| 케임브리지 대학교에서 촬영한 세포독성 T 림프구의 3D 현미경 영상 |
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1. 개요
Cytotoxic T lymphocyte (CTL) / 細胞毒性-細胞세포독성 T 세포, 또는 세포독성 T 림프구는 T 세포의 한 종류로, 킬러 T 세포(killer T cell)로 불리기도 한다. 조력 T 세포(helper T cell)와 함께 T 세포의 가장 대표적인 두 집단 중 하나이다. 세포막 표면에 발현하는 가장 특징적인 분화표지분자군(CD)은 CD8로, 따라서 일반적으로 CD8+ T 세포라는 표현은 세포독성 T 세포와 거의 같은 의미로도 쓰인다.
2. 분화 및 활성화
세포독성 T 림프구가 분화되는 과정은 다음과 같다. 우선 가슴샘(thymus)에서 양성선택을 거친 가슴샘세포는 표면에 CD4와 CD8을 모두 발현하는 이중양성(double positive, DP) 상태이다. 이 상태에서 이중양성 가슴샘세포는 CD4를 남겨서 조력 T 세포로 분화할지, CD8을 남겨서 세포독성 T 세포로 분화할지 계통결정[1]을 겪으며, CD8+가 되는 데에는 사이토카인인 인터루킨-7(IL-7)이 관여한다고 알려져 있다.CD8+ T 세포로 계통을 결정한 T 세포는 말초로 이동하여 이차 림프 기관들로 진입한다. 이 상태의 세포독성 T 세포는 미감작(naive) 상태로, 어떠한 항원 자극도 받지 않은 상태이며 제대로 세포 살해 기능을 할 수도 없기 때문에 CTL 전구세포(CTL-progenitor, CTL-P)라고 불린다. CTL-P가 제대로 작동 기능을 얻고 활성화되기 위해서는 다음의 자극들이 필요하다. 조력 T 세포와 마찬가지로 필요한 조건은 총 3가지이다.
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- TCR 신호 - 항원제시세포(APC)가 제시한 제1형 주조직적합복합체(MHC class 1)-항원 펩티드 복합체와 세포 표면의 T 세포 수용체(TCR)가 결합하여 T 세포에 신호가 전달될 것.
- 보조 자극 신호 - CTL-P 표면에 있는 TCR 보조 수용체인 CD28과 항원제시세포의 CD80/CD86 단백질이 결합하여 신호가 전달될 것.
- 사이토카인 신호 - 자가분비(autocrine)[2]된 인터루킨-2(IL-2)가 표면의 IL-2 수용체(IL-2R)에 결합하거나, 항원제시세포에서 분비한 인터루킨-12(IL-12) 등의 사이토카인으로 인해 신호가 전달될 것.
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| 순차적 신호전달 | 동시 신호전달 |
제1형 MHC와 결합한 채로 제시된 항원 분자가 결합하여 분화가 시작되며, 위 3가지의 신호로 인해 제 기능을 온전히 할 수 있는 작동 CTL(effector CTL)로의 분화가 일어난다. 이때, 항원제시세포가 활성화되기 위해서는 활성화된 조력 T 세포가 분비하는 사이토카인인 인터페론 감마와 그 보조 자극 신호인 CD40L(CD40 ligand, CD154)가 필요하다. 항원제시세포 세포막의 CD40은 CD40L과 결합하여 보조 자극 신호를 받아들인다. 활성화된 항원제시세포는 위의 3가지 조건 만족에 필요한 CD80/CD86과 사이토카인 신호 등을 발현한다.
3. 기능
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| CTL 매개 세포사멸 |
퍼포린 단량체가 표적세포의 세포막에 닿게 되면 세포막에 달라붙기 위해 구조 변화를 일으키고, 잇따라 단량체 여럿이 중합되어 원통형의 구멍(pore)을 형성한다. 보체계가 형성하는 막공격복합체(MAC)에서 C9 보체 조각들이 형성하는 원통형 구멍들과 상당히 그 과정이 유사하며, 실제로 퍼포린과 C9 단백질은 일부 아미노산 서열을 공유한다. 그랜자임 B는 세포내이입(endocytosis)을 통해 표적세포 안으로 유입된다. 이 과정에는 칼슘 이온(Ca2+)이 관여한다. 이로 인해 표적세포나 표적세포를 감염시킨 바이러스의 DNA는 분해되어 단편화되며, 세포사멸의 신호전달 경로를 활성화시킨다. 한편, 퍼포린과 그랜자임이 없는 일부 CTL은 Fas-FasL 신호전달을 통해 표적세포의 세포사멸을 일으키며, 이를 매개하는 건 대다수 세포에서 발현되는 Fas(CD95) 분자와 활성화된 CTL이 발현하는 FasL이다. 둘 중 어느 쪽이든 캐스페이즈(caspase)라고 불리는 단백질분해효소(protease)가 활성화되어 세포사멸 경로를 개시하게 한다.
4. 아형
CTL의 아형(isotype)은 조력 T 세포의 아형이 매우 다양한 것과는 다르게 제한적으로, TC1과 TC2가 있다. 위에서 나온 퍼포린-그랜자임 매개 세포용해와 Fas-FasL 매개 세포용해 중 TC1은 둘 모두가 가능하지만 TC2는 전자만 수행할 수 있다.[1] 소수의 세포는 NKT 세포, 조절 T 세포(Treg), 상피내세포(intraepithelial cell, IEL)와 같은 비교적 마이너한 세포들로 분화한다.[2] 자기가 분비한 물질이 자기 자신에게 영향을 끼치는 것.