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1991년 - Arthur Weiss: CD28은 IL-2 유전자의 전사를 직접 증폭한다

발행: 2026-02-15 · 최종 업데이트: 2026-02-15

CD28은 단순한 보조자극 분자가 아니었다. 1991년 Weiss 연구는 CD28이 IL-2 enhancer를 직접 활성화하여 전사를 증가시킨다는 사실을 분자 수준에서 입증했다.

Regulation of interleukin-2 gene enhancer activity by the T cell accessory molecule CD28
Fraser, J. D. et al. · Science · 1991
CD28 보조자극이 IL-2 enhancer 활성을 직접 증폭시켜 IL-2 전사를 높인다는 점을 입증해, CD28의 전사 수준 조절 기능을 확립한 고전 연구.

1991년 – Arthur Weiss: CD28은 IL-2 유전자의 ‘엔진’을 직접 가속하는 분자였다

CD28의 역할은 어디까지인가

1980년대 후반까지 CD28은 TCR/CD3 신호를 보조하여 T세포 반응을 증폭시키는 분자로 인식되고 있었습니다. CD28 자극이 있으면 T세포 증식이 증가하고 IL-2 생산도 현저히 늘어난다는 사실은 여러 연구에서 확인되었습니다.

그러나 중요한 질문이 남아 있었습니다.

CD28은 IL-2 생산을 어떻게 증가시키는가?

이전 연구들은 CD28이 IL-2 mRNA를 안정화시킬 수 있다는 가능성을 제시했지만, 실제로 관찰되는 IL-2 증가 폭은 단순한 mRNA 안정화만으로 설명하기에는 충분하지 않았습니다. 전사(transcription) 단계 자체가 증폭되고 있다는 증거들이 축적되고 있었기 때문입니다.

이 문제를 분자 수준에서 해결한 연구가 바로 Arthur Weiss 연구진의 1991년 Science 논문입니다.

핵 안에서 벌어진 변화: enhancer 수준의 조절

Weiss 연구진은 T세포를 항-CD3 단독 자극 조건과 항-CD3 + 항-CD28 동시 자극 조건으로 나누어 분석했습니다. 이후 핵 단백질을 추출하여 IL-2 유전자의 enhancer 영역에 결합하는 단백질 복합체를 비교했습니다.

EMSA(Electrophoretic Mobility Shift Assay) 분석 결과, CD28 신호가 존재할 때 IL-2 enhancer의 특정 조절 부위에 새로운 DNA–단백질 복합체가 형성되는 것이 관찰되었습니다. 이는 CD28이 단순히 세포질 신호를 강화하는 것이 아니라, 유전자 조절 복합체 형성 자체에 영향을 준다는 직접적인 증거였습니다.

리포터 실험이 보여준 결정적 수치

연구진은 IL-2 enhancer를 포함한 리포터 플라스미드를 이용해 전사 활성을 정량적으로 측정했습니다.

결과는 명확했습니다.

  • 항-CD3 단독 자극 → 낮은 전사 활성

  • 항-CD3 + CD28 자극 → 약 4–5배 증가한 enhancer 활성

즉, CD28은 IL-2 유전자의 전사를 직접적으로 증폭시키는 기능을 수행하고 있었습니다.

이것은 CD28이 단순한 “보조자극 수용체”를 넘어, 유전자 전사 프로그램의 핵심 조절자임을 보여주는 분자적 증거였습니다.

CD28은 단독으로 작동하지 않는다

흥미롭게도 CD28 단독 자극만으로는 IL-2 enhancer 활성 증가가 일어나지 않았습니다. 반드시 TCR/CD3 신호가 함께 존재해야만 CD28의 효과가 나타났습니다.

이 결과는 T세포 활성화의 ‘두 신호 모델’을 분자 수준에서 확정지었습니다.

  • 신호 1: TCR/CD3

  • 신호 2: CD28

CD28은 독립적인 점화 장치가 아니라, 이미 점화된 신호를 증폭시키는 가속 장치였습니다.

전사와 전사 후 조절의 이중 구조

이 연구를 통해 CD28의 역할은 더욱 명확해졌습니다.

CD28은

  1. 특정 사이토카인 mRNA의 안정성을 증가시키는 전사 후 조절 기능과

  2. IL-2 enhancer를 직접 활성화하여 전사를 증가시키는 전사 수준의 조절 기능

을 동시에 수행하는 정교한 보조자극 분자였습니다.

즉, CD28은 단순히 반응을 “더 크게” 만드는 분자가 아니라, 반응의 강도와 지속 시간을 동시에 조절하는 핵심 증폭기였습니다.

이후 연구로 이어진 분자적 단서

이 논문은 이후 CD28 response element(CD28RE) 규명 연구와 NF-κB/Rel 계열 전사인자 연구로 이어집니다. 특히 c-Rel이 CD28 신호와 직접 연결된다는 사실은 이 흐름 위에서 완성되었습니다.

CD28의 전사 증폭 기능은 이후 CAR-T 세포 치료에서 CD28 co-stimulatory domain이 채택되는 분자적 근거가 되기도 합니다.

왜 이 논문이 중요한가

1991년 Weiss 연구는 CD28을 단순 보조 신호 분자에서 유전자 발현 프로그램의 핵심 조절자로 격상시킨 전환점이었습니다.

TCR 신호가 점화를 담당한다면, CD28은 IL-2 유전자의 출력을 폭발적으로 증가시키는 엔진 증폭기였습니다.

이 발견은 이후 CD28–CTLA-4–B7 축 연구, 면역관문 이론, 그리고 현대 면역치료 전략으로 이어지는 긴 흐름의 출발점이 되었습니다.

참고 문헌

Aruffo, Alejandro, and Brian Seed. "Molecular cloning of a CD28 cDNA by a high-efficiency COS cell expression system." Proceedings of the National Academy of Sciences 84.23 (1987): 8573-8577. https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.84.23.8573

  • June, Carl H., et al. "T-cell proliferation involving the CD28 pathway is associated with cyclosporine-resistant interleukin 2 gene expression." Molecular and cellular biology 7.12 (1987): 4472-4481. 논문 링크
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