키홀 림펫 헤모시아닌

키홀 림프유니닌(KLH)은 몬테레이만에서 바하캘리포니아 앞바다에 사는 키홀 림프종의 일종인 메가투라 크레눌라타(Megathura crenulata)의 용혈모에서 발견되는 다단위, 산소를 운반하는 금속성 물질이다.^[2]

단백질 특성

단백질 수준에서 약 60%의 정체성을 공유하는 KLH1과 KLH2라는 두 개의 키홀 림프페트 헤모시아닌 유전자가 있다.두 가지 모두 약 3400개의 아미노산과 약 39만 개의 분자중량으로 구성된 큰 글리코실화 단백질을 인코딩하며 글리코실화를 제외한다.단백질은 20개의 단량체로 구성된 통 모양의 디데커미 콤플렉스를 형성하기 위해 과점한다.KLH 서브 유닛의 각 영역에는 두 개의 구리 원자가 함께 단일 산소 분자(O₂)를 결합한다.산소가 헤모시아닌에 결합되면, 분자는 구리의 Cu²⁺ 상태 때문에 독특한 투명, 오팔레센스 블루색을 띠게 된다.산소가 없을 때 바운드 구리는 Cu로¹⁺ 발견되고 헤모시아닌은 무색이다.KLH 단백질은 면역력이 강하지만 인간에게 면역반응을 일으키지는 않는다.그러므로 그것은 백신 운반체 단백질로서 높이 평가된다.KLH 단백질은 크기와 글리코실화 때문에 합성 재생산이 불가능하며, 키홀 림프구 메가투라 크레눌라타에서 정제된 생물학적 산물로만 사용할 수 있다.

정화

KLH는 일반적으로 황산암모늄 침전 및 투석을 포함하는 일련의 단계에 의해 메가투라 크레눌라타의 용혈액에서 정제되며, 최고 순도를 얻기 위해 크로마토그래픽 정화를 수반할 수 있다.KLH 정화에는 내독소 제거도 포함될 수 있지만, 항체 생성을 위해 주사할 때 내독소가 보조제 역할을 하기 때문에 이 단계는 불필요한 경우가 많다.

단백질이 변성되거나 정화 과정에서 구리 이온이 소실되면 오팔색 청색은 사라지고 용액은 칙칙한 회색이 된다.KLH의 변성은 또한 단백질이 응집되어 용액으로부터 침전되는 경향을 초래한다.

생명공학에 사용

키홀 림프페트 헤모시아닌(KLH)은 연구, 생명공학, 치료적 응용을 위한 항체 생산에서 운반체 단백질로 광범위하게 사용된다.햅텐은 펩타이드, 소단백질, 약물분자 등 분자량이 적은 물질로 일반적으로 면역력이 없고 항체생산의 형태로 면역체계의 반응을 자극하기 위해 운반단백질의 도움을 필요로 한다.^[3]KLH는 이러한 목적을 위해 가장 널리 사용되는 운반 단백질이다.KLH는 여러 가지 이유로 효과적인 운반 단백질이다.그것의 큰 크기와 수많은 상피들은 상당한 면역 반응을 일으키며, 결합 햅텐을 위한 리신 잔류물의 풍부함은 높은 hapten:carrier 단백질 비율을 허용하여 hapten 특이 항체를 생성할 가능성을 증가시킨다.또 KLH는 위구동물인 림프절에서 파생되기 때문에 포유류 단백질과 친족유전적으로 떨어져 있어 포유류 모델생물의 면역학적 기반 연구 기법에서 잘못된 양성반응을 감소시킨다.

KLH는 또한 집적하고 침전하는 성향이 있기 때문에 작업하기 어려운 분자가 될 수 있다.골재는 면역성을 유지하지만, 합금 결합 능력을 제한하고, 실험실에서 조작하기 어렵다.선명한 오팔색 블루 컬러의 고품질 KLH 제제는 KLH 용해도를 나타내는 최고의 지표다.

합텐 커플링

Haptens는 몇 가지 방법으로 KLH에 결합될 수 있다.카보디미드 크로스링커 EDC를 사용하여 카복시를 일차 아민에 공동 부착하는 간단한 원스텝 커플링을 수행할 수 있다.이 방법은 가장 간단하게 수행할 수 있는 방법이며 "랜덤" 방향은 가능한 모든 상피에 대해 항체 생성을 허용하지만, 일반적으로 어느 정도의 중합성을 초래하여 용해성을 감소시켜 결합을 다루기가 더 어렵다.

KLH는 리신 잔류물을 황하이드릴-반응성 말레미드 그룹으로 변환하는 크로스링커 설포-SMCC로 활성화할 수 있다.그런 다음 황하이드릴 함유 햅텐을 KLH와 반응시켜 중합작용을 일으키지 않고 면역겐을 완성할 수 있다.이 반응의 특수성은 시스테인이 원하는 비포프(예: 펩타이드의 양쪽 끝에 단자 시스테인이 첨가될 수 있는 펩타이드)에서 멀리 위치한 상황에 이상적이다.이 두 단계 절차의 첫 번째 부분이 완료된 말레미드 활성화 KLH는 상업적으로 이용할 수 있다.

기타 운반단백질

• 콘콜레파스 콘콜레파스 헤모시아닌(블루 캐리어로 판매)^{[citation needed]}
• BSA(^{[citation needed]}Bovine 혈청 알부민)
• 계화 BSA(cBSA)^{[citation needed]}
• 오벌부민^{[필요하다]}

암 치료에 사용

KLH는 비호지킨 림프종, 피하흑색종, 유방암, 방광암 등 다양한 암백신을 대상으로 검사 중이다.^[4][5]이들 백신에는 종양세포를 파괴할 수 있는 항투명 면역반응을 자극하기 위해 KLH에 결합된 특정 종양 관련 항원이 들어 있다.

암에 대한 치료용 백신(즉, 활성 면역요법)에 대한 관심이 빠르게 증가하고 있고, 암 백신에 대한 우수한 운반체 단백질로서 KLH가 입증된 효능은 KLH 제형에 대한 상당한 바이오의약품 시장을 형성하고 있다.^[6]

인체 혈청 내 KLH에 대한 비도덕 면역 반응을 모니터링하기 위한 측정은 생체 의학적 KLH 애플리케이션의 최적 사용을 촉진하기 위해 개발되었다.^[7]

생태학적 고려사항

KLH의 유익한 사용 때문에, KLH가 파생된 자이언트 키홀 림펫은 상업적인 목적으로 이 종의 과몰입 가능성 때문에 캘리포니아 주의 어업 생물학자들 사이에서 우려가 커지고 있다.거대 키홀 림페트는 처음부터 풍부한 종은 아니며,^[8] 일부 잠수부들은 개체수가 감소했다고 보고했다.^[2]산타 바바라 캘리포니아 대학 해양과학연구소의 2006년 보고서에서 과학자들은 자이언트 키홀 림펫의 신흥 어장에 대해 "매우 우려하고 있다"고 말하고 잠재력이 "그들의 개체수를 측정"할 것이라고 시사했다.^[9]KLH를 이용하여 연방정부가 후원하는 많은 생물 의학 연구 프로그램에 대한 KLH의 장기적 원천 확보에 도움을 주기 위해 국립보건원^[10], 국립과학재단^[11] 등 연방기관들도 거대 키홀 림펫의 지속가능한 마녀양식 생산을 확립하기 위한 연구를 후원해왔다.

참조