보톡스 / 보툴리눔 독소의 종류와 구조에 대하여

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보툴리눔독소의 종류와 구조

보툴리눔독소는 Gram(+), spore-forming 혐기성 간균인 Clostridium botulinum 균주에서 생산하는 단백질로
A~G형의 7가지 항원형이 있습니다.

이중 C형은 CI과 C2의 아형이 있고, Clostridium barati와 Clastridium butyricum도
각각 보툴리눔독소 F형과 1형을 생산 한다는 사실이 알려져 있으며,
최근에는 A형에도 다섯 가지의 아형(AI~AS)이 있음이 밝혀졌습니다.

사람에게 보툴리즘을 가장 많이 일으키는 타입은 A, B, 그리고 E형으로
보툴리눔독소는 각 타입에 따라 1,251~1,296개의 아미노산으로 구성. 1형 독소가 가장 짧고 A형 독소가 가장 깁니다.
A형은 heavy chainol 848개 아미노산, light chaino 448개의 아미노산으로 이루어져있습니다.

각 보툴리눔독소 항원형 간의 homology는 약 50%로 낮은 편인데
혈청학적 상호반응을 일반적으로 보이지 않는 것으로 보아
단백질의 2차와 3차 구조는 더욱 차이가 클 것으로 판단하고 있습니다.

그리고 보툴리눔독소의 단백 구조는 beta-sheet 형태가 많은 편인데
이런 구조들은 pH의 영향을 많이 받습니다.

A형 독소의 경우 en-dosome 내 pH S.S 상태에서 299의 alpha-helix 구조를 가지나
cytosol 내 pH 7.2 상태 에서는 21% 정도의 alpha-helix 구조를 나타낸다는 보고가 있습니다.

즉 일반적으로 보툴리 눔독소는 pH S.7 정도에서 가장 안정적이고 7을 넘어가면 구성 단백질들이 분리됩니다.

모든 타입의 항원형에서 독소단백질은 세균 내에 처음에는 ISOkDa 짜리 단일 단백 질로 만들어지나
균주 내에서 단백분해효소에 의해 두 개로 갈라져 100kDa의 heavy chain과 50kD2의 light chain으로 나누어지고
이 둘은 disulfide bond로 이어져 있습니다.

독소단백질은 비독소단백질들과 결합해서 300~900kDa의 대형분자를 형성하는데
Aller-gan사의 BotorB 같은 A형 독소의 경우, 130kDa의 non-toxic, non-haemaglutinative protein(NTNH)과
약 600kDa의 haemaglutinin complex(HA)로 구성되어 결국 보툴 리눔독소는 전체적으로 약 900kDa의 분자량을 보입니다.
B형 독소의 경우는 대략 700kDa 의 분자량을 보이는 것으로 알려져 있습니다.

일반적으로 1S0kDa의 순수한 독소단백질을 보 툴리눔 신경독소(botulinum neurotoxin, BoNT)으로 부르고
비독소단백질이 결합된 대형분자는 보툴리눔독소(botulinum toxin or botulinum neurotoxin complex, BTX)로 부르는 것이 보통입니다.

그리고 각 항원형을 표시할 때는 보눌리눔독소 A형은 BTX-A로 보툴리눔 신정독소 A형은 BONT/A와 같이 표시합니다.
일부 논문에 이런 개념이나 약자 표시를 혼란스럽게 한 경우를 보는데 주의해서 이해해야 할 것이다.

비독소단백질은 보 눌리눔독소가 위장관 내에서 흡수될 때까지 신경독소 부분을 보호하는 기능을 하는 것 으로 추정하고 있고
장관 내 흡수과정에서 중요한 매개체 역할을 할 것으로 보기도 합니다.