[DEBUG-WINDOW 처리영역 보기]
BRIC을 시작페이지로 회원가입    로그인
BRIC동향
   
통합검색
배너1 배너2 스폰서배너광고 안내
오늘의 BRIC정보
모바일 BRIC RSS
트위터 페이스북
검색 뉴스레터 안내
좋은 연구문화 만들기
Bio일정
Bio일정
 
Bio일정 프리미엄(유료) 등록이란?
실험
실험
바이오 형광사진
실험의 달인들
스타틴, 그리고 리피토 (3)
Bio마켓
Bio마켓
BioJob
BioJob
Biojob 프리미엄(유료) 등록이란?
커뮤니티
커뮤니티
사랑에 서툰 아버지
전체메뉴
대메뉴안내: 동향
뉴스 Bio통신원 Bio통계 BRIC View BRIC이만난사람들 웹진
목록
조회 2980  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
바이오통신원   
[바이오토픽] 바이러스 유사 단백질을 이용하여 의사소통을 하는 동물 세포들
생명과학 양병찬 (2018-01-12 10:05)

장기기억 형성의 핵심으로 알려져 있었던 단백질이, 바이러스와 유사한 구조를 이용하여 마우스와 초파리에서 세포 간의 유전물질 이동에도 관여하는 것으로 밝혀졌다.

upload image

식물과 동물의 유전체에는 수억 년 전에 통합된 바이러스의 흔적이 널려있다. 이 같은 바이러스의 흔적들은 대부분 비활성화 되었지만, 그중 일부가 유전자로 진화하여 세포들 간의 의사소통에 관여한다는 연구결과가 나왔다.

1월 11일 《Cell》에 실린 두 편의 논문에 따르면(참고 1, 참고 2), 바이러스에서 유래한 유전자에 코딩된 단백질이 바이러스 유사 구조를 이용하여 세포 사이에서 정보를 실어나른다고 한다. 이는 세포간 의사소통의 새로운 형태로, 장기기억 형성과 그밖의 신경기능의 핵심일지도 모른다.

두 연구진은 각자 독립적으로 세포외 소포(EV: extracellular vesicle)를 연구하던 중 이 현상을 발견했다. EV란 (마치 핀셋으로 집어낸 듯한) 거품 모양의 세포막 조각으로, 전신을 떠돌아다니지만 그 기능은 자세히 알려져 있지 않다. 미국 유타 대학교의 제이슨 셰퍼드 박사(신경과학)와 매사추세프 의대의 비비안 부드닉 박사(세포생물학)가 이끄는 연구팀들은 각각 마우스와 초파리(Drosophila melanogaster)를 연구했다.

캡시드

연구자들은 뉴런에서 방출된 EV들 중 상당수가 Arc라는 유전자를 포함하고 있는 것을 발견했는데, 이것은 뉴런 간의 연결성 구축을 돕는 것으로 알려진 유전자다. Arc가 결핍되도록 조작된 마우스들은 장기기억을 형성하는 데 문제가 있으며, 인간의 신경장애 중에도 이 유전자와 관련된 것들이 많다.

두 연구팀이 마우스와 초파리의 Arc 염기서열을 분석해보니, gag라는 바이러스 유전자와 유사한 것으로 나타났다. HIV와 같은 레트로바이러스(retrovirus)들은 Gag라는 단백질을 이용하여 캡시드(capsid)라는 보호용 껍질(protective shell)을 조립하는데, 캡시드는 바이러스가 세포를 감염시킬 때 세포 사이에서 바이러스의 유전물질을 운반하는 역할을 한다.

연구자들이 고해상도 현미경으로 Arc 단백질을 관찰해 보니 캡시드와 비슷한 것을 형성하여 유전명령서(genetic instruction)를 운반하는 것으로 나타났는데, 그 명령서란 다름 아닌 'Arc가 코딩된 mRNA'였다. 이렇게 생성된 캡시드는 세포막 조각으로 포장된 다음, EV의 형태로 세포 밖으로 방출되는 것으로 밝혀졌다.

"비(非)바이러스 단백질 중에서, 캡시드를 형성하여 세포 사이에서 mRNA를 실어나른다는 것은 금시초문이다. 그것은 획기적인 발견이다"라고 노르웨이 베르겐 대학교의 클리베 브람함 박사(신경과학)는 논평했다.

연결

초파리의 경우, Arc를 포함하는 소포를 만드는 것은 분디크 운동뉴런(motor neuron: 근육에 연결되어 수축 시기를 알려주느느 뉴런)인 것으로 밝혀졌다. 그 소포가 근육세포에 도착하면 근육세포의 막과 융합하여 Arc 단백질과 mRNA를 전달하는데, 근육세포가 그 단백질 및 mRNA를 갖고서 무슨 일을 하는지는 분명하지 않다. 그러나 부드닉 박사에 의하면, Arc 유전자가 결핍된 초파리는 뉴런과 근육 간의 연결이 덜 형성된다고 한다.

