MUC1 Muc1의 분자 생물학 및 생화학

MUC1은 PEM(다형 상피 점액), PUM(땅콩 렉틴 결합 요로 점액), DF3, MAM-6, CA 15-3 등으로도 알려져 있습니다. 검출 cDNA 클론은 유방암, 췌장암 및 기타 세포주에서 구성된 cDNA 발현 라이브러리를 스크리닝하여 얻습니다. 인간 MUC1 유전자는 염색체 1q21에 위치하며 7개의 엑손을 포함합니다. MUC1 유전자의 중요한 특징은 다형성입니다. 즉, 두 번째 엑손에는 많은 연속 반복 서열(가변 수의 직렬 반복, VNTR)이 포함되어 있습니다. 각 VNTR에는 60개의 염기가 포함되어 있으며 다양한 사람의 VNTR 수인 GC가 풍부합니다. 범위는 20~125이며, 가장 일반적인 두 대립유전자는 각각 41개와 85개의 VNTR을 포함합니다. 동일한 개체의 서로 다른 대립유전자도 서로 다른 수의 VNTR을 가질 수 있으며, 마우스에서는 MUC1 유전자에 이러한 다형성이 없습니다. MUC1의 이러한 특성은 이것이 전형적인 소형 위성 시퀀스임을 나타냅니다. 최근 연구 결과에 따르면 미니위성 반복 단위 수의 변화는 주로 생식계열 화합물 유전자 전환 사건에 의해 발생하는 것으로 추측됩니다.

다른 종의 MUC1 유전자 간의 차이는 주로 VNTR의 다양한 구성에 반영되지만 특정 영역의 구성은 보존됩니다. 예를 들어 인간과 마우스(MUC1) 유전자에 대한 비교 연구에서는 전사가 시작 위치의 500bp 상류 내 전사 시작 영역의 구조, 특히 TATA 상자의 상류 영역은 고도로 보존되어 있으며 이는 상피 세포에서 MUC1의 특정 발현과 관련이 있을 수 있습니다. MUC1 유전자에 의해 암호화된 산물인 MUC1 뮤신은 고분자량 당단백질(>200 kD)입니다. 기본 특성은 다음과 같습니다. ① 당 사슬은 전체 뮤신 함량의 50% 이상을 차지하며 대부분은 다음과 연결되어 있습니다. 폴리펩티드 골격의 O-글리코시드 결합, Ser/Thr 연결, ② 폴리펩티드 골격에는 Pro(P), Thr(T) 및 Ser(S) 세 가지 아미노산이 풍부한 영역인 PTS 영역이 포함되어 있습니다. 아미노산은 전체 펩타이드 사슬의 아미노산 함량의 20% ~ 55%를 차지하며, 이 영역에는 연속적인 반복 펩타이드 사슬 서열이 많이 포함되어 있으며 모든 O-글리코실화 부위가 이 서열에 위치합니다.

MUC1의 폴리펩티드 골격은 세포외 부분, 막횡단 부분, 세포내 부분의 세 부분으로 구성됩니다. 막횡단 부분과 세포내 부분(72개 아미노산 포함)의 구조는 여러 종 사이에서 고도로 보존되어 있습니다. 이는 MUC1의 기능에서 중요한 역할을 할 수 있음을 나타내며, 세포외 세그먼트에는 20~125개의 연속 반복 서열이 포함되어 있으며, 각 반복 서열에는 20개의 아미노산, 즉 PDTRPAPGSTAPPAHGVTSA가 포함되어 있으며, 여기서 S, T, A, G, P는 5개 아미노산입니다. P는 50% 이상을 차지하며, P는 MUC1의 공간 구조 형성에 중요한 역할을 하여 면역원성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 서로 다른 개체 간의 연속 반복 서열 수의 차이는 MUC1 유전자의 다형성에 의해 결정됩니다. 따라서 세포외 세그먼트의 길이는 400~2500개의 아미노산으로 다양할 수 있으며 각 연속 반복 서열에는 5개의 잠재적인 O-글리코실화가 포함되어 있습니다. 그 중 4개는 O-글리코실화 반응을 겪을 수 있으며, S, T 인접 부위는 글리코실화에 필요한 조건입니다.

