KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-03-09
크론병 (Crohn’s disease)과 연관된 유전자의 진화론적인 역사를 통해서 우리는 얼마나 유전체가 특이한 사례를 보여줄 수 있는가를 보여주고 있다. <면역체계와 연관되는 GTPase M, IRGM>라고 불리는 이 유전자는 수백만 년전에 구대륙과 신대륙의 원숭이의 조상에서 파괴되었으며 이 유전체에 레트로바이러스 (retrovirus)가 이 유전자에 자신을 삽입하여 잠복하면서 인간과 유인원류의 공통조상에게서 다시 나타났다. 이것은 아마도 처음으로 발견된 부활된 유전자일 것이다. 시애틀의 워싱턴 대학의 인간유전학자인 에반 아이힐러 (Evan Eichler)는 “이것은 동일한 지점에 두 번에 걸쳐 벼락에 맞은 것과 같은 것이다”고 말했다.
대부분 포유류에게서 IRGM은 숙주의 세포에 침입하여 그 안에서 번성하는 결핵과 같은 질병을 일으키는 박테리아와 같은 병원체를 제거하는데 도움이 되는 것으로 생각되는 일군의 유전자 그룹의 하나이다. 하지만 인간과 일부 유인원에게서 이 그룹의 유전자들 중에서 IRGM과 IRGC는 쇠약해졌다. 인간이 이렇게 많은 IRGM 그룹의 유전자들을 잃고 어떻게 살아남을 수 있었는가에 대해서는 알 수 없다. 이 그룹의 유전자가 부족한 생쥐의 경우에는 감염에 취약한 것으로 알려졌다. 그래서 인간에게서 IRGM 유전자가 아마도 중요한 기능을 하고 있을지도 모른다는 주장이 있다. 연구자들은 IRGM 유전자 앞에서 유전자가 삭제된 사람들은 유전자의 발현에 변화가 생기고 소화기관에 고통을 일으키는 자기면역질환인 크론병의 위험을 증가시키는 것으로 생각되고 있다 (McCarroll, S. et al. Nature Genetics 40, 1107-1112 (2008)).
이번 주 학술지인 <PLoS Genetics>지에 발표된 논문에서 아이힐러와 그의 연구자들은 인간 IRGM의 염기서열과 다른 영장류에 존재하는 동일한 유전자의 염기서열을 비교했다. 이들 연구자들은 인간 유전체에 걸쳐서 흩어져 있는 반복된 DNA의 짧은 파편을 발견했으며 이 DNA 파편들은 4,000만 년 전에 구대륙과 신대륙의 공통조상의 유전자에 삽입되었다는 사실을 발견했다. 이러한 삽입은 IRGM의 활성을 중단시키고 기능적인 단백질을 형성할 수 있는 유전자의 능력을 제거하는 결과를 가져온다.
그리고 2,000만 년이 지난 후에 인간과 영장류의 조상에게서 레트로바이러스는 IRGM의 적절한 장소에 삽입하는데 성공하여 이 유전자가 다시 단백질을 생산하도록 하였다. 아이힐러는 인간 IRGM 단백질은 단순한 우연적인 사건일 수 있으며 아무런 실제적인 기능을 가지고 있지 못할 수 있다는 가능성이 있다고 지적했다. 하지만 그는 크론병과 연관된 IRGM 변형의 결합은 이 유전자가 면역체계에서 어떤 역할을 할 수 있다고 주장했다.
현재 IRGM은 한때 사라진 후 진화론적인 역사에서 다시 부활한 유일한 유전자로 알려지고 있다. 덴마크의 아르후스 대학 (University of Aarhus)의 집단유전학자인 미켈 쉬이럽 (Mikkel Schierup)은 “이것은 유일하게 우리가 관찰한 이상한 사례인지 아니면 좀더 일반적인 중요성을 가진 것인가? 우리는 비교유전학적 자료를 통해서 그 해답을 곧 알아낼 수 있을 것이다”고 말했다. 쉬이럽은 이번 발견은 유전자와 우리가 비발현 유전자 (위유전자, pseudogene) 사이의 경계를 모호하게 하고 있다고 지적했다. 그는 “이번 연구는 비발현 유전자는 실제로 큰 문제가 되지 않으며 잠재적으로 그 기능을 다시 얻을 수 있는 잠재성을 갖고 있다”고 말했다. 아이힐러는 “한 유전자가 완전히 사라질 때가지 우리는 유전자가 죽었다고 말할 수 없다. 확실하게 우리가 확인하는 방법은 완전히 제거하는 것이다”고 말했다.
출처: <네이처> 2009년 3월 6일자
참고자료: C. Bekpen et al. (2009) ‘Death and resurrection of the human IRGM gene’ PLoS Genetics 5, e1000403의 원문참조
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