[사이언스 데일리] 질병을 일으키는 바이러스는 숙주와 군비경쟁을 벌인다. 숙주에서는 항바이러스 유전자가 선택되어 숙주의 건강과 생존이 증진되고, 바이러스에서는 숙주의 항바이러스 요인에 대항하는 변이가 선택된다. 이러한 적응과 변이를 연구하면 숙주와 바이러스의 상호작용에 대해 먼 과거까지 거슬러 올라가는 통찰을 얻을 수 있다. 아프리카 원숭이의 항바이러스 유전자 염기서열에 대한 새로운 연구에서는 HIV 과 근연관계인 렌티바이러스 (lentivirus) 가 1600만년 전부터 아프리카의 영장류들을 감염시켜 왔다는 것을 밝혔다.

(2015년 8월 20일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 플로스

레트로바이러스 캡시드 6량체의 모형. 동그라미 부분은 대부분의 레트로바이러스에서 공통적으로 볼 수 있는 잘 보존된 베타 헤어핀 도메인이다. 화살표는 구세계 원숭이의 항바이러스 방어 단백질인 TRIM5 의 렌티바이러스 인식에 영향을 미치는 것으로 생각되는 추가적인 위치를 가지고 있는 포켓을 가리킨다. Credit: Johnson et al, CC-BY

질병을 일으키는 바이러스는 숙주와 군비경쟁을 벌인다. 항바이러스 유전자가 선택되어 숙주의 건강과 생존이 증진되고, 바이러스에서는 숙주의 항바이러스 요인에 대항하는 변이가 선택된다. 이러한 적응과 변이를 연구하면 숙주와 바이러스의 상호작용에 대해 먼 과거까지 거슬러 올라가는 통찰을 얻을 수 있다. 8월 20일 PLOS Pathogens 에 출판된 아프리카 원숭이의 항바이러스 유전자 염기서열에 대한 새 연구에서는 HIV 과 근연관계인 렌티바이러스 (lentivirus) 가 1600만년 전부터 아프리카의 영장류들을 감염시켜 왔다는 것을 밝혔다.

렌티바이러스 — HIV 와 그에 해당하는 원숭이 바이러스인 SIV 가 속하는 레트로바이러스 그룹 — 의 역사에 관심을 가졌던 미국 보스턴 칼리지의 웰킨 존슨과 동료들은 항바이러스 유전자인 TRIM5 에 초점을 맞췄다. TRIM5 는 “제한요소” 라고 불리는 항바이러스 유전자 그룹의 일부다. 이것은 숙주의 세포를 바이러스 감염으로부터 보호하기 위해 진화한 것이다. TRIM5 유전자의 산물인 TRIM5 단백질은 렌티바이러스가 숙주의 세포 안으로 들어오면 바이러스의 바깥껍질과 직접 접촉해 바이러스가 번식하지 못하게 하는 역할을 한다. (TRIM5 에 해당하는 인간의 유전자는 HIV 와 상호작용하지 않으므로 HIV 로부터 인간을 보호하지 못한다. 하지만 많은 수의 원숭이에서는 TRIM5 의 변종이 있어 HIV 를 무해한 것으로 만들어버리며 따라서 HIV/AIDS 에 면역성을 가진다.)

레트로바이러스에 대한 특이성 (다른 제한요소들은 넓은 범위의 항바이러스 활동을 하는 경우가 많다) 을 보고 연구자들은 아프리카 원숭이에서 TRIM5 의 진화가 현생 SIV 와 근연관계인 렌티바이러스에 의해 선택되어 온 것임을 밝혀줄 수 있으리라는 가설을 세웠다. TRIM5 유전자의 진화계통수를 만들기 위해 이들은 22 종의 아프리카 영장류에서 TRIM5 단백질을 만드는 DNA 염기서열 전체를 분석하고 비교하였다. 아프리카 원숭이 중 일부 — 마카크원숭이, 망가베이, 그리고 개코원숭이 등이 속한 긴꼬리원숭이아과 (Cercopithecinae) — 에서 TRIM5 단백질에서만 볼 수 있는 일군의 적응적 변화를 확인할 수 있었다. 이를 통해 현생 SIV 와 근연관계인 고대의 렌티바이러스가 아프리카의 영장류를 1100만년에서 1600만년 전부터 감염시키기 시작했으리라는 것을 짐작할 수 있었다.

연구에 참여한 과학자들은 또 TRIM5 유전자의 조상격인 (재구성된) 유전자와 현재 존재하는 TRIM5 유전자들 총 19종류를 만들어 이 유전자들을 배양된 세포에서 발현시킨 후 이 세포들을 16 종의 레트로바이러스 (렌티바이러스 및 기타) 에 노출시켜 여러 TRIM5 종류 중 어떤 것이 어떤 바이러스에 저항을 나타내는지 살펴보았다. 이 실험에서는 앞서 관찰된 일군의 적응들이 긴코원숭이아과의 렌티바이러스에만 저항성을 나타내며 긴꼬리원숭이아과가 아닌 영장류의 렌티바이러스를 포함하여 다른 레트로바이러스를 제한하는 데는 아무 효과도 보이지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.

연구자들은 이렇게 결론내리고 있다. “특정 계통에서만 볼 수 있는 적응과 그 숙주에서만 볼 수 있는 바이러스를 제한하는 능력 사이의 상관관계는 현생 SIV 와 가까운 관계인 렌티바이러스가 아프리카에 존재했고, 긴꼬리원숭이아과 영장류의 조상을 1600만년 전부터 감염시켜왔다는 가설을 지지하는 것입니다. 또 TRIM5 특이성의 진화에 대한 통찰을 던져주고 있습니다.”

참고문헌

Kevin R. McCarthy, Andrea Kirmaier, Patrick Autissier, Welkin E. Johnson. Evolutionary and Functional Analysis of Old World Primate TRIM5 Reveals the Ancient Emergence of Primate Lentiviruses and Convergent Evolution Targeting a Conserved Capsid Interface. PLOS Pathogens, 2015; 11 (8): e1005085 DOI: 10.1371/journal.ppat.1005085

카테고리:번역, 사이언스 데일리, 생물학, 신생대, 포유류, 현생

태그:바이러스, HIV, 아프리카, 영장류, SIV, TRIM5