연세대학교(총장 윤동섭) 생화학과 최현규 교수 연구팀이 미국 조지아공과대학교의 Cheng Zhu 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 면역결핍증의 기계 생물학적 발병 원인을 세계 최초로 밝혀냈다.

이 연구는 T 세포와 B 세포 간의 상호작용이 B 세포의 성숙 과정에 미치는 영향을 규명하고, 이 과정에서 CD40과 CD40리간드(CD40L)가 담당하는 중요한 생물물리학적 역할을 새롭게 밝혀냈다.

연구팀은 B 세포의 성숙 과정에서 CD40과 CD40L 간의 기계적 결합이 항체의 종류 전환과 친화성 성숙을 조절하는 데 핵심적인 역할을 한다는 사실을 확인했다. 특히 X-연관 과다 IgM 증후군(X-HIgM) 환자의 면역결핍 원인을 설명할 수 있는 중요한 단서를 제공했는데, 이는 CD40L의 돌연변이가 CD40과의 기계적 결합을 방해해 면역 신호 전달을 저해한다는 것이다.

최 교수 연구팀은 T 세포와 B 세포가 접촉할 때 발생하는 물리적 힘을 통해 CD40이 B 세포에서 기계변환신호를 어떻게 활성화하는지를 연구했다. CD40과 CD40L은 결합할 때 ‘캐치 본드’라는 독특한 형태를 형성하며, 이는 강한 힘이 가해질 때 결합이 더 오래 지속되는 특성을 보인다.

연구 결과, 정상 CD40의 경우, 기계적 힘이 캐치 본드 및 신호를 활성화해 항체의 종류 전환을 촉진하지만, X-HIgM 환자의 경우 CD40L 돌연변이로 인해 캐치 본드 형성이 저해되며, 결과적으로 면역 반응에 결함이 발생한다는 사실이 밝혀졌다.

최현규 연세대 교수는 “이번 연구를 통해 B 세포 성숙과 항체 종류 전환에 있어 기계적 신호 전달이 중요하다는 사실을 확인했다.”며, “X-HIgM 증후군의 치료 전략 개발에 중요한 기초 자료가 될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 면역학 분야에서 기계적 신호 전달이 면역 결핍 및 반응 조절에 어떻게 기여하는지에 대한 새로운 통찰을 제공하며, 면역 결핍 질환의 치료법 개발에 기여할 것으로 기대된다.

한편, 이번 연구는 연세대 미래선도연구사업과 한국연구재단 과학기술분야 기초연구사업의 지원을 받아 수행됐으며, 11월 15일 세계적 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 게재돼 국제적으로 주목받았다.

붙임 1. 연구 요약도 1장

(논문 정보)

1. 논문명: Mechanotransduction governs CD40 function and underlies X-linked Hyper IgM syndrome, Science Advances (2024년 11월 온라인 게재, 2023년 IF=11.7)

2. 논문 주소: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl5815