우리 DNA의 바이러스 잔류물은 활성 상태
고대 바이러스의 DNA는 우리 몸 전체에서 끊임없이 읽고 전사되고 있다.

숨겨진 활동:
우리 게놈에는 고대 바이러스의 수많은 유전자 조각이 있다. 최근 분석에 따르면 이러한 내인성 레트로바이러스는 우리 몸 전체의 건강한 조직에서 활발하게 읽고 전사된다. 우리의 뇌와 생식 기관에 있는 유전자 바이러스 잔류물의 활동은 특히 높다. 그러나 그들이 그곳에서 정확히 무엇을 하고 이 고대 바이러스 DNA의 발현이 어떤 영향을 미치는지는 아직 알려지지 않았다.

인간 게놈에는 실제로 자리가 없는 일련의 서열이 있다:
유전자와 바이러스의 유전자 단편이다. 이러한 인간 내인성 레트로바이러스(HERV)는 우리 DNA의 약 8%를 구성하며 오랫동안 우리의 건강에 영향을 미치는 것으로 의심되어 왔다. 이러한 원시 병원체의 재활성화는 암성 종양을 유발하고 신경계 질환을 촉진할 수 있다. 반대로 일부 HERV는 암을 예방하고 남성의 근육 성장을 촉진하는 것으로 보인다.

1,000명의 사람들의 54개의 조직에서 추적

그러나 이전에는 바이러스 잔류물이 우리 게놈과 어느 조직에서 읽힐지 여부와 시기가 불분명했다. 이것은 내인성 레트로바이러스가 여전히 전체 바이러스 유전자를 포함할 수 있지만 인접 인간 유전자의 활성에 영향을 미치는 DNA 서열을 포함할 수 있기 때문에 중요하다. 이를 명확히 하기 위해 보스턴 터프츠 대학의 Aidan Burn과 그의 동료들은 HERV-K(HML-2) 그룹의 내인성 레트로바이러스 활동에 대해 1,000명의 샘플을 조사했다.

우리 게놈에 있는 이 바이러스 잔기 그룹은 원시 병원체에서 유래한다. 가장 오래된 대표자는 약 3,500만 년 전에 게놈에 들어왔고 가장 어린 것은 20만 년 전에 인간 DNA에 통합됐다. HML-2는 우리 몸의 모든 곳에서 찾을 수 있다. 이러한 HERV의 활동을 추적하기 위해 연구자들은 신체의 다른 부위에서 54가지 유형의 조직을 분석했다. 또한 샘플에는 건강한 조직과 병든 조직이 모두 포함되었다.

모든 조직에서 내인성 레트로바이러스의 파생물

놀라운 결과:
HML-2 그룹의 바이러스 잔류물은 조직이 건강하든 병든 조직이든 상관없이 모든 조직과 신체 부위에서 활성을 보였다. 전반적으로 연구원들은 37개의 서로 다른 HML-2 바이러스 잔기의 RNA 서명을 감지했다. 이 내인성 레트로바이러스 중 5종의 RNA는 거의 모든 조직에서 검출 가능했지만, 다른 HML-2 바이러스 잔기는 특정 조직에서만 활성을 보였다.

"HML-2 전사체와 때로는 바이러스 유전자의 존재는 건강한 조직에서도 우리 단백질체와 전사체의 정상적인 부분으로 간주될 수 있다"고 Burn과 그의 동료들은 말했다. 이러한 내인성 레트로바이러스 중 어느 것이 활성이고 누구의 나이, 성별 및 바이러스 잔류물에 따라 분명히 다르다.

진화적으로 오래된 바이러스 잔재가 더 활동적이다.

바이러스 잔재의 나이와 명확한 상관관계가 나타났다. 모든 유인원과 인간의 공통 조상의 게놈에 이미 들어간 것은 오늘날 우리 인간에서 가장 활동적이다. 분석에서 알 수 있듯이 거의 모든 조직에서 읽혀진다. 인간과 침팬지 또는 심지어 인간의 공통 조상으로부터 처음 얻은 레트로바이러스는 소수의 조직에서만 활동한다.

Burn과 그의 동료들은 "이 데이터는 다양한 연령대의 HERV가 인간 게놈에 의해 다양한 정도로 조절된다는 것을 시사한다"고 설명했다. 오래된 바이러스 잔재는 돌연변이와 선택을 통해 DNA와 세포 기계에 적응할 시간이 더 많다. 따라서 그들은 통제 메커니즘을 우회하고 조치를 취할 수 있는 더 많은 기회를 가질 수 있다. 동시에, 이러한 HERV는 우리의 세포와 조직에 유익한 영향을 미치기 때문에 오랫동안 지속되었을 수 있다.

뇌와 고환에서 가장 높은 발현

또한 조직과 관련하여 차이가 있다. "HML-2 발현은 신체 부위에 따라 상당히 다양했다"고 Burn과 그의 동료들은 보고했다. 그들은 소뇌, 뇌하수체, 고환 및 갑상선에서 내인성 레트로바이러스의 가장 높은 활성을 발견했다. 뇌와 신경계의 다른 부분에서도 비교적 많은 수의 활성 HML-2 바이러스 잔기가 나타났다. 반면에 HERV는 혈액과 췌장에서 거의 읽히지 않았다.

"이러한 차이는 HML-2 그룹의 발현 강도가 조직 특이적임을 보여준다. 일부 조직과 기관은 분명히 다른 것보다 이러한 바이러스 잔기의 판독을 더 선호한다"고 연구진은 말했다. 그들은 갑상선과 뇌하수체에 있는 바이러스 잔류물이 그곳에서 생성된 호르몬에 의해 활성화된다고 의심한다.

반면에 고환의 높은 활동은 이러한 바이러스의 감염 이력과 관련이 있을 수 있다. 현재 이론에 따르면 대부분의 내인성 레트로바이러스, 특히 HML-2는 해당 레트로바이러스가 생식 세포를 감염시키고 게놈에 통합될 때 우리 게놈에 들어왔다. 이 바이러스 잔재는 이렇게 감염된 정자와 난자 세포를 통해 다음 세대에 전달된다. "생식 조직에서 젊은 프로바이러스의 우세한 발현은 이것을 반영할 수 있습니다"고 연구자들은 설명했다.

"아직도 미스터리“

전반적으로, 이러한 결과는 우리 게놈의 내인성 레트로바이러스가 오랫동안 생각했던 것보다 더 활동적이라는 것을 강조한다. 이러한 바이러스 잔류물은 건강한 조직에서도 읽혀지기 때문에 아직 인식되지 않은 우리 건강에 긍정적이든 부정적이든 셀 수 없이 많은 영향을 미칠 수 있다. "인간 생물학에서 HERV의 역할은 여전히 ​​미스터리다"고 Burn과 그의 팀은 말했다.

"건강한 조직과 질병에 걸린 조직 사이의 HERV 활성의 차이와 발현 메커니즘을 이해하려면 더 많은 연구가 필요하다"고 연구진은 말했했다. "그러나 HML-2 전사체는 항상 인간에게서 발견된다는 것을 기억하는 것이 중요하다." 활성 바이러스 잔류물이 질병 표지자로 적합할 수 있다는 이전의 가정은 이를 고려해야 한다.
(PLoS Biology, 2022, doi: 10.1371/journal.pbio.3001826)
출처: PLos

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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