Mycobacteria는 외부 환경을 인지하고 반응하여 변화된 환경에 효율적으로 적응하기 위해 신호전달경로를 통해 신호인지, 신호전달, 반응의 3가지 과정을 거친다. Mycobacteria에서 발견된 AC는 class III로 분류되며, ATP로부터 cAMP를 합성하는 촉매로 작용한다. mycobacteria에서 발견되는 결핵균을 포함한 AC에 대한 지금 까지의 연구결과와 최근 제시된 cAMP과 결핵균의 숙주 내의 감염과 생존 기전과의 관계에 대해 연구 할 것이다.
<h1>서 론</h1> <p>병원균을 포함하여 생물체가 환경 내에서 효율적으로 생존하기 위해서는 외부의 환경을 인지하고 반응하여 변화된 환경에 효율적으로 적응을 해야한다. 이 과정은 신호전달경로 (signal transduction pathway)를 통해서 이루어지며, 신호전달경로는 신호인지(signal reception), 신호전달(signal transduction), 그리고 반응(response)의 세가지 과정으로 이루어진다. 신호인지는 빚과 같은 물리적 신호와 화학적 신호분자 (ligand)에 특이적으로 결합하는 수용체(receptor)에 의해 이루어지는데 대부분의 수용체는 세포막에 위치하여 외부의 신 호를 인지한다. 많은 신호분자(1차신호)들은 세포막을 자유롭게 통과하지 못하기 때문에 신호를 세포 내부의 신호전달 관련 분자(kinase, transcription factor, ion channel 등)에 직접 전달해줄 수가 없다. 신호전달경로에서 외부의 신호를 받아 세포 내부의 신호전달 관련 분자의 활성을 조절하는 기능을 하는 작은 분자를 이차전달자(secondary messenger)라 한다. 이차전달자로 기능을 하는 대표적인 분자는 \( 3^{\prime}, 5^{\prime}-\mathrm{cyclic} \mathrm{ad-} \) enosine monophosphate (cAMP)로 adenylyl cyclase (AC)에 의해서 \( \mathrm{ATP} \) 로부터 합성된다.</p> <p>\( \mathrm{AC} \) 는 반응을 촉매하는데 있어서 금속이온 의존적인 방식으로 \( \mathrm{cAMP} \) 를 합성한다. \( \mathrm{AC} \) 는 아미노산 서열을 바탕으로 총 6개의 class (I-VI)로 분류될 수 있다. 이 중 mycobacteria에 존재하는 \( \mathrm{AC} \) 들은 진핵생물에서 발견되는 \( \mathrm{AC} \) 와 단백질 1차구조가 비슷한 class III로 분류된다.</p> <p>현재까지 mycobacteria의 AC 유전자는 Mycobacterium avium에서 12개, M. leprae에서 4개, M. marinum에서 31개, M. smegmatis에서 10 개, \( M \). tuberculosis에서 16 개가 밝혀졌다. 본 총설은 결핵균을 포함하는 mycobacteria에서 발견되는 \( \mathrm{AC} \) 에 대해 지금까지 보고된 내용과 최근에 제시된 \( \mathrm{cAMP} \) 와 결핵균의 숙주 내의 감염과 생존 기전과의 관계에 대해 다룰 것이다.</p> <h1>Adenylyl cyclase 분류</h1> <p>\( \mathrm{AC} \) 는 촉매 도메인(catalytic domain)의 1 차구조를 바탕으로 최근까지 총 6개 class로 분류가 되었고 서로 다른 class에 속하는 \( \mathrm{AC} \) 간에는 단백질 1 차구조의 유사성이 없다. Class III에 속하는 \( \mathrm{AC} \) 는 고등식물을 제외한 진핵생물과 원핵생물 모두에서 발견되는 일반적인 형태의 \( \mathrm{AC} \) 이고, 나머지 5 class에 속하는 \( \mathrm{AC} \) 는 일부의 세균에서만 발견된다.</p> <h2>Class |</h2> <p>\( \mathrm{AC} \) 로는 처음으로 발견된 class I AC (enterobacterial AC)는 Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Erwinia chrysanthemi, Proteus mirabilis, Yersinia pestis 등과 같은 장내세균과 Aeromonas hydrophila, Haemophilus influenzae, Pasteurella multocida, Vibrio cholerae에서 발견되었다. 이들은 분해대사물 억제(catabolite repression)나 병원성(virulence) 발현과 같은 과정에 관여한다. 그 중 \( \mathrm{E} \). coli의 \( \mathrm{AC} \) 는 아미노말단에 촉매 도메인이, 카복실말단에는 조절 도메인(regulatory domain)으로 구성되어 있는 분자량 \( 97 \mathrm{kDa} \) 인 monomer 형태를 하고 있다. E. coli의 \( \mathrm{AC} \) 는 cyaA 유전자에 인코딩되어 있는데, glucose가 고갈되면 활성화된다. Class I AC의 3차원 구조는 아직까지 밝혀지지 않았다.</p>