분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2013-10-14 08:48:56 , Hit : 2272
 포유류의 선천성 항 바이러스 파워 발견

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2013100179&service_code=03  
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-10-14      
          
사람에게 치명적인 바이러스를 물리칠 수 있는 전도 유망한 새로운 접근이 캘리포니아대학교 딩(Shou-Wei Ding) 교수 팀 덕분에 가능하게 되었다. 즉, 식물, 무척추동물과 마찬가지로 포유류도 리보핵산 간섭(RNA interference, RNAi) 과정을 이용해 바이러스를 퇴치한다는 것이 딩 교수 연구팀에 의해 밝혀졌으며, 식물, 초파리, 선충류 그리고 생쥐에 대한 그의 20년 연구로 그의 이론이 사실임이 증명되었다. 딩 박사 연구팀은 식물과 무척추동물과 마찬가지로 포유류도 RNAi 프로세스를 이용하여 세포 자신의 내부 바이러스를 파괴한다는 것을 발견했고, 이 발견은 학술지 Science 의 10월11일 발간 호에 실린다.

지금까지 학자들은 포유류가 RNAi를 이용하여 바이러스를 죽인다는 것을 증명할 수 없었다. 그런데, 얄궂게도 식물, 선충, 초파리에 대한 딩 박사의 선행 연구가 이 핵심 열쇠를 발견하는데 도움이 되었다. 즉, 바이러스는 우리의 바이러스 퇴치 메커니즘을 억제하는 단백질을 이용하여, 우리 세포의 선천적 방어능을 무력화시켰던 것이다. 이 억제 단백질을 바이러스에서 제거하면, 피해 생물은 RNAi 프로세스를 이용하여 바이러스를 신속하게 제거할 것이라는 것이 딩 박사의 이번 연구에서 밝혀졌는데, 이 RNAi 프로세스는 작은 간섭 RNAs(small interfering RNAs,siRNAs)를 출동시켜서 병원체를 퇴치한다. 예를 들어, 어린 생쥐를 대상으로 한 이들의 연구에서, 노다무라 바이러스 (Nodamura virus)에 감염된 모든 생쥐들은 죽었으나, 바이러스에서 B2로 불리는 단백질이 제거되면, 감염된 생쥐들은 바이러스를 공격하는 막대한 siRNAs를 만들기 시작했고, 그렇지 않았다면 치명적인 감염으로부터 살아남았다.

많은 연구자들이 포유류에서 이 바이러스성 siRNAs를 찾으려고 했지만, 찾지 못했다고 한다. 그 핵심은 다른 사람들은 거의 모르는 노다무라 바이러스에 있는 B2 단백질에 대한 이들의 선행지식이었다고 한다. 다른 학자들이 노다무라 바이러스가 무엇이냐고 물었다고 한다. 그 사람들은 더 잘 알려진 사람 바이러스로 연구하고 있었지만, 생쥐에 노다무라 바이러스 감염이 최고의 모델로 판명된 것이다. 딩 박사가 어디를 보아야 할지는 어떻게 알았을까? 중국에서 태어난 딩 박사가 1980년대 후반 호주국립대학교 (Australia National University)의 대학원생이었을 때 출범한 한 헌치(hunch)에서 파트타임으로 활동하고 있었다. 그곳에서의 한 강의에서, 식물과 동물은 매우 다르지만, 식물과 동물을 감염시키는 바이러스의 지놈(genomes)은 사실 매우 비슷하다는 것을 배웠다.

그 배움 그리고 바이러스 분자 유전 분야의 전문가이자 딩의 멘토(mentor)인 호주 과학원 깁(Adrian Gibbs) 박사와의 토의를 통해서, 딩 박사는 식물과 동물에 그들의 바이러스를 유사하게 유지시키는 공통되는 항 바이러스 메커니즘(anti-viral mechanism)이 존재함에 틀림없다는 생각을 하게 되었다고 한다. 그리고 웨이트 연구소(Waite Institute in South Australia)의 시몬(Bob Symons)과 함께, 다수의 중요한 작물을 비롯하여 식물 1000 종(species) 이상을 감염시키는 진디 매개성 치명적 병원체인 오이 모자이크 바이러스(cucumber mosaic virus)에 대한 연구에서, 그는 그의 가설에 대한 첫 번째 증거를 제시했다.

