001; Esmon, Ann. Med., 34:598-605; 2002). 염증이란 상처 및 감염에 대한 신체 반응이다. 염증에 동반되는 3가지 주요 현상은: (1) 상처 또는 감염 부위로의 혈액 공급 증가; (2) 상피세포의 수축력에 의해 실현될 수 있는 모세관 투과성의 증가; 및 (3) 모세관으로부터 주변 조직으로의 백혈구의 이동이다 (이하, 세포 여과라 함) (Roitt et al., Immunology, Grower Medical Publishing, New York, 1989). 다수의 심각한 임상적 조건이 인간에게 있어서 후술하는 염증 과정을 수반한다. 예를 들면, 복수개의 경변(MS)은 중추신경계의 염증성 질환이다. MS 에서, 순환하는 백혈구는 염증이 있는 뇌 상피 및 손상입은 미엘린을 여과함으로써, 손상된 신경 전달 및 마비라는 결과를 가져온다 (Yednock et al., Nature 366:63-66(1992)). 전신성 홍반성 낭창(SLE)은 자기 항원 지향성 항체에 의해 야기된 조직 손상을 특징으로 하는 자기면역 질환이다. 다양한 기관에서, 항원에 결합된 자기-항체는 보체 매개형 및 염증성 세포 매개형 손상을 유도한다 (Theofilopoulos, A.N., Encyclopedia of Immunology, pp. 1414-1417 (1992)). APC 는 항응고 및 항염증 활성 뿐만 아니라 항-세포사멸 활성도 갖는다. EPCR 은 특정 세포에서, 프로테아제 활성화된 수용체-1(PAR-1)의 APC 가 EPCR-의존적이므로, APC의 항-세포사멸 활성에 대한 필수 보조인자로 밝혀졌다 (Riewald et al., Science, 2296:1880-1882, 2002; Cheng et al., Nat. Med., 9:338-342, 2003; Mosnier and Griffin, Biochem. J., 373:65-70, 2003). APC 는 또한 NFκB 서브유닛의 발현을 조절함으로써 체외에서 상피 세포에 대한 스타우로스포린-유발 세포사멸을 억제하는 잠재적 능력을 갖고 있는 것으로 밝혀졌다 (Joyce et al., J. Biol. Chem., 276:11199-11203,2001). 인간의 제대 혈관 상피세포(HUVEC) 내의 스타우로스포린-유발 세포사멸 및 종양 괴사 인자-α- 매개의 HUVEC 손상은 전사적 프로파일화에 근거한 것으로서, APC 처스타우로스포린-유래의 세포사멸은 NFκB 신호전달을 APC 가 억제함으로써 접착 분자들의 하향 조정을 야기한다는 사실을 제시한다 (Joyce et al., supra, 2001). APC 의 항-세포사멸 유전자 (예, Bc12-관련 단백질 A1 또는 Bcl2A1,세포사멸 억제자 1 또는 clAP1, 상피의 질산 산화물 합성효소 또는 eNOS 등)는 스타우로스포린 모델의 세포사멸에 있어서, APC 의 항-세포사멸 작용에 연계된 메카니즘으로 해석되어 왔다. APC 는 심각한 패혈증 환자에 있어서 모든 원인의 28일-사망율을 19% 감소시키는 탁월한 능력을 가진 반면에 (Bernard et al., New Engl. J. Med. 344:699-709, 2001a), 안티트롬빈(III) 및 재조합체 TFP1 같은 항응고 효능의 약제는 유사한 상(III) 임상 실험에서 상기의 능력을 갖지 못했다 (Warren et al., JAMA, 286:1869-1878, 2001; Abraham et al., Crit. Care Med., 29:2081-2089). 이 차이는 최근에 개시된 APC의 항-세포사멸 활성 및 이의 항염증 활성에 관한 내용으로부터 설명할 수 있다. 패혈증 치료에 관하여 APC 에 대한 성공적인 임상 실험은 항-세포사멸 또는 항염증 활성을 매개하는 직접적인 세포 영향에 관한 것이다. APC의 유익한 효과에 관한 수많은 체내 연구 문헌에도 불구하고, 세포에 대한 APC 의 직접적인 항염증 및 항-세포사멸 효과를 설명하는 분자 메카니즘에 관한 정보는 제한적이다. APC 는 항염증 및 세포 생존 유전자에 대한 우수한 효과와 더불어, 인간 제대 혈관 상피세포(HUVEC)의 유전자 발현을 직접적으로 조정할 수 있다 (Joyce et al., supra, 2001; Riewald et al., supra, 2002). Riewald 등은 특정 세포에 대한 APC의 직접적인 영향이 PAR-1 및 EPCR 을 필요로 한다는 사실을 입증했으나(Riewald et al., supra, 2002), APC 의 기능적 활성과 PAR-1-신호 간의 관계에 대한 데이타는 제공하지 못했다. Xigris(Eli Lilly 0026# Co.)과 유사한 재조합 활성 단백질 C(rAPC)는 심각한 패혈증 치료용으로 승인 받은 것으로서 때로는 다른 바람직한 분야에 응용되기도 한다. 그러나, 임상 연구 결과 APC 치료는 심각한 출혈의 위험이 증가하는 것이 밝혀졌다. 이러한 출혈의 위험 증가는 APC 치료법의 큰 제약 요인이 된다. 패혈증에 대한 APC의 효과를 이것의 항염증 및 세포 생존 활성 때문이라고 할 수 있다면, 유리한 항-세포사멸 또는 세포보호 활성을 지속 유지함과 동시에, 낮은 항응고 활성을 갖는 화합물이 필요하다.