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숙주를 역이용하는 바이러스 생존 원리 규명

- IBS RNA 연구단, B형간염바이러스(HBV)·거대세포바이러스(CMV) 생존 전략 규명 -

- 숙주세포의 자원 활용해 스스로‘혼합꼬리’만들어 생존력 높여 -

B형간염바이러스(HBV)와 거대세포바이러스(CMV)가 스스로 생존하는 전략이 밝혀졌다. 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) RNA 연구단(단장 김빛내리) 연구팀은 이들 바이러스가 숙주세포의 RNA 보호시스템을 역이용함을 규명했다. 이로써 RNA를 이용하는 유전자 치료의 효율을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.

B형간염바이러스는 전 세계적으로 매년 약 80만 명의 사망자를 내며, 거대세포바이러스는 면역력이 약한 환자들의 폐렴, 뇌염 등을 유발한다. 이렇듯 치명적인 감염성 바이러스지만 아직까지 근본적인 치료법이 없었다. 바이러스는 숙주의 면역시스템을 피하기 위해 저마다 생존전략을 세우는데, B형간염바이러스와 거대세포바이러스가 자신을 보호하는 원리와 메커니즘이 밝혀지지 않았기 때문이다.

B형감염바이러스의 구조
B형감염바이러스의 구조B형감염바이러스는 간을 감염시켜 생명을 위협할 수 있는 치명적인 감염성 바이러스다. 전세계적으로 만연하며 급성 및 만성 간 질환을 유발할 수 있다.

연구진은 바이러스의 RNA 연구를 통해 이 문제를 해결했다. 우선 RNA 안정화에 중요한 RNA 꼬리를 살펴보기 위해, 자체 개발한 RNA 염기서열 분석법인 꼬리서열분석법(TAIL-seq)를 적용했다. 그 결과 B형간염바이러스와 거대세포바이러스의 RNA에 다양한 염기로 이뤄진 ‘혼합꼬리’가 존재함을 발견했다. 혼합꼬리는 원래 세포가 자신의 RNA를 보호하기 위해 활용하는 시스템이다. RNA 연구단은 이전 연구에서 혼합꼬리가 RNA의 분해를 막아 유전자를 활성화하는 데 기여한다는 사실을 밝힌 바 있다. 요컨대 일부 바이러스 역시 RNA 안정성을 높이고자 숙주세포의 자원을 활용하고 생존 전략을 모방하여 혼합꼬리를 만들어낸다는 것이다.

B형감염바이러스의 구조
전령 RNA 혼합 꼬리의 아데닌 꼬리 제거 과정 방해 모식도성숙한 전령RNA는 긴 아데닌 꼬리를 가지고 있는데, 이 꼬리는 전령RNA의 분해를 막고 정상적으로 기능하는데 도움을 준다. 긴 아데닌 꼬리가 탈아데닐화 효소에 의해 짧아지면서 전령RNA의 분해가 일어나게 되는데, 전령RNA에 붙은 혼합 꼬리는 아데닌 꼬리 제거 과정을 방해한다. 그 결과, 전령RNA의 분해가 억제되어 안정성이 높아지고 결론적으로 혼합 꼬리는 전령RNA의 생존에 기여하게 된다.

나아가 혼합꼬리 생성에 TENT4 단백질과 ZCCHC14 단백질 복합체가 이용됨을 규명했다. 바이러스 RNA의 일부에는 실핀 모양의‘헤어핀’이라는 구조물이 있는데, 이 구조물에 단백질 복합체가 결합하면 TENT4 단백질이 혼합꼬리를 만들어낸다. 즉 헤어핀이 혼합꼬리 생성 유도의 도화선 역할을 한다는 의미이다.

TENT4 단백질, ZCCHC14 단백질 복합체의 혼합꼬리 생성과 바이러스 RNA 안정화 메커니즘
TENT4 단백질, ZCCHC14 단백질 복합체의 혼합꼬리 생성과 바이러스 RNA 안정화 메커니즘TENT4 단백질, ZCCHC14 단백질은 바이러스 RNA의 “헤어핀” 구조에 결합하여 혼합꼬리를 만들고, 만들어진 혼합꼬리는 바이러스 RNA 안정화를 유도한다.

이번 연구로 혼합꼬리 형성을 돕는 단백질과 헤어핀을 표적으로 삼는 새로운 감염 치료법 개발이 가능할 것으로 보인다. 헤어핀과 단백질 복합체의 결합을 막으면 바이러스의 안정성을 낮출 수 있기 때문이다.

김빛내리 단장은 “B형간염바이러스와 거대세포바이러스의 생존 전략인 혼합꼬리 생성 원리를 규명했다”며 “이는 혼합꼬리를 이용한 유전자 치료 기술에도 활용될 수 있을 것”이라고 전했다.

이번 연구결과는 국제 학술지 Nature Structural & Molecular Biology (IF 12.109) 5월 25일 온라인 판에 게재되었다.

IBS 커뮤니케이션팀
박유진

Center for RNA Research (RNA 연구단)

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Vic Narry
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    최종수정일 2019-12-17 14:32