당 사슬은 대부분 O형 글리코시드 결합으로 폴리펩티드 골격에 연결됩니다. 각 당 사슬에는 1~20개의 단당류가 포함되어 있으며 GalNAc(15.0%), GluNAc(19.8%), Gal(44.9%), Fuc(8.9%) 및 SA(11.4%)가 가장 일반적이며 핵심 영역으로 구성됩니다. 백본 영역과 주변 영역.

코어 영역은 폴리펩티드 골격의 Ser/Thr에 연결된 GalNAc를 말하며, 골격에 직접 연결된 당쇄 부분은 I형(Galα-3GlcNAc)과 II형(Galα-4GlcNAc1-3)으로 구분됩니다. ) 유형 I 구조는 일반적으로 단독으로 존재하지만 유형 II는 동시에 다중으로 존재할 수 있습니다. 주변 영역은 골격 끝의 α-글리코시드 결합으로 연결된 Gal, GalNAc, Fuc, SA 및 황산염 그룹을 나타냅니다. 이 그룹은 MUC1의 생화학적 특성(예: 전하 등)을 결정하고 기능이 중요한 역할을 합니다. 말단 당 그룹의 첨가는 당 사슬의 확장을 종결시키고 또한 혈액형 항원 A, B 및 H, Lea 및 Leb, X, Y 및 Cd 에피토프와 같은 특정 당 사슬 에피토프를 생성합니다. O-글리코실화 후 28개의 아미노산을 포함하는 펩타이드 사슬의 길이가 7 nm이므로 MUC1의 세포외 부분의 길이는 약 240-630 nm이며 세포 표면과 접촉하는 첫 번째 막 표면 분자 중 하나입니다. 신체의 면역 체계. 연구에 따르면 MUC1 유전자의 발현은 주로 전사 수준에서 조절되는 것으로 나타났습니다. 이 조절 효과는 MUC1 프로모터의 cis-작용 요소와 세포의 전사 인자 사이의 상호 작용을 통해 달성됩니다. MUC1의 프로모터 서열은 약 2.9kb이며, 그 중 조절 역할을 하는 시스-작용 요소는 주로 5' 개방 영역의 743bp 서열 범위 내에 위치한다. MUC1 프로모터에는 각각 -576/-568 및 -99/-90에 위치한 2개의 Sp1 결합 부위(GGGGC GGGG)가 포함되어 있습니다. 또한 -101/

-89에 SpA 결합 부위가 있습니다. 포인트(AGGGGCGGGGTT), -84/-64에는 1개의 E-box(E-MUC1)가 있습니다. Sp1과 결합 부위의 상호 작용은 MUC1 유전자의 발현을 촉진하는 반면 SpA는 MUC1 유전자의 발현을 하향 조절합니다. Sp1과 SpA의 비율은 MUC1 유전자의 발현 수준을 결정하는 중요한 요소가 될 수 있습니다. 종양 세포에서 MUC1의 높은 수준의 발현은 둘 사이의 조절 장애와 관련이 있을 수 있습니다. Sp1 부위와 E-box(E-MUC1)는 MUC1의 조직 특이적 발현과 관련이 있을 수 있습니다. 최신 분석에 따르면 MUC1 프로모터에는 유선 특이적, 조혈 세포 특이적, B 세포 특이적, T 세포 특이적, 간세포 특이적 및 근세포 특이적 cis-작용 요소가 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. 보고된 MUC1 발현은 상피 조직 이외의 다양한 조직 및 세포에서 일관됩니다. MUC1 프로모터는 다양한 cis-작용 요소를 포함하며 현재 알려진 진핵생물 프로모터 중에서 독특한 것입니다. 그 구조와 전사 인자와의 상호 작용을 연구하는 것은 종양 발생 및 발달에서 MUC1 유전자의 역할을 밝히고 종양 치료를 위한 새로운 단서를 제공하는 데 큰 의미가 있습니다.

