분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2013-03-01 10:54:11 , Hit : 2990
 면역 시스템을 가지는 바이러스



http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2013020505&service_code=03  
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-03-01  
    

  
네이처(Nature)지에 게재된 한 연구 결과가 콜레라 박테리아(cholera bacteria)의 한 바이러스가 박테리아의 면역 시스템을 차용하여 자신을 박테리아 숙주로부터 보호한다는 사실을 보여주고 있다. 이번 연구는 이러한 형태의 바이러스인 박테리오파지(bacteriophage ("phage" for short))가 기능적, 적응적 면역 시스템을 가질 수 있다는 사실을 보여준다.

박테리오파지는 콜레라 박테리아의 파지에 대한 방어 시스템인 면역 시스템의 작동을 막기 위해 이를 훔치는 전략을 이용한다. 따라서 파지는 콜레라 박테리아(cholera bacteria)를 죽일 수 있으며 이들을 보다 많이 죽이기 위해 보다 많은 파지 자손들을 만들어낸다. 이번 연구 결과는 박테리아에 의한 질병을 치료하기 위해 파지를 이용하는 파지 치료법(phage therapy)에 큰 영향을 미칠 수 있다. 파지 치료법을 개발하는 것은 특히 중요한데, 그 이유는 슈퍼 버그라고 불리는 몇몇 박테리아들이 거의 모든 항생제에 대해 저항성을 지니고 있기 때문에 매우 중요하다.

지금까지, 연구자들은 파지를 원시적인 형태의 DNA 혹은 RNA라고만 생각해왔으며 따라서 다양한 변화에 대해 초기에 대처할 수 있는 시스템인 적응 면역 시스템(adaptive immune system)에 대한 정교한 이해가 부족했다. 파지는 박테리아를 독점적으로 먹이로 이용할 수 있으며 각각의 파지는 특별한 종류의 박테리아와 기생 관계를 형성하고 있다. 이번 연구는 인간에 있어서 콜레라를 일으키는 박테리아인 Vibrio cholerae를 공격하는 파지를 대상으로 이루어졌다.

터프츠 의대(Tufts University School of Medicine)의 교수이자 하워드 휴즈 의대연구소(Howard Hughes Medical Institute)의 연구원인 Andrew Camilli 박사가 이번의 뛰어난 연구 성과를 이루어낼 수 있었으며, 논문의 제1저자인 Kimberley D. Seed 박사가 방글라데시에서 콜레라 환자의 배변으로부터 파지를 얻어 DNA 염기서열을 분석했다.

연구진은 자신들의 발견의 타당성을 입증하기 위해, 파지에 대해 자연적인 저항성을 가진 새로운 형태의 콜레라 박테리아에 대한 적응 면역 시스템이 부족한 파지를 이용했다. 따라서 파지는 박테리아에 적응할 수 없었으며 이들을 죽이고 말았다. 다음으로 연구자들은 이들을 파지 면역 시스템을 지니고 있는 콜레라 바이러스를 감염시켰으며 파지가 이들에 적응해 콜레라 박테리아를 죽일 수 있는 능력을 얻을 수 있었다. 이 연구는 파지를 포함하고 있는 면역 시스템이 충분히 기능적일 수 있으며 적응 면역 시스템으로 이용될 수 있다는 것을 보여준다.

이에 대해 Seed는 “거의 모든 박테리아가 파지에 의해 감염될 수 있다. 전세계에 알려진 박테리아의 거의 절반 가량이 CRISPR/Cas라고 하는 적응 면역 시스템을 가지고 있다. 이 면역 시스템은 파지에 의해 명령을 받기는 하지만 이들의 기원은 거의 알려져 있지 않는데 그 이유는 콜레라 박테리아 자체에는 이러한 시스템이 부족하기 때문이다. 파지에서 CRISPR/Cas 시스템을 찾는 것은 파지와 박테리아 사이를 오갈 수 있는 유전자의 흐름이 존재한다는 것을 의미하며 이들이 적응 면역 시스템을 위한 유전자가 될 수 있다는 것을 보여준다”고 말했다.

터프츠 의대의 분자 생물학과 Camilli 교수 또한 “이번 연구는 바이러스가 살아있는 생명체이며 항생제에 대한 내성을 지닌 박테리아의 감염을 치료하기 위한 방법으로 이용될 수 있다는 논쟁에 불을 지피고 있다”고 말했다. Camilli의 이전 연구 결과는 파지들이 콜레라 환자들의 배변 속에 풍부하게 존재하며 이는 파지 치료법이 자연적으로 발생하는 치료법이며 개선의 여지가 충분히 존재한다는 것을 보여주었다.

연구팀은 현재 파지 면역 시스템이 콜레라 박테리아의 방어시스템을 어떻게 무력화시키는지에 대한 연구를 수행 중이다. 이 새로운 지식들은 파지 면역 시스템이 새롭게 획득된 혹은 진화한 형태의 콜레라 박테리아의 면역 시스템을 극복할 수 있는 방안이 될 수 있다는 것을 보여준다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 Seed, K.D., Lazinski, D.W., Calderwood, S.B., and Camilli, A. (2013). A bacteriophage encodes its own CRISPR/Cas adaptive response to evade host innate immunity. Nature, vol 494, issue 7438, pp 489 DOI: 10.1038/nature11927을 참고하기 바란다.


http://phys.org/news/2013-02-viruses-immune.html


자료를 가져가실 때에는 출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』을 밝혀 주시기 바랍니다.  







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