셰퍼드 박사가 이끄는 연구진은 마우스의 뇌에서 채취한 뉴런에서 비슷한 현상을 관찰했다. 다른 뉴런에서 나온 EV를 흡수한 뉴런들은 일단 자극을 받아 발화된 다음, Arc mRNA를 이용하여 단백질을 생성하기 시작하는 것으로 나타났다.

셰퍼드와 부드닉은 이렇게 생각하고 있다. "동물의 신경계가 발달하거나 새로운 환경 또는 기억에 적응할 때, Arc를 포함하는 소포는 시간이 경과함에 따라 뉴런의 연결이 형성되거나 단절되도록 돕는다." Arc의 초파리 버전과 마우스 버전은 비슷하지만, 두 개의 상이한 레트로바이러스가 상이한 시기에 초파리와 마우스의 유전체에 침투함으로서 진화한 듯하다. 그러나 "그것이 마우스와 초파리에서 모두 나타난 걸로 봐서, Arc에는 뭔가 근본적인 부분이 있는 것 같다"는 것이 부드닉 박사의 생각이다.

그게 전부일까?

EV가 체내에서 수행하는 역할에 대해 알려진 게 별로 없다 보니, EV 연구자들은 이번 연구결과에 흥분하고 있다. "이번 연구에는 뭔가 새로운 게 있는 듯하다"라고 존스 홉킨스 대학교에서 'HIV와 EV 간의 상호작용'을 연구하는 케네스 위트워 박사(분자생물학)는 말했다.

"이번 연구는 답변을 제시하기보다 의문을 더 많이 제기했다"라고 영국 옥스퍼드 대학교에서 EV를 연구하는 이본느 카우치 박사(생물학)는 말했다. 그녀는 '뉴런을 자극하여 EV를 생성하게 하는 요인이 무엇인가'와 '이웃 세포들 간에 전달되는 물질에는 또 뭐가 있는가'라는 의문을 품고 있다.

셰퍼드와 부드닉은 Arc에 대한 연구를 계속할 계획이지만, '다른 단백질도 Arc와 똑같은 방식으로 기능을 발휘하는 것은 아닌가'라는 문제에 관심을 갖고 있다. 왜냐하면 인간의 유전체에는 gag와 비슷한 유전자들이 약 100개나 있는데, 이것들은 캡시드를 형성하는 단백질을 코딩할 수 있기 때문이다. "만약 캡시드를 이용한 세포 간 의사소통이 생각보다 흔하다면, 이번 연구는 겨우 첫걸음을 뗀 셈이다"라고 셰퍼드 박사는 말했다.

※ 참고문헌
1. http://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(17)31502-7
2. http://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(17)31504-0

※ 출처: Nature www.nature.com/articles/d41586-018-00492-w

써모피셔 사이언티픽
  추천 1
  
인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
  
양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로 활발하게 활동하...
다른 연재기사 보기 전체보기 >
[바이오토픽] 유전자요법의 전달체로 부상하고 있는 GM 미생물
사람들은 종종 문제성 있는 세균들을 제거하기 위해 의약품을 사용한다. 그러나 이제 직관에 반(反)하는 접근방법, 즉 유전자변형 세균(GM bacteria)을 의약품으로 전환하는 방법이 강세를 보이고 있...
[바이오토픽] 오가노이드와 CRISPR를 이용한 네안데르탈인의 마음 연구
지금까지 '네안데르탈인의 뇌'를 이해하고 '현생인류의 뇌와의 차이점'을 알고 싶은 연구자들은 '빈 공간'을 연구해야 했다. 미스터리에 휩싸인 멸종한 친척들의 신경학에 대한 통찰을 얻으려면, 화석...
[바이오토픽] 인간의 유전자는 모두 몇 개? 논쟁 재점화
인간의 유전체 염기서열이 해독된 지 어언 15년이 지났는데도, 연구자들은 '거기에 전부 몇 개의 유전자가 들어있는지'에 대해 의견일치를 보지 못하고 있다. Identifying genes is still a challen...
본 기사는 네티즌에 의해 작성되었거나 기관에서 작성된 보도자료로, BRIC의 입장이 아님을 밝힙니다. 또한 내용 중 개인에게 중요하다고 생각되는 부분은 사실확인을 꼭 하시기 바랍니다. [기사 오류 신고하기]
 
  댓글 0
등록
(주)신코
이전페이지로 돌아가기 맨위로 가기
 

BRIC 홈    BRIC 소개    회원    검색    문의/FAQ    광고    후원
Copyright © BRIC. All rights reserved. Contact member@ibric.org