다른 이소형을 형성하기 위한 MUC1 유전자의 전사 후 대체 접합 메커니즘은 현재 명확하지 않습니다. MUC1/Y는 종양 특이적 발현 특징을 갖고 있기 때문에 이러한 선택적 스플라이싱은 세포암화와 관련이 있을 수 있습니다. 현재 연구에 따르면 MUC1은 강모 종양(MHC 제한 및 비MHC 제한)에 대해 CTL 면역 반응을 유도하는 동시에 종양에 대한 면역 활성 세포의 살상 효과를 억제할 수 있는 것으로 나타났습니다. 종양 환자의 예후에는 음의 상관관계가 있었는데, 이는 MUC1이 면역 반응 조절에 관여할 수 있음을 시사합니다.

핀 교수 연구팀은 유방암, 난소암, 췌장암 환자에게 종양세포를 죽일 수 있는 CTL이 존재하고, MHC에 제한되지 않는 것이 특징이라는 사실을 최초로 발견했다. 그 후 그들은 유방암 환자의 MUC1 에피토프를 인식하는 MHCⅠ 제한 CTL을 발견했습니다. 이러한 현상은 생쥐에서도 추가로 확인되었습니다. MUC1을 종양 생물학적 치료의 표적 분자로 만드는 것은 위의 발견입니다. 위에서 언급한 것처럼 MUC1은 암이 발생하는 동안 양적, 질적 변화를 겪을 수 있으며 동시에 새로운 항원 에피토프가 나타날 수 있습니다. MUC1은 신체의 면역 체계와 접촉하는 최초의 세포 표면 분자 중 하나이기 때문에 종양 MUC1은 MHC가 아닐 수 있습니다. -제한된 CTL은 MHC 제한 방식으로 활성화되며, 이러한 활성화된 CTL은 MUC1을 발현하는 종양 세포를 죽일 수 있습니다. 따라서 MUC1은 종양의 활성 특이 면역요법을 위한 이상적인 표적 분자입니다.

현재 다양한 MUC1 기반 면역원이 종양 치료용 백신으로 연구되고 있으며 일부는 임상시험 단계에 진입했다.

MUC1이 발견된 이후 많은 연구 기관에서 다양한 MUC1 단일클론 항체를 준비했으며, 그 중 56개가 국제 생물의학 종양학회(ISOBM)에서 확인되었습니다(표 1 참조). >표 1 ISOBM으로 확인된 MUC1 단클론항체

ISOBM 번호 단클론항체명 개발단위 연구원 아이소타입

ISOBM-122 Ma 552 CanAg Nilsson, O. IgG1

ISOBM-123 BC3 오스틴 연구소 McKenzie I. IgM

ISOBM-124 HMPV 오스틴 연구소 McKenzie I. IgM

ISOBM-125 VU- 3-C6 Univ. Universiteit” Hilgers, J. IgG1

ISOBM-126 VU-12-E1 Univ. Hosp. “Vrije Universiteit” Hilgers, J. IgG1

ISOBM- 127 SH1 코펜하겐 대학교 Clausen , H. IgG3-k

ISOBM-128 DH-1 오스틴 연구소 McKenzie I. IgM

ISOBM-129 MF06 C.I.S. Biointernational Seguin, P. IgG1

ISOBM-130 VU-11-D1 Univ. Hosp. “Vrije Universiteit” Hilgers, J. IgG1

ISOBM-131 VA1 오스틴 연구소 McKenzie I. IgG1

ISOBM-132 MF30 C.I.S. Biointernational Seguin, P. IgG1

ISOBM-133 BCP 8 오스틴 연구소 McKenzie I. IgG2b

ISOBM-134 BW 835 Behringwerke AG Schhelp, C .

