느타리버섯은 잦은 갈반병으로 인해 농가에 큰 피해를 주고 있는데, 갈반병은 톨라신에 의해 발생하며 \(\ 1,985 \mathrm{Da} \)은 lipodepsipeptide로 비선택성 이온통로가 되어 세포의 삼투압 교란을 일으켜 세포를 사멸시킨다. 톨라신의 세포독성은 용혈활성을 통해 신속하게 측정하는 방법이 광범위하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 \( \mathrm{Gd}^{3+} \)이 적혈구 막에 생성된 톨라신 이온통로를 저해하여 용혈활성을 억제한다는 사실을 발견했으며, 이에 대한 특성을 조사하였다.
<h1>가돌리니움 이온에 의한 톨라신 용혈활성의 농도의존적 억제</h1> <h2>서 론</h2> <p>다양한 버섯 중에서 느타리버섯은 국내에서 상업직으로 가장 활발히 재배되고 유통되는 버섯으로, 주요 영양성분은 물론 항암 및 향균 물질을 포함하고 있어 국제적으로도 많은 소비가 이루어지고 있다. 느타리버섯은 전문적인 농가에서 재배되나,버섯의 자실체 표면에 갈색 반점이 생성되는 갈반병의 잦은 발병으로 농가는 큰 피해를 입로 있다. 이 병은 한번 발생하면 재배단지 전체에 빠르게 퍼질 수 있어 버섯 재배를 어렵게 하는 가장 큰 원인중의 하나이다. 갈반병은 세포막을 파괴하는 세균독소인 톨라신(tolaasin)에 의해 발생하며, 톨라신은 Pseudomonas tolaasii 병원균이 합성하여 분비하는 \(\ 1,985 \mathrm{~Da} \)은 lipodepsipeptide로, 펩티드 단량체 분자가 중합체를 형성하며 버섯의 표면 세포막에 pore를 만들고, 이는 비선택성 이온통로가 되어 세포의 삼투압 교란을 일으켜 세포를 사멸시킨다.</p> <p>톨라신의 세포독성은 세포의 원형질막에 pore들 헝성하는 특성을 이용하여 쥐의 적혈구를 이용한 용혈활성으로 빠르게 측정하는 방법이 널리 쓰인다. 톨라신의 이온통로 형성 및 세포파괴는 Hg2+, Cd2+과 같은 중금속 이온과 \( \mathrm{Zn}^{2+} \) 와 \( \mathrm{Ni}^{2+} \) 등 \(\ 2 \)가 양이온에 의해 저해됨이 확인되었고, 각 성분의 작용기작이 확인 또는 제안되었다. Gadolinium은 원자번호 \(\ 64 \) 번의 Lanthanide이며 수용액에서 \(\ 3 \)가 양이온으로 존재한다. 이온반지름은 \( 0.938 \mathrm{~A} \)로 \( \mathrm{Zn}^{2+}(0.74 \mathrm{~A}) \) 와 \( \mathrm{Ni}^{2+}(0.69 \mathrm{~A}) \) 보다 크다. \( \mathrm{Gd}^{3+} \)은 물리적인 자극에 의해 활성화된 MSC (mechanosensitivion channel)늘 저해함이 보고되었으나 작용기작은 명확하게 밝혀지지 않았다. Millet과 Pickard는 식물에서 최로로 \( \mathrm{Gd}^{3+} \) 의 \( \mathrm{MSC} \) 차단효과들 확인하였으며, 전기생리학적 연구를 통하여 식물뿐만 아니라, 곰방, 박테리아, 동물세포에서도 억제 효과가 관찰되었다. Yang과 Sachs의 연구는 Xenopuoocytes에서 \( \mathrm{Gd}^{3+} \) 이 \( \mathrm{MSC} \)를 세포 바깥쪽에서 완전히 가역적으로 차단한다고 보고하였다. \( \mathrm{MSC} \)의 저해는 \( 1-100 \mu \mathrm{M} \mathrm{Gd}^{3+} \) 농도 범위에서 일어났나. \( \mathrm{MSC} \) 저해에 관련된 \( \mathrm{Gd}^{3+} \)의 작용기작은 정확히 밝혀지지 읺았으나, Lanthanides는 지질막이중층의 음으로 하전된 인지질 등과 강하게 결합하며, 막의 상전이 온도를 높이고, 지질방의 유동성을 감소시키는 것이 밝혀졌다.</p> <p>\( \mathrm{Gd}^{3+} \) 은 수용액에서 다양한 음이온과 결합할 수 있으므로 \( \mathrm{Gd}^{3+} \) 농도에 영향을 줄 수 있는 phosphate와 sulfate, bicarbonate 등의 성분이 용액에 포함되지 않아야 하며, HEPES나 MOPS, PIPES의 완충액을 사용한다. \( \mathrm{Gd}^{3+} \) 은 다양한 이온통로에 영향을 주는 것으로 밝혀져,\( \mathrm{L} \)- 형과 \( \mathrm{T} \)-형 \( \mathrm{Ca}^{2+} \) 이온통로, 막전위 의존성 \( \mathrm{K}^{+} \)과 \( \mathrm{Na}^{+} \)이온통로 등에서 저해효과가 보고되었다. 그러나 톨라신과 같은 세포막 \( \mathrm{pore} \)-형성 펩티드에 의해 생성된 이온통로와 \( \mathrm{Gd}^{3+} \) 과의 상호연관은 국제적으로 보고되지않았으며, 세포막에서 \( \mathrm{Gd}^{3+} \) 에 의한 이온통로 억제 기작 또한 완전히 밝혀지지 않은 상태이므로 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 톨라신 펩티드 독소의 갈반병 발생기작을 연구하던 중, \( \mathrm{Gd}^{3+} \) 이 적혈구 막에 생성된 톨라신 이온통로를 저해하여 용혈활성을 억제함을 발견하였고, 이에 대한 특성을 조사하였다.</p>