키네신 상과 단백질(KIF)은 아데노신 3인산을 활용하는 방식으로 미세소관과 상호작용하여 다양한 분자들을 운반하는 세포 내 운반 체계에서 핵심적인 역할을 하는 모터 단백질이다. 이는 세포의 형태 형성을 조절함으로써 생리학적 기능에 많은 영향을 준다. 항원 제시 세포는 선천성 면역과 후천성 면역반응을 매개하는 역할을 하며 수지상 세포와 대식세포가 대표적이다. 이들은 외부 항원 침입 시 항원 단백질의 일부를 미성숙 T 림프구에 제시하여 후천성 면역에 관여하는 세포들의 분화 및 증식을 촉진한다. 최근 몇몇 선행 연구들에서 키네신-1, 키네신-5, KIF18A 등과 같은 여러 KIF들이 수지상 세포의 분화 및 활성을 조절한다는 결과가 발표되었다. 여러 키네신 단백질 중 KIF20A는, 세포 분열에 주로 관여하기 때문에 배아 발달이나 암 치료의 주요 타겟으로 연구되어 왔던 반면, 면역계에서의 그 역할은 자세히 연구된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는, KIF20A를 특이적으로 억제하는 paprotrain을 사용하여 KIF20A가 면역반응에 미치는 영향을 조사하였다. 실험 결과, KIF20A가 억제된 수지상 세포와 대식세포에 지질다당류(LPS)를 처리하여 자극을 주었을 때, 과도한 염증반응을 유도하는 사이토카인의 분비량이 감소하였다. 각 항원 제시 세포의 표면 표지 단백질 발현량이 변화하였고, 그 영향을 받아 세포 독성 T 림프구의 증식률 또한 증가하는 경향을 보였다. 세포 독성 T 림프구는 외부 항원이나 감염된 세포를 직접 제거하는 역할을 하는데, 본 연구에서는 해당 세포의 증식이 증가하는 것을 기반으로 KIF20A 억제제가 항바이러스 효능을 가지는지 확인하였다. KIF20A가 억제된 HEK293 세포가 인플루엔자 바이러스 A형(IAV)에 감염되었을 때 바이러스성 단백질 M1의 양과 감염된 세포의 비율이 현저히 감소하였다. KIF20A를 과발현시킨 세포에서는 바이러스 단백질 발현량 증가를 통해 KIF20A가 바이러스 증식을 촉진한다는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로, 억제제의 시점별 처리로 KIF20A가 바이러스 증식 과정 중 초기의 세포 내 진입 단계에 관여한다는 것을 밝혔다. 뿐만 아니라, IAV에 감염된 쥐에 paprotrain을 비강 내 투약했을 때, 병적 증상이 완화되어 사망률이 감소하였으며, 감염된 폐에서 검출된 염증성 사이토카인 및 바이러스의 역가 또한 감소하는 결과를 보였다. 이러한 결과들을 종합적으로 판단할 때, paprotrain이 항원 제시 세포에 영향을 미칠 뿐만 아니라 생체 내외에서 과도한 염증반응을 완화하며 항바이러스 효과를 가진다는 것이 입증되었다. 따라서 본 연구에서는 KIF20A가 바이러스 증식을 돕는 숙주 인자라는 사실과 그 억제제인 paprotrain이 새로운 항바이러스 약물로써 활용될 가능성을 시사한다.
Kinesin superfamily proteins (KIFs) are motor proteins that play a key role in intracellular transport systems. They interact with microtubules in an ATP-dependent manner to transport various molecules. Thus, it has profound effects on physiological functions by regulating cell morphogenesis. Antigen-presenting cells are important for mediating innate and adaptive immune responses. Macrophages and Dendritic cells (DCs) are typical antigen-presenting cells. When external pathogens invade, they present antigenic peptides to naïve T lymphocytes to promote differentiation and proliferation of cells involved in adaptive immunity. Recent studies have reported that several KIFs regulate the differentiation and activation of DCs. KIF20A has been known as a major target in embryonic development or cancer treatment due to its function in cell division, whereas its role in the immune system remains unclear. In this study, the effect of KIF20A on the immune responses was investigated using the inhibitor of KIF20A, paprotrain. When KIF20A-inhibited DCs and macrophages were stimulated with LPS, the inflammatory cytokine secretion was reduced. The expression levels of surface markers of antigen-presenting cells were significantly altered, resulting in enhanced CD8+ T cell proliferation. Based on the viral clearance ability of CD8+ T cells, the effect of paprotrain, KIF20A inhibitor, on reducing viral pathogenicity was investigated. When HEK293 cells were infected with the influenza A virus (IAV) in the presence of paprotrain, the viral replication was significantly reduced. It confirms that KIF20A is a proviral factor in IAV infection, and is implicated in the early entry phase of the viral replication process. In addition, when paprotrain was intranasally administered to IAV-infected mice, both morbidity and mortality were reduced. Taken together, these findings suggest that paprotrain can alleviate IAV pathogenicity by reducing excessive inflammation and increasing CD8+ T cell proliferation while blocking viral entry into cells.