final_2022_21번

21번

발문

SUN–KASH protein complexes 돌연변이로 Emery Dreifuss muscular dystrophy가 발생하는데, 이 두 단백질이 어떤 cytoskeleton과 어떤 방식으로 연관이 되어 이 질병이 발생하는가? (4점)

관련 내용

• SUN-KASH protein complexes
• 200_Intermediate filaments_MOC

해설

SUN 단백질과 KASH 단백질은 함께 LINC(LINker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton) complex를 형성하여 핵 내부의 세포골격(핵 라미나)과 세포질의 세포골격을 물리적으로 연결하는 역할을 한다. SUN 단백질은 내핵막(inner nuclear membrane)에 위치하며, 핵 내부에서 nuclear lamina를 구성하는 lamin(type V intermediate filament)과 결합한다. KASH 단백질(nesprin 계열)은 외핵막(outer nuclear membrane)에 위치하며, 세포질 쪽으로는 actin filament, microtubule, 그리고 intermediate filament(desmin, vimentin 등)와 연결된다. SUN과 KASH 단백질은 perinuclear lumen에서 직접 결합하여 핵막을 가로지르는 복합체를 완성한다.

Emery-Dreifuss muscular dystrophy(EDMD)는 SUN 또는 KASH domain 단백질(주로 nesprin-1, nesprin-2)의 돌연변이로 LINC complex 기능이 소실될 때 발생한다. LINC complex가 정상적으로 기능해야 핵이 세포 내 적절한 위치를 유지하고, 외부의 기계적 자극이 핵 내부로 전달되어 유전자 발현이 조절된다. 특히 골격근과 심근 세포는 수축 시 반복적으로 강한 기계적 스트레스를 받는데, LINC complex가 손상되면 핵이 이 스트레스를 견디지 못하고 구조적으로 손상된다. 또한 desmin 중간섬유가 sarcomere와 핵을 연결하는 구조도 LINC complex를 통해 이루어지는데, 이 연결이 끊어지면 근육 세포의 기계적 통합성이 무너진다. 그 결과 근육 위축(muscular dystrophy)이 진행되고, 심장에서는 전도 이상 및 심근병증이 동반되는 EDMD의 특징적인 임상 양상이 나타난다.

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