포유류와 레트로바이러스의 진화적 군확경쟁

도쿄대학 의과학연구소 감염증 국제연구센터 시스템 바이러스학 분야의 사토 준 교수 연구팀은 인간을 포함한 160종의 포유류의 게놈서열의 메타분석으로 바이러스 감염을 방어하는 유전자 APOBEC3의 진화원리를 밝혔다.

내인성 레트로바이러스(endogenous retrovirus; ERV)는 