분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2009-02-23 12:04:03 , Hit : 5166
 RIG-I가 바이러스의 RNA를 탐지하여 면역반응을 일으키는 메커니즘 규명


KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-02-20

  
미국 일리노이 대학교에 재직중인 하택집 교수 연구팀은 Science 2월 18일호에 실린 논문에서, 세포의 단백질이 바이러스를 인식하여 인체에 경고신호를 보내는 메커니즘을 규명하였다고 발표하였다. 이는 "핵심 세포단백질인 RIG-I(retinoic acid inducible Gene-I)가 바이러스의 RNA와 인체의 RNA를 어떻게 구별하는가?"라는 오랜 논란에 종지부를 찍는 것이어서 학계의 관심을 끌고 있다.

RIG-I는 바이러스의 RNA를 탐지하는 면역계의 최초 분자이다. 그러나 이러한 역할을 지닌 대부분의 단백질 전문화된 면역세포에만 존재하는 것과는 달리, RIG-I는 인체의 모든 세포의 세포질에 존재한다. RIG-I는 두 개의 주요 부분으로 구성되어 있다. 그것은 CARD 도메인(카스파제 활성화 및 동원 도메인: caspase activation and recruitment domains)와 ATP를 소모하는 도메인(ATPase domain)이다. 선행연구에서는, CARD 도메인이 바이러스가 존재하지 않는 상태에서는 RIG-I의 활성을 저해하지만, 일단 바이러스가 탐지된 후에는 경보를 울려 면역반응을 일으키는 데 핵심적인 역할을 한다고 밝혀진 바 있다.

다른 선행연구에서는, RIG-I가 인간의 RNA와 바이러스의 RNA를 구별하는 중요한 특징을 인식한다고 밝혀진 바 있는데, 이 특징이란 "바이러스 RNA의 5` 말단에는 3P(triphosphate) 태그가 존재한다"는 것이다. 대부분의 세포 RNA는 세포질로 나가기 전에 3P 꼬리가 은폐되거나 변형되는데, RIG-I는 이것을 바이러스의 RNA와 세포의 RNA을 구별하는 근거로 이용한다. RIG-I는 이 태그를 이용하여 - 마치 수사관이 지문을 감식하는 것처럼 - 바이러스의 존재를 탐지한다. 이 태그가 발견되면 일련의 반응이 일어나 RIG-I는 다른 세포기관에 경보를 발령하고, 궁극적으로 다른 세포에게 바이러스의 침입 사실이 알려지게 된다.

다른 한편 RIG-I는 dsRNA(double-stranded RNA)가 존재할 때만 활성화되고, ssRNA(single-stranded RNA)가 있을 때는 활성화되지 않는 것으로 알려져 있다.(ssRNA는 대부분의 동물세포에서 발견된다.) 그리고 ATPase 도메인은 RIG-I의 기능에 필수적이며, 이 도메인에 하나의 돌연변이만 발생해도 RIG-I 전체의 기능이 마비되는 것으로 알려져 있다.

이상에서 언급한 바와 같이, 과학자들은 선행연구를 통하여 "CARD 도메인이 항바이러스신호를 전달하는 데 관여한다"는 사실과, "RIG-I가 바이러스를 인식하는 두 개의 핵심 근거는 「5` 말단 3P 태그(5`-3P)」와 「dsRNA」"라는 사실에 대해서는 알고 있었지만, ATPase 도메인에 대한 중요한 의문은 아직 밝혀지지 않은 채로 남아 있었다. 그 의문이란 "「5`-3P」와 「dsRNA」라는 두 개의 근거가 RIG-I의 기능에서 차지하는 위치는 무엇인가?"라는 것이었다. 연구진은 이러한 미스터리를 해결하기 위하여 단백질유도 형광증광법(protein-induced fluorescent enhancement)이라는 기법을 이용하였다. 이 기법은 형광염료가 분자(예: RNA)의 특정영역에 결합할 경우, 그 분자와 상호작용하는 단백질과의 근접도(proximity)에 따라 형광의 강도가 증감하는 것을 이용하는 방법이다.

분석 결과, 연구진은 "RIG-I는 dsRNA를 향하여 선택적으로 이동하며, 이러한 움직임은 5`-3P가 존재하는 상황에서 더욱 촉진된다"는 결론을 얻을 수 있었다. 다시 말해서 RIG-I는 5`-3P와 dsRNA라는 두 가지의 근거를 모두 활용하여 매우 정확하게 바이러스의 침입을 탐지해낼 수 있다는 것이다. 종전에는 RIG-I가 dsRNA와 5`-3P를 한꺼번에 인식하는지 개별적으로 인식하는지의 여부가 불투명했지만, 이번 연구에서는 이것이 명확하게 해명된 것이다. 이번 연구는 선행연구의 결과 사이에 존재했던 갭을 메움으로써, RIG-I의 작용을 통합적으로 이해하는 데 기여한 것으로 평가된다.








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