ISOBM-135 SMA-1 오스틴 연구소 McKenzie I. IgM

ISOBM-136 DF3 Centocor Cornillie, F. IgG1

ISOBM-137 27.1 오스틴 연구소 McKenzie I. IgG1

ISOBM-138 BC2 오스틴 연구소 McKenzie I. IgG1

ISOBM-139 B27.29 Biomira Inc. Craig, D. IgG1

ISOBM-140 VU- 3-D1 Univ. Hosp. “Vrije Universiteit” Hilgers, J. IgG1

ISOBM-141 BCP 7 오스틴 연구소 McKenzie I. IgG2a

ISOBM-142 7540MR Bayer Yeung , K. IgG1

ISOBM-143 M26 Sanofi IgM+G1-k

ISOBM-144 VU-

4-H5 Univ. Hosp. “Vrije Universiteit” Hilgers, J. IgG1

ISOBM-145 3E1.2 오스틴 연구소 McKenzie I. IgM

ISOBM-146 232A1 네덜란드 암 연구소 Hilkens, J. IgG1

ISOBM-147 BCP 9 오스틴 연구소 McKenzie I. IgG1

ISOBM-148 115 D8 Centocor Cornillie, F. IgG2b-k

ISOBM-149 MF11 C.I.S. Biointernational Seguin, P. IgG1

ISOBM-150 KC4 Immunotech SA Agthoven, A. Van IgG3

ISOBM-151 5F4 코펜하겐 대학교 Clausen, H. IgM

ISOBM-152 M29 Sanofi IgG1-k

ISOBM-153 BC4E549 Hybritech Inc. Rittenhouse, H. IgG1-k

ISOBM-154 Ma 695 CanAg Nilsson , O. IgG1

ISOBM-155 Sec1 오스틴 연구소 McKenzie I. IgG2b

ISOBM-156 VU-11-E2 Univ. Hosp. “Vrije Universiteit” Hilgers, J. IgG1

ISOBM-157 HH 6 코펜하겐 대학교 Clausen, H. IgG3-k

ISOBM-158 M38 Sanofi IgG1-k

ISOBM-159 E29 Dako A /S Askaa, J. IgG2a

ISOBM-160 HH14 코펜하겐 대학교 Clausen, H. IgM

ISOBM-161 GP1.4 Immunotech SA Agthoven, A. van IgG1

ISOBM-162 214D4 네덜란드 암 연구소 Hilkens, J. IgG1

ISOBM-163 43 오스틴 연구소 McKenzie I. IgM

ISOBM-164 CC2 오스틴 연구소 McKenzie I . IgM

ISOBM-165 SM3 Imperial Cancer Research Fund Burchell, J. IgG1

ISOBM-166 12C10 Transgene SA Acres, B. IgG1-k

ISOBM -167 FH6 코펜하겐 대학교 Clausen, H. IgM

ISOBM-168 BC5N154 Hybritech Inc. Rittenhouse, H. IgM

ISOBM-169 HMFG-1 Imperial Cancer

연구 기금 Burchell, J. IgG1

ISOBM-170 VA2 오스틴 연구소 McKenzie I. IgG1

ISOBM-171 B12 Roche Diagnostic Systems Pfleiderer, P. IgG1

ISOBM-172 C595 University of Nothingham Price, M. IgG3

ISOBM-173 BCRU-G7 노르웨이 라듐 병원 라이, P. IgM

ISOBM-174 BCP10 오스틴 연구소 McKenzie I .IgM

ISOBM-175 MC5 Immunotech SA Agthoven, A. van IgG1-k

ISOBM-176 7539MR Bayer Yeung, K. IgG2b

ISOBM-177 A76-A/C7 Max Delbrueck Center f. Mol.Med. Karsten, U. IgG1+M-k

인식 에피토프의 수는 MUC1 VNTR의 APDTRPAPG 영역에 위치합니다(예: APDTR을 인식하는 BC2). PDTR 등.. 종양 세포 표면에서 MUC1의 매우 비정상적인 발현으로 인해 이는 종양 표적 치료를 위한 잠재적인 표적 분자가 되었습니다. 현재 많은 연구실에서 MUC1 단클론 항체를 이용한 종양 치료에 대한 연구를 진행하고 있습니다.