숙주 역이용하는 바이러스 생존 원리 규명
숙주 역이용하는 바이러스 생존 원리 규명
  • 함예솔
  • 승인 2020.06.10 17:05
  • 조회수 1386
  • 댓글 0
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B형 간염 바이러스(HBV)와 거대 세포 바이러스(CMV)가 스스로 생존하는 전략이 밝혀졌습니다. 기초과학연구원(IBS) RNA 연구단 연구팀은 이들 바이러스가 숙주세포의 RNA 보호 시스템을 역이용한다는 사실을 규명했습니다. 이로써 RNA를 이용하는 유전자 치료의 효율을 높이는 데 기여할 것으로 기대됩니다. 해당 연구는 <Nature Structural & Molecular Biology>에 게재됐습니다. 

바이러스 시대에 한계가 오고 있다. 출처: pixabay
바이러스 안정성 낮춰 치료 효율 높일 수 있을까. 출처: pixabay

RNA 연구 이용해 바이러스 보호 원리와 메커니즘 밝혔다  

 

B형 간염 바이러스는 전 세계적으로 매년 약 80만 명의 사망자를 내며 거대 세포 바이러스는 면역력이 약한 환자들의 폐렴, 뇌염 등을 유발합니다. 이렇듯 치명적인 감염성 바이러스지만 아직까지 근본적인 치료법이 없었습니다. 바이러스는 숙주의 면역시스템을 피하기 위해 저마다 생존 전략을 세우는데 B형 간염 바이러스와 거대 세포 바이러스가 자신을 보호하는 원리와 메커니즘이 밝혀지지 않았기 때문입니다. 

(위) TENT4 단백질과 (아래) ZCCHC14 단백질 결핍 시 두 바이러스의 혼합꼬리가 줄어들고 RNA 안정성이 줄어든다. 출처: IBS
(위) TENT4 단백질과 (아래) ZCCHC14 단백질 결핍 시 두 바이러스의 혼합꼬리가 줄어들고 RNA 안정성이 줄어든다. 출처: IBS

연구진은 바이러스의 RNA 연구를 통해 이 문제를 해결했습니다. 우선 RNA 안정화에 중요한 RNA 꼬리를 살펴보기 위해, 자체 개발한 RNA 염기서열 분석법인 꼬리서열분석법(TAIL-seq)을 적용했습니다. 꼬리서열분석법(TAIL-seq)은 RNA 말단에 긴 아데닌 꼬리를 마치 책 읽듯 문자로 해독하여 분석하는 기술을 말합니다. 

TENT4 단백질, ZCCHC14 단백질 복합체의 혼합꼬리 생성과 바이러스 RNA 안정화 메커니즘. 출처: IBS
TENT4 단백질, ZCCHC14 단백질 복합체의 혼합꼬리 생성과 바이러스 RNA 안정화 메커니즘. 출처: IBS

그 결과 B형 간염 바이러스와 거대 세포 바이러스의 RNA에 다양한 염기로 이뤄진 '혼합꼬리'가 존재함을 발견했다. 혼합꼬리는 원래 세포가 자신의 RNA를 보호하기 위해 활용하는 시스템입니다. RNA 연구단은 이전 연구에서 혼합꼬리가 RNA의 분해를 막아 유전자를 활성화하는 데 기여한다는 사실을 밝힌 바 있습니다. 요컨대 일부 바이러스 역시 RNA 안정성을 높이고자 숙주 세포의 자원을 활용하고 생존 전략을 모방하여 혼합꼬리를 만들어낸다는 겁니다.

  • 혼합꼬리

특정 RNA는 아데닌 염기로 이뤄진 꼬리를 갖는다고 알려져 있었습니다. 그러나 본 연구단이 2018년에 출판한 논문에서 아데닌뿐만 아니라 다양한 염기로 이뤄진 혼합 꼬리가 존재하며 이 혼합꼬리는 분해가 잘 되지 않기 때문에 RNA 안정화에 기여한다는 것을 밝혔습니다. 

새로운 감염치료법 개발 가능 전망

 

나아가 혼합꼬리 생성에 TENT4 단백질과 ZCCHC14 단백질 복합체가 이용됨을 규명했습니다. 바이러스 RNA의 일부에는 실핀 모양의 '헤어핀'이라는 구조물이 있는데, 이 구조물에 단백질 복합체가 결합하면 TENT4 단백질이 혼합꼬리를 만들어냅니다. 즉 헤어핀이 혼합꼬리 생성 유도의 도화선 역할을 한다는 의미입니다.


이번 연구로 혼합꼬리 형성을 돕는 단백질과 헤어핀을 표적으로 삼는 새로운 감염 치료법 개발이 가능할 것으로 보입니다. 헤어핀과 단백질 복합체의 결합을 막으면 바이러스의 안정성을 낮출 수 있기 때문입니다.

김빛내리 연구단장. 출처: IBS
김빛내리 연구단장. 출처: IBS

 

 

 

김빛내리 단장은 "B형간염바이러스와 거대세포바이러스의 생존 전략인 혼합꼬리 생성 원리를 규명했다"며 "이는 혼합꼬리를 이용한 유전자 치료 기술에도 활용될 수 있을 것"이라고 전했습니다. 

 

  • 헤어핀 구조(hairpin loop)

이름에서 구조적 형태를 유추할 수 있듯 단일가닥의 RNA 또는 DNA의 상보적 역 반복서열 간에 수소결합으로 생긴 줄기 부분과 루프 형태를 하고 있는 고리 부분을 가집니다. 

 


##참고자료##

 


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