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[BRIC View 리뷰논문요약]

소포제 자가포식: 품질 관리와 소포체의 분해

지창훈(서울대학교 의과대학 의과학과 단백질대사의학연구센터)

요약문

소포체는 단백질 접힘, 처리, 전달, 세포 전사와 이온 저장을 포함한 다양한 필수적인 기능을 담당하는 세포 내 최대 크기의 소기관이다. 이러한 기능을 제대로 수행하기 위해 소포체의 분해는 끊임없이 일어나며, 스트레스 상황에서는 더더욱 그렇다. 소포체의 품질 관리는 유비퀴틴-프로테아좀 시스템과 소포체-자가포식으로 매개된다. 소포체 자가포식을 매개하는 어댑터 분자들의 발견을 통해 소포체-자가포식의 메커니즘과 생체 내 중요성을 규명해왔다. 이 리뷰에서는 다양한 종류의 소포체-자가포식 패스웨이들과 아직 불완전하게 규명된 해당 기전과 조절데 대해서 설명한다.

Key Words: 소포체-자가포식(ER-phagy), 거대자가포식(macroautophagy), 선택적 자가포식(selective autophagy), 소대 자가포식(microautophagy), 소포체 보관 질환(ER storage diseases)

본 자료는 ER-Phagy: Quality Control and Turnover of Endoplasmic Reticulum. Trends Cell Biol. 30(5), 384-398 (2020).의 논문을 한글로 번역, 요약한 자료입니다.

[목  차]

1. 유비퀴틴-프로테아좀 시스템과 소포체-자가포식으로 분해되는 소포체

2. 거대-소포체-자가포식

3. 소대-소포체-자가포식

4. 다른 종류의 소포체-자가포식

5. 소포체 자가포식 측정 방법

6. 결론과 전망

그림 1. 다양한 소포체-자가포식의 기전.

소포체와 내부 물질/기질들이 리소좀에 전달되는 방식에 따라 구별되는 다양한 소포체-자가포식의 기전을 나타내는 모식도.

1. 유비퀴틴-프로테아좀 시스테모가 소포체-자가포식으로 분해되는 소포체

소포체는 세포 내 제일 큰 소기관이고 단백질 접힘/처리/전달, 지질과 스테로이드 합성, 칼슘 보관과 독성 제거와 같은 다양한 기능을 수행한다. 다른 세포 내 소기관들과 같이 소포체 또한 일정한 분해와 재합성을 통해 항상성을 유지한다. 소포체 막단백질과 막지질은 ~3-5일마다 분해 및 재합성이 된다. 이러한 일정한 주기의 기본적 분해/재합성뿐만 아니라 스트레스 상황에서 더 활성화되는 회전율을 통해 소포체 내 단백질 품질 관리와 소포체 항상성을 유지한다.

세포 내 분해 기전은 크게 유비퀴틴-프로테아좀 시스템과 자가포식으로 구별된다. 분비되는 단백질이나 세포막 단백질은 합성되는 도중이나 후에 소포체로 투입되어 원래 구조로 접한다. 이 과정 중에서 폴리펩티으 사슬을 흔히 접히지 않거나 잘못 접히는 경우가 발생한다(돌연변이 단백질이라면 더더욱 그렇다). 이러한 접히지 않거나 혹은 잘못 접힌 단백질들의 소포체 내 축적을 막기 위해 세포는 "소포체-관련 단백질 분해(ER-associated degradation; ERAD)"라는 기전을 통해 이 단백질들을 다시 세포질/시토졸로 전달하여 유비퀴틴-프로테아좀 시스템으로 분해한다. 이러한 ERAD의 기질을 단백질로 제한되어 있으나, 자가포식은 단백질 응집체와 막기질을 포함한 소포체 자체의 부분도 분해가 가능하다. 자가포식으로 매개된 소포체의 분해는 소포체-자가포식으로 불리며, 위상적으로 다양하게 분류된다. 거대-소포체-자가포식(macro-ER-phagy)은 소포체의 부분/조각/파편들을 오토파고좀(autophagosome)으로 둘러싸고 리소좀의 융합을 통해 분해시킨다. 소대-소포체-자가포식(micro-ER-phagy)은 리소좀 막이 소포체의 일부분을 '꼬집듯이' 분리시켜 직접 리소좀 내로 전달 및 분해한다. 추가적으로, 리소좀들은 소포체에서 유래된 소공포체(ER-derived vesicle)와 직접적으로 융합하여 이들을 분해시킬 수도 있다. 이 리뷰에서는 이러한 다양한 소포체-자가포식 기전과 역할, 소포체-자가포식의 측정 방법과 해결되지 않은 질문들에 대해서 다룬다.

...................(계속)

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