독소

일반적인 의미의 독소는 생물학 용어로서의 '독소'와는 달리 말 그대로 신체에 해로운 요소들을 독소라고 칭하기 때문에 독극물과 비슷한 의미로 봐도 무방하다. # 주로 푸드 패디즘을 비롯한 유사과학 논란이 있는 상업적 마케팅 분야에서 독성 물질을 독소라고 부르는 경우가 많은데, 이 내용에 대해서는 여기를 참고할 것.

생물학에서 정의하는 독소(toxin)는 생물체가 만들어내는 독성이 있는 물질을 일컫는다. 따라서 인공적으로 합성한 독성물질은 독소에 포함되지 않는다. 작은 분자, 펩티드, 단백질을 비롯해서 다양한 형태의 독소는 몸의 조직에 접촉하거나 침투하여 생물학적 기능을 마비시킨다. 독소는 크게 외독소(exotoxin)와 내독소(endotoxin)로 나뉠 수 있는데, 외독소는 생물체 내에서 합성되어 분비되는 독소를, 내독소는 박테리아가 용해되었을(lysed) 때 박테리아 내부에 있던 독소가 활성화되어 외부로 나오게 되는 독소를 일컫는다.

외독소의 경우에는 대부분 단백질이고, 따라서 열에 쉽게 불활성화된다. 반면에 내독소는 열을 가해도 불활성화되지 않는 경우가 있다.

독소의 독성은 LD50(반수치사량)으로 측정한다.[1]

외독소는 독소를 생산하는 생물체 내에서 직접 합성되어 분비되는 독소인데, 대표적으로 콜레라독소(Cholera Toxin), 황색포도상구균 장독소(Staphylococcus aureus enterotoxin), 보툴리눔 신경독소(Clostridium botulinum neurotoxin) 등이 있다.

Type I 외독소는 세포 표면의 수용체(receptor)에 결합하여 세포 내 신호전달체계를 자극한다. 대표적으로 포도상구균속의 몇 종과 연쇄상구균속의 몇 종이 분비하여 T림프구의 초항원반응을 유발하는 초항원(Superantigen)과 대장균 중 몇 종류가 분비하는 열내성 장독소(heat-stable enterotoxin)가 있다.

Type II 외독소는 체외에서 세포막에 손상을 입혀 세포가 용해되도록 하는 능력을 가진 독소로 정의한다. 사이토라이신(cytolysin)[2]과 헤모라이신(hemolysin)[3]계열의 독소가 여기에 해당한다. Type II 외독소는 크게 channel forming toxin(pore forming toxin)과 세포막에 작용하는 효소의 역할을 하는 독소로 나뉜다.

Channel forming toxin은 숙주세포의 세포막에 구멍을 뚫는데, 이 독소는 또 다시 두개의 하위 그룹으로 나뉜다.

1. Cholesterol dependent cytolysins (CDC): CDC는 콜레스테롤에 붙어야 제 기능을 할 수 있기에, 숙주세포의 콜레스테롤을 필요로 한다. 여기에 속하는 독소가 만드는 구멍(pore)은 25-30nm에 육박할 정도로 매우 크다. pneumolysin을 제외한 모든 CDC계열 독소는 Type II secretion system을 이용해 분비된다.[4] 대표적으로 streptolysin O (SLO), pneumolysin (PLO), llisteriolysin (LLO)이 있다.
2. RTX toxins: 반복적인 아미노산 서열을 가지고 있는 이 독소는 레지오넬라균에게서 분비된다.

Type III 외독소는 타겟 세포 내로 들어가서 일반적인 세포의 대사과정을 건드려 세포를 사멸에 이르게 하는 독소를 말한다. 이 독소가 제 역할을 하기 위해서는 숙주세포의 세포질로 들어가는 과정이 선행되어야 되는데, 이는 크게 두 가지 과정이 있다. 첫번째는 박테리아가 Type III secretion system과 같은 분비기구를 이용하여 직접 숙주세포 내로 독소를 주입하는 경우로, 대표적으로 여시니아(Yersinia)가 있다. 두번째는 AB독소(A-B toxin)인데, 이 계열의 독소는 단백질 복합체의 B(binding)부분이 숙주세포 표면의 수용체에 붙어 독소의 작용기에 해당하는 A(active)를 숙주세포내로 주입한다. 콜레라독소, 백일해독소, 디프테리아독소, 탄저균독소가 AB toxin에 해당한다.

내독소는 세균의 체내에서 균이 생존하고 있는 동안은 독소가 세포막을 통해 확산하지 않으나 균이 사멸하거나 파괴되면 체외로 유출된다. 티푸스균, 콜레라균이 가지고 있는 독소가 여기에 해당된다. 열에 대한 저항력이 강하며, 외독소에 비해 독성이 약하다는 특징을 가지고 있다.