Lesson 1 of 20

무엇을 먹느냐가 무엇을 하느냐를 정한다

논문 고찰 「CD38 depletes NAD⁺ ... inhibits proliferation, cytokine production」

면역학은 오랫동안 신호의 학문이었습니다. 수용체가 무엇에 붙고, 어떤 경로가 켜지는가. 그런데 2010년대에 들어 다른 층이 드러났습니다.

신호가 켜져도 연료가 없으면 아무 일도 일어나지 않는다

T세포 하나가 활성화되면 몇 시간 안에 크기가 커지고, 하루에 두세 번 분열하고, 사이토카인을 대량으로 만듭니다. 이것은 엄청난 에너지와 재료를 필요로 합니다.

논문이 이 층을 건드립니다

논문의 분자 기전은 이렇습니다.

DDX54 → NF-κB → CD38 → NAD⁺ 고갈 → 아데노신 → T세포 억제

고찰에서 이렇게 적었습니다.

"CD38 은 세포 밖의 NAD⁺ 를 ADP-리보스와 고리형 ADP-리보스 같은 대사물로 분해하는 외부효소로 작용하여 면역억제적 종양미세환경을 만든다. NAD⁺ 를 고갈시킴으로써 CD38 은 T세포의 증식 · 사이토카인 생산 · 세포독성 활성을 억제한다. 또한 늘어난 ADPR 과 cADPR 이 면역세포의 칼슘 신호를 흐트러뜨려 활성화와 효과기 기능을 떨어뜨린다."

관문 분자가 아니라 효소입니다. 신호를 끄는 것이 아니라 주변 환경 자체를 바꿉니다. 이 강의가 다루는 것이 그 층입니다.

High school무엇을 먹느냐가 무엇을 하느냐를 정한다

세포가 무엇을 연료로 쓰는지는 부수적인 문제 처럼 보인다. 어차피 에너지만 얻으면 되는 것 아닌가?

그런데 그렇지 않다

같은 T세포가 연료를 바꾸면 성격도 바뀐다. 포도당을 태우는 T세포와 지방산을 태우는 T세포는 하는 일이 다르다.

연료	세포의 성격
포도당 (해당과정)	빠르게 증식 · 사이토카인 분비 — 싸우는 상태
지방산 (산화적 인산화)	오래 생존 · 조용함 — 기억 상태

대사는 세포가 무엇을 하는지의 결과가 아니라 원인의 일부다

High school왜 대사가 면역학의 주제가 되었나

2010년대 들어 면역대사(immunometabolism) 라는 분야가 생겼다. 그전에는 대사는 생화학, 면역은 면역학으로 따로 다뤘다.

계기가 된 관찰들

관찰	뜻
T세포 활성화 시 대사가 급변	대사가 활성화의 일부
대사를 막으면 활성화가 안 됨	대사가 필요조건
종양 안은 영양이 고갈되어 있음	환경이 면역을 제한
대사 효소가 신호 분자 역할도 함	둘의 경계가 흐림

마지막 줄이 특히 놀라웠다

GAPDH 는 해당과정 효소인데, 포도당이 부족하면 IFN-γ mRNA 에 붙어 번역을 막는다. 효소가 연료 상태를 읽어 유전자 발현을 조절 하는 것이다.

대사 효소가 신호 전달자를 겸한다 — 세포는 자기 연료 상태를 안다

Ca9 와 Atp5f1a 가 없습니다 - 대체 유전자로 축을 만들었습니다.

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# 이 강의가 쓸 자료를 연다
import mtb

F = mtb.facts()
print(f"마우스 종양 면역세포 {F['n_cell']:,}개 · 대사 유전자 {len(F['genes'])}개")
print(f"축 {len(mtb.axes())}가지")
print()
for k, v in mtb.axes().items():
    print(f"  {k:<14}{' · '.join(v)}")
print()
print("원자료에 없던 유전자:", F["missing_genes"])

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# 네 조건이 무엇이었나
import mtb

d = mtb.cells()
print(f"{'조건':<26}{'세포':>8}{'T세포':>8}{'단핵구계열':>11}")
for s in mtb.ORDER:
    t = d[d["표본"] == s]
    print(f"{mtb.COND[s]:<26}{len(t):>8,}"
          f"{t['세포형'].isin(mtb.TSET).sum():>8,}{t['세포형'].isin(mtb.MONO).sum():>11,}")

High school종양 미세환경이라는 무대

이 강의의 무대는 종양 안 이다. 대사적으로 아주 가혹한 곳이다.

결핍	원인	강
포도당	암세포가 먼저 먹음	4강
산소	혈관이 모자람	6강
아미노산	효소가 분해	8강
NAD⁺	CD38 이 부숨	9~10강

과잉	원인	강
젖산 · 산성	암세포의 해당과정	5강
아데노신	CD39-CD73 경로	11~12강
지질 스트레스	산화 지질 축적	16강

종양은 T세포를 직접 공격하지 않고 굶기거나 중독시킨다

High school이 강의의 물음

논문의 문장에서 출발한다 — "CD38 이 NAD⁺ 를 고갈시켜 증식과 사이토카인 생산을 억제한다."

이 문장을 풀면 여러 물음이 나온다

물음	강
NAD⁺ 가 왜 그렇게 중요한가	9강
CD38 이 정확히 무엇을 하나	10강
NAD⁺ 부수기가 왜 '관문' 인가	10강
자료에서 이 축이 보이나	13 · 14 · 19강

그리고 이 강의의 두 번째 물음

전사체 자료로 대사를 볼 수 있는가? RNA 는 효소의 설계도이지 대사 활동 자체가 아니다. 3강에서 이 문제를 정면으로 다룬다.

대사를 RNA 로 보려는 시도에는 근본적인 간극이 있다

🤔 Check yourself

면역대사가 '신호' 층과 다른 점으로 가장 알맞은 것은?

🤔 Check yourself

CD38 이 관문 분자와 다른 점은?

🤔 Check yourself

이 강의가 다루지 않는 것은?

Answer CD47 은 '먹지 마' 신호이고 대사가 아닙니다. /myeloid 8·9강이 맡습니다.