Protein Misfolding and Trafficking Disorders
단백질의 잘못된 접힘(misfolding), 세포 소기관 생합성 결함, 또는 막 지질 수송 이상으로 인해 발생하는 유전 질환들이다. 각 질환은 특정 세포 소기관의 기능과 직접 연결되어 있어, 세포 생물학 연구 모델로도 중요하게 활용된다.
Zellweger Syndrome
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 병태생리 | PEX gene mutation → peroxisome assembly 장애, 효소 import defect → β-oxidation 및 plasmalogen synthesis 소실 |
| 임상적 결과 | 심한 neurological defect, hepatomegaly, renal cyst, 두개안면 이상 → 영아기 multi-organ failure로 조기 사망 |
| 분자 기전 | PEX mutation → peroxisome protein targeting 장애 → VLCFA (very-long-chain fatty acid) accumulation |
| 임상적 의의 | 대표적 Peroxisome Biogenesis Disorder (PBD); lipid metabolism 및 neurodevelopment 연구 모델 |
→ 상세 기전: Protein import into Peroxisome — Zellweger Syndrome
Cystic Fibrosis (CF)
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 병태생리 | CFTR gene mutation → chloride channel dysfunction → chloride transport defect → 점액 점도 증가 |
| 임상적 결과 | chronic lung infection, bronchiectasis, pancreatic insufficiency, 흡수장애, 성장장애, 남성 불임 (vas deferens absence) |
| 분자 기전 | 가장 흔한 돌연변이: ΔF508 → 단백질 misfolding → ER retention → ion imbalance → mucociliary clearance defect |
| 임상적 의의 | 전형적 single-gene disorder 모델; CFTR modulators (ivacaftor, lumacaftor)로 표적 치료 가능 |
CFTR 단백질 자체가 chloride channel이며, ΔF508 돌연변이는 단백질이 ER에서 올바르게 접히지 못하게 만든다. ER quality control 시스템이 이를 감지하여 단백질을 분해하므로 channel이 세포막에 도달하지 못한다.
Lysosomal Storage Diseases (LSDs)
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 병태생리 | Lysosomal enzyme deficiency → 기질 분해 장애 → 특정 substrate의 lysosome 내 accumulation |
| 임상적 결과 | organomegaly (간, 비장), neurological defect, 발달 지연, 점진적 multi-organ damage |
| 분자 기전 | hydrolase 또는 trafficking protein mutation. 예: Gaucher disease (β-glucocerebrosidase deficiency), Tay–Sachs disease (HexA deficiency) |
| 임상적 의의 | 일부 질환에서 ERT (Enzyme Replacement Therapy) 가능; 세포 trafficking & metabolism 연구 모델 |
Lysosome의 기본 역할(세포 내 소화 기관)에 대해서는 Lysosome 참조.
Scott Syndrome
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 병태생리 | Phospholipid flippase defect → PS (phosphatidylserine) translocation 억제 → 응고인자 복합체 형성 장애 |
| 임상적 결과 | Thrombin generation defect → 출혈 경향, 수술·외상 후 prolonged bleeding |
| 분자 기전 | ATP-dependent flippase mutation → phospholipid asymmetry loss, 일부 immune activation defect |
| 임상적 의의 | Defective flippase activity → 응고장애·면역이상; ER–mitochondria lipid transfer defect → 신경퇴행성 질환 (Alzheimer’s, Parkinson’s)과 관련 |
정상적으로 PS는 plasma membrane의 세포질 쪽 leaflet에 국한되어 있다가, 혈액 응고 시 외부 leaflet으로 이동하여 응고인자 복합체의 결합 부위를 제공한다. Flippase 결함으로 이 비대칭성이 유지되지 못하면 응고 신호 전달이 불가능해진다. 막 인지질 비대칭성 원리는 Asymmetry of the lipid bilayer 참조.