Study on Mycobacterium tuberculosis MPT63 and MPT64-mediated Innate Immune Response in Macrophage

Abstract

결핵균 항원 MPT63과 MPT64는 결핵균으로부터 분비되는 단백질이다. 이 항원들은 숙주내로 침입하게 되면 후천면역반응을 유도할 수 있기 때문에, 결핵 감염 여부를 위한 진단이나 백신으로써 활용되고 있다. 하지만 이 항원들이 숙주 세포내에서 일으키는 선천면역반응에 대해서는 보고된 바가 없다. 이 연구에서는 재조합 MPT63과 MPT64가 대식 세포내에서 항원으로써 작용하지만 숙주의 염증 반응을 억제시킬 수 있다는 것을 밝혔다. 재조합 MPT63과 MPT64는 염증성 사이토카인과 Type I IFN의 생성을 촉진시켰고 이와 일치하게 사이토카인 생성반응에 관여하는 신호 전달 물질들 역시 활성화 되었다. 그러나 TLR2 결핍 조건에서는 재조합 MPT63과 MPT64에 의한 사이토카인 생성이 감소하였고 추가적인 연구를 통해 재조합 MPT63과 MPT64가 TLR2-MyD88-TRIF-TBK1 경로를 이용해 면역 반응을 일으킨다는 것을 확인하였다. 또한, TLR2는 재조합 MPT63과 MPT64가 숙주 세포내로 침입하는데 중요함을 알 수 있었다. 특히, TLR4가 유도하는 염증성 사이토카인의 분비는 재조합 MPT63과 MPT64에 의해 저해되는 것을 확인하였으나, TLR2가 결핍된 조건에서는 재조합 MPT63과 MPT64에 의한 저해 효과가 관찰되지 않았다. 이와 대조적으로 Type I IFN의 생성을 촉진시키는 신호 전달 물질들의 활성화는 재조합 MPT63과 MPT64에 의해 더 증가하였고 재조합 MPT63과 MPT64는 TBK1과 직접적으로 결합하는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 재조합 MPT63과 MPT64가 TBK1과의 결합을 통해 Type I IFN 생성 반응을 촉진시키고 이는 숙주 세포의 염증반응을 억제할 수 있다는 것을 보여주었다. 따라서 MPT63과 MPT64에 대한 연구는 결핵균이 일으키는 면역반응에 대한 이해를 돕고 결핵 감염뿐만 아니라 염증성 질병에 대한 치료제를 찾는 기회를 제공할 것으로 사료된다.; MPT63/Rv1926c and MPT64/Rv1980c are secreted proteins from Mycobacterium tuberculosis (MTB). They have been used for diagnosis of tuberculosis or vaccines because of humoral response against them. However, innate immune response-induced by MPT63 and MPT64 in macrophage is unrevealed. Here we found recombinant MPT63 (rMPT63) and MPT64 (rMPT64) have an anti-inflammatory effect in macrophage. rMPT63 and rMPT64 promoted secretion of pro-inflammatory cytokine and type I IFN. In accordance with cytokine production, signaling factors included in inflammatory response were also activated. However, in TLR2 KO cell, rMPT63 and rMPT64-induced cytokine production was significantly inhibited. We further demonstrated rMPT63 and rMPT64-mediated cytokine production was dependent on TLR2-MyD88-TRIF-TBK1 pathway. Furthermore, rMPT63 and rMPT64 were internalized to cell in TLR2-dependent manner. Notably, TLR4-induced inflammatory signaling was inhibited by rMPT63 and rMPT64 but not in TLR2 KO cell. In contrast, we showed rMPT63 and rMPT64 increased TLR4-induced type I IFN signaling through binding with TBK1. These data indicated rMPT63 and rMPT64 associated with TBK1 for expression of type I IFN to inhibit pro-inflammatory response. Collectively, our study provides an understanding of MTB-induced inflammatory response and opportunities for finding therapeutic targets about inflammatory diseases.