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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-04-21
요약: 특정 인유두종 바이러스(HPV)가 모든 암의 약 5%에 해당하는 암을 유발한다고 알려졌으나 아직 그 기작은 완벽하게 밝혀져 있지 않다. 최근 오하이오주립대 연구진이 오하이오 슈퍼컴퓨터 센터의 자원과 전체 유전체 시컨싱 덕분에, 인유두종 바이러스가 암 발달을 촉진시키는 새로운 방법을 알아냈다. 인유두종 바이러스가 복제되는 동안에, 인유두종 바이러스 DNA가 숙주 세포의 DNA에 삽입되면서, 인간 DNA 서열을 여러 번 고리화시켜 인간 유전체를 불안정화시킴으로써 암으로 발달하는 것이다.
특정 인유두종 바이러스(HPV; human papillomavirus)는 암을 유발한다고 오랫동안 알려졌다. 최근 오하이오주립대 연구진이 인유두종 바이러스가 암 발달을 촉진하는 새로운 방법을 알아냈다. 인유두종 바이러스가 복제될 때, 인유두종 바이러스 DNA가 숙주 세포의 DNA에 삽입되면서, 인간 DNA 서열을 여러 번 고리화시켜 인간 유전체를 불안정화시킴으로써 암으로 진행된다.
전 세계에서 인유두종 바이러스로 인해 연간 약 61만 명이 암에 걸리며, 이는 전체 암 환자의 약 5%에 해당한다. 사실상 모든 자궁경부암에 이에 해당한다. 그러나 이 과정에서의 기작은 아직 완벽하게 밝혀져 있지 않다.
최근 저널 지놈 리서치(Genome Research)에 발표된 이 연구는 오하이오 슈퍼컴퓨터 센터(OSC; Ohio Supercomputer Center) 시스템의 대규모 전산력으로 이뤄질 수 있었다. 연구진은 전체 유전체 시컨싱(whole-genome sequencing), RNA 시컨싱과 여러 분자적 실험 방법(스펙트럼 핵형 분석과 FISH)으로 10건의 암 세포주와 두경부암 환자의 2건의 샘플을 분석했다.
“우리의 시컨싱 데이터는 인유두종 바이러스가 숙주 유전체에 삽입되는 지점의 숙주 세포 유전자와 염색체를 손상시킬 수 있음을 자세하고 생생하게 보여준다. 인유두종 바이러스는 토네이도처럼 숙주 유전체를 강타할 수 있다. 이것은 암 유발 유전자를 과발현시키거나 종양 억제 유전자의 보호 기능을 방해할 수 있으며, 두 가지 손상 모두 암 발달을 촉진할 수 있다”고 공동선임 저자인 데이비드 사이머(David Symer)는 말했다.
제1 저자이자 생물정보학 전문가이며 오하이오 종합암센터(Comprehensive Cancer Center)의 분자 바이러스학, 면역학, 의료 유전학의 조교수인 케이코 아카기(Keiko Akagi)는 오하이오 슈퍼컴퓨터 센터의 HP-built 인텔 제온 클러스터(HP-built Intel Xeon cluster)의 컴퓨터를 사용했다.
“우리는 인유두종 바이러스가 숙주인 인간 유전체에 삽입된 지점에서 숙주 세포의 유전체 일부분이 제거되거나, 재배열되거나 증가될 수 있음을 관찰했다. 숙주 유전자에서의 이 놀라운 변화는 숙주 세포의 인유두종 바이러스 카피(copy) 수의 증가를 동반하여, 인유두종 바이러스가 생산하는 암 촉진 유전자인 바이러스 E6, E7의 발현을 증가시킨다”고 공동선임 저자 마우라 길리슨(Maura Gillison)은 말했다.
암을 유발하는 인유두종 바이러스는 2가지 바이러스 단백질인 E6와 E7을 생산한다. 이것은 암 발달에 필수적이지만 이것만으로는 암을 유발하지 못한다. 숙주 세포 유전자에 추가적인 변화가 일어나야 암으로 진행할 수 있는데, 인유두종 바이러스의 삽입으로 생성된 숙주 유전체의 불안정한 고리가 암 발달에 충분한 역할을 할 것으로 보인다. 유전체 불안정성은 인유두종 바이러스를 포함한 인간 암의 특징(hallmark)이다.
“우리 연구는 암의 ”최종 단계(end game)"에서 인유두종 바이러스에 일어난 일에 대한 새롭고 흥미로운 정보를 제공한다. 전체적으로 우리의 결과는 초기 바이러스 감염에서 인유두종 바이러스와 연관된 암의 발달로 진행되는 잠재적으로 핵심적이고 격변적인 단계에 대한 실마리를 제공해주고 있다“고 사이머는 말했다.
그림 1. 전체 유전체 시컨싱과 오하이오 슈퍼컴퓨터 센터 시스템의 대규모 전산력을 이용한 최근 이 연구에 따르면, 비정상적인 인유두종 바이러스의 "고리화(looping)“는 숙주 염색체에 인유두종 바이러스 DNA가 삽입되는 지점에서 숙주 염색체에 극심한 손상을 가져온다고 한다. 이 연구는 최근에 오하이오주립대 종합암센터의 연구진에 의해 발표됐다.
1. 출처: 사이언스데일리(2014년 4월 16일)
2. 원문정보: Akagi K et al. Genome-wide analysis of HPV integration in human cancers reveals recurrent, focal genomic instability. Genome Research, 2013; 24 (2): 185 DOI: 10.1101/gr.164806.113
HPV_looping.jpg
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/04/140416113000.htm
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