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- 전반적으로 유전자의 약 4분의 1에서 활동이 증가하거나 감소
- 이 유전자의 약 절반이 두 가지 유형의 노로바이러스에 반응
- 장내 세균에 대한 노로바이러스의 결합은 소포 생성을 증가시키고 단백질 함량과 소포의 크기까지 변화시켜 현저히 감소

노로바이러스가 세균의 미생물군 유전체를 바꾼다.
장내 세균은 바이러스 감염에도 반응

우리는 보통 며칠 동안만 노로바이러스 감염의 영향을 느끼지만 이러한 바이러스는 우리 몸에 장기적인 변화를 일으킬 수도 있다. 예를 들어, 그들은 장내 세균에 결합해 급격한 변화를 촉발한다. 연구팀이 발견한 바와 같이 세균 유전자 활동의 4분의 1이 변경되고 유발되는 스트레스 반응으로 인해 세균이 주름진 모습을 보이기도 한다. 

▲ 노로바이러스 비리온 클러스터의 형태를 보여주는 현미경 사진. © CDC/ Charles D. Humphrey

바이러스가 우리를 감염시키면 그들은 우리의 세포를 사용하여 증식한다. 그러나 노로바이러스는 인간의 세포를 감염시킬 뿐만 아니라 장내 미생물군집에 속하는 수십 억 개의 박테리아와도 상호작용한다. 바이러스는 숙주 세포에 접근하기 위해 먼저 장내 미생물군유전체를 통과해야 하며, 때로는 박테리아 세포에 부착되기도 하지만 이것이 주요 숙주는 아니다.

이전 연구에서는 이러한 상호 작용이 바이러스 감염의 심각성과 장내 세균총의 구성에 영향을 미칠 수 있다고 제안했다. 그러나 이 상호작용이 박테리아 종과 무엇을 하는지는 이전에 알려지지 않았다.

노로바이러스 2종 검사

게인즈빌에 있는 플로리다 대학의 미생물학자 샤넬 모스비가 이끄는 연구팀은 최근 노로바이러스 감염이 장내 세균의 유전자 발현에 미치는 영향을 조사했다. 그들은 먼저 실험실의 통제된 환경에서 장내 세균 엔테로박터 클로아카에를 인간 노로바이러스로 감염시켰다. 이 장내 세균은 이전에 노로바이러스에 결합돼 인간 숙주에서 노로바이러스 감염을 강화하는 것으로 알려져 있었다.

또한 연구자들은 노로바이러스 감염이 살아있는 유기체의 장내 세균총에 미치는 영향을 조사했다. 이를 위해 그들은 쥐에게만 영향을 미치는 관련 종인 쥐 노로바이러스에 쥐를 감염시켰다.

장내 세균의 변경된 유전자 발현

실험은 장내 세균의 유전자 발현이 두 시나리오에서 유의하게 변화되었음을 보여주었다. 연구자들은 전반적으로 유전자의 약 4분의 1에서 활동이 증가하거나 감소했음을 발견했다. 했다.

모스비(Mosby)와 그녀의 동료들이 설명하는 것처럼, 박테리아 유전자 활동의 그러한 변화는 일반적으로 환경 자극에 대한 미생물의 반응을 나타낸다. 이 경우에는 분명히 바이러스의 도킹이 보였다.
두 노로바이러스 종에 의해 크게 영향을 받는 유전자에는 막 안정성 및 소포 형성과 관련된 유전자가 포함됐다. 이 변경된 유전자 발현의 결과로 E. cloacae의 표면 구조가 크게 변경되었다. Mosby와 그녀의 동료들은 "노로바이러스와의 상호작용으로 인해 표면 파생물의 수가 증가하고 장내 세균이 흐트러진 모양으로 나타난다"고 설명했다.

스트레스 반응으로 소포 생성 증가

그런 다음 연구원들은 한 단계 더 나아갔다. "장내 세균의 변화된 표면과 변화된 유전자 발현의 관찰을 기반으로 우리는 노로바이러스의 영향 유무에 따른 소포 생산을 측정했다"고 그들은 설명했다. 그들은 다음과 같은 사실을 알아냈다. E. cloacae와 두 개의 다른 공생 박테리아 종의 이 소포 생성은 인간 및 쥐 노로바이러스 둘 다와의 상호작용 후에 상당히 증가했다.

▲ 노로바이러스 도입 전(좌)과 후(우) 세균. 장내 세균 E. cloacae는 노로바이러스 결합 후 소포 생성을 증가시킨다. 노란색 화살표는 소포를 나타낸다. 녹색/파란색 화살표는 비리온을 나타낸다. © Mosby et al. / Journal of extracellular vesicles, CC-by-sa 4.0. Melissa Jones의 사진 제공.

연구팀은 증가된 소포 생성을 노로바이러스의 결합에 대한 장내 세균의 스트레스 반응으로 분류하고, 이를 세균 표면 변화의 방아쇠로 본다. 작은 소포로 세균 세포에서. 이러한 소포의 증가된 생산은 박테리아의 외형을 변화시켰을 수 있다.

연구자들의 가정은 그들이 소포의 내용물을 자세히 관찰했을 때 확인됐다. 즉, 변화하는 환경 조건에 대한 박테리아 스트레스 반응과 관련된 단백질의 수가 상당히 증가했다.

장내 세균이 노로바이러스 감염을 증가시킬 수 있다.
따라서 장내 세균에 대한 노로바이러스의 결합은 소포 생성을 증가시키고 단백질 함량과 소포의 크기까지 변화시켜 현저히 감소한 것으로 밝혀졌다. Mosby와 그녀의 동료들은 "우리는 이 소포가 바이러스가 숙주 세포로 들어가는 것을 촉진함으로써 노로바이러스 감염의 박테리아 증폭 메커니즘으로 기능한다고 추측한다"고 설명했다.
(Journal of extracellular vesicles, 2022; doi: 10.1002/jev2.12172)
출처: 플로리다 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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