딩 박사는 컴퓨터적 분석 기술을 이용하여, 다른 사람들이 간과했던 작은 유전자를 발견했고, 2b라 이름하였고, 숙주 식물 내부에 바이러스가 확산되는데 필수적 역할을 한다는 것을 보여주었다. 그리고 그 결과와 곤충 병원체인 집떼 바이러스(Flock house virus)의 단백질 B2에 관련된 연구 결과에 기초하여, 1995년 한 논문에서 단백질2b와 B2가 숙주의 항 바이러스 방어를 억제한다는 것을 딩 박사가 제안했다.

딩 박사는 그 아이디어로 인해서, 1996년 싱가포르로 가서, 분자 농업생물학연구소 (Institute of Molecular Agrobiology)에서 그의 연구실을 마련했다. 거기서, RNAi 전문가 볼콤브 (Baulcombe)가 이끄는 영국 팀과 공동 연구로, 단백질 2b가 정말로 RNAi의 바이러스 퇴치 특성을 억제한다는 증거를 식물에서 딩 그룹이 발견했다. 더욱이, 바이러스들의 염기서열 유사성이 제한적이더라도, 관련된 바이러스의 단백질2b 모두가 억제활성을 가지고 있다는 것도 발견되었다.

딩 박사는 2000년 12월 UCR의 교수로, 그의 가설의 나머지 절반 즉, 집떼바이러스 (Flock house virus)의 단백질 B2가 그의 동물 숙주에서 RNAi를 억제하는지에 대해 검정했다. 그 당시에 RNAi 식물에서 주요 항바이러스 메커니즘으로 알려졌지만, 많은 다른 확실한 (well-defined) 메커니즘으로 바이러스 감염에 맞서는 동물계에서도 그럴 것이라고 믿는 사람은 거의 없었다고 한다. 이어지는 5년의 연구에서, 딩 박사는 집떼 바이러스를 이용해서 초파리와 선충(C. elegans nematodes)의 RNAi가 식물과 같은 바이러스 퇴치 특성을 가지고 있지만, 바이러스의 단백질 B2가 숙주의 RNAi 방어를 정지시킨다는 것을 발견했다. 단백질 B2가 제거되면, 숙주는 엄청난 양의 siRNAs를 만들어 바이러스를 신속하게 파괴한다.

2002년 학술지 Science 의 표지를 장식했던 그 발견은 RNAi가 식물, 곤충 그리고 선충에서 보편적인 항 바이러스 방어하는 것을 보여주었으며, 그리고 그러한 방어의 억제를 위해 바이러스가 단백질을 유지해야 하는 이유를 설명했다. 그리고 딩 박사는 그의 기본적인 대 전제를 더 깊숙이 파고 들어갔다. 즉, 수억 년 전에 독립적인 진화의 길로 들어선 식물, 동물 그리고 선충에서 RNAi가 여전히 효과적인 항 바이러스 방어수단이라면, 포유 동물에서는 왜 그의 작동이 정지된 것일까? 하는 의문이었다.

이 질문에 답하기 위해서 어린 생쥐에 치명적인 노다무라 바이러스 (집떼바이러스의 사촌)를 이용하기로 했다. 딩 박사와 공동으로 스위스 연방 공학연구소(Swiss Federal Institute of Technology in Zurich)의 비오네(Olivier Voinnet) 박사 팀도 뇌척수염바이러스에 감염된 배양된 생쥐 배아 줄기 세포에서 바이러스성 siRNAs를 검출했다고 보고했다. 이들 발견으로 위협적인 사람 바이러스를 퇴치할 수 있는 새로운 길이 열렸다.

딩 박사의 다음 목표는 5백반 달러로 향후 5년간 뎅기열을 비롯한 사람의 병원균에 대한 백신을 연구하는 것이다. 그리고, 이의 실현에 대해 조심스레 낙관한다. 이번 발견은 사람의 바이러스 감염에 대한 지식에 있어 빠져있었던 것일 수 있다고 한다. 우리 인체에는 많은 다른 항바이러스 메커니즘이 있지만, RNAi가 가장 중요한 항 바이러스 방어 수단으로 작용하고 있을 수도 있다고 한다. RNAi가 정말로 중요한 방어수단일 수 있다는 것이다.


http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-10/uoc--rdi100713.php







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