Type-I Interferons의 유도를 위한 Mitochondrial antiviral-signaling protein(MAVS)의 구조 연구 = Structure research of MAVS for inducing Type-I Interferons

국문 초록 (Abstract)

국문 요약

배경: 세포는 외부 병원체가 침입하면 pathogen recognition receptors(PRRs)가 병원체의 특정한 motifs인 pathogen-associated molecular patterns(PAMPs)를 인식하여 type-I interferons(Type-I IFNs) 분비기전을 유발한다. 그 중 PRRs의 하나인 RIG-I like recepters(RLRs)는 세포 내부에 존재하는 viral RNA를 인식하여 type-I IFNs을 생성하기 위한 signaling pathway를 형성한다. 이때 가장 중요한 과정이 mitochondrial antiviral-signaling protein(MAVS)를 활성화 하는 것이다. MAVS는 활성화된 RLRs로부터 신호를 전달받아 그 하위 protein에게 type-I IFNs 분비 신호를 전달하는 adapter protein이다. MAVS의 구조는 크게 caspase activation and recruitment domain(CARD)와 proline-rich regions(PRRs), transmembrane domain(TMs)으로 구성된다. 이들을 제외한 나머지 가운데 부분은 STEM(아미노산 174-513)이라 부른다. 기존 논문들에 의해 3가지 도메인의 기능은 잘 알려진 상태지만 STEM의 기능에 대해서는 명확히 규명이 되지 못하였다.

목적: 본 연구에서는 STEM truncated MAVS mutants를 사용하여 type-I IFNs중 하나인 IFN-β 생성에 중요한 STEM의 특정 motifs를 규명하고자 하였다. 더 나아가 IFN-β의 분비에 중요한 STEM motifs와 상호작용 하는 regulators의 존재를 파악하고자 하였다.

결과: STEM truncated MAVS mutants의 transfection 결과 STEM 100-182와 417-477 motifs는 각각 NF-κB, IRF3 활성에 중요한 motifs라는 것을 규명하였다. 또한 IFN-β의 분비는 NF-κB 보다 IRF3에 더 영향을 받는 것으로 규명된다. 기존 논문과 실험 결과를 바탕으로 활성화 되지 않은 MAVS는 101-285, 477-508 motifs에 의해 IFN-β의 분비가 억제되는 것을 증명하였다. 이것을 MAVS의 autoinhibitory mechanism이라 부른다.

결론 : 본 연구에서 IFN-β 활성에 필수적인 STEM의 특정 motifs와 이와 상호작용하여 NF-κB와 IRF3의 활성을 조절하는 다양한 regulators를 조사하였다. 100-182 motif와 상호작용 하여 NF-κB에 활성에 영향을 미치는 regulators는 TRAF2/6, DDX3, eEFlBγ가 있다. 417-471 motif와 상호작용 하여 IRF3 활성에 영향을 미치는 regulators는 TRAF3/5/6, WDR5, MIB2, STING이 있다. PLK1은 MAVS와 상호작용 하기 위해 100-182, 417-471 motifs가 둘 다 관여하는 것으로 드러났다. 본 연구결과는 MAVS로 인한 IFN-β를 정밀하게 조절할 수 있는 배경지식이 될 것이며, 더 나아가 내재면역에 관련된 신약개발을 포함한 다양한 분야에 배경지식이 될 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Abstract

Background: When animal cells were infected in pathogens, type-I interferons(Type-I IFNs) secretory mechanism begins by interacting pathogen recognition receptors(PRRs) with pathogen-associated molecular patterns(PAMPs) which is motifs included in pathogens. The one of PRRs, RIG-I like recepters(RLRs), recognizes viral RNA present in the cells and forms a signaling pathway to generate type-I IFNs. At this time, the most important process is to activate mitochondrial antiviral-signaling protein(MAVS). MAVS is an adapter protein that transfers downstream signals from activated RLRs to secrete type-I IFNs. MAVS largely contains caspase activation and recruitment domain(CARD), proline-rich regions(PRRs) and transmembrane domain(TMs). Except CARD, PRRs and TMs, the remaining middle part calls STEM(174-513 amino acid).Based on literatures, although function of the 3 domain is well-known based on literatures, the function of STEM has not been clearly identified.

Purpose: In the study, STEM truncated MAVS mutants were used to identify specific motifs of STEM, which is important in the generation of type-I IFNs. Furthermore, we investigated the presence of regulators interacting with the specific STEM motifs.

Result: Transfection of STEM truncated MAVS mutants revealed that STEM 100-182 and 417-477 motifs are important motifs for NF-κB and IRF3 activity, respectively. In addition, secretion of IFN-β revealed to be more affected by IRF3 than NF-κB. Based on the existing literatures and experimental results, MAVS which was not activated proved that the activity of type-I IFNs is inhibited by 101-285, 477-508 motifs. This is called the autoinhibitory mechanism of MAVS.

Conclusion: In the study, various regulators that interact with specific motifs of STEM essential for IFN-β activity and regulate the activity of NF-κB and IRF3 have been investigated. Regulators that interact with 100-182 motifs and affect activity on NF-κB are TRAF2 / 6, DDX3, and eEFLBγ. Regulators that interact with 417-471 motifs and affect IRF3 activity are TRAF3 / 5/6, WDR5, MIB2, and STING. PLK1 has been shown to involve both 100-182 and 417-471 motifs to interact with MAVS. This study will be a background knowledge to precisely control type-I IFNs by MAVS, and it is expected to be a background knowledge in various fields involving development of new drug related to innate immunity.

목차 (Table of Contents)

• 차 례
• 국문요약 i
• 차 례 iii
• 표 차례 iv
• 그림 차례 v
• 서론 1
• 연구대상 및 방법 18
• 결과 23
• 고찰 39
• 참고문헌 47
• 영문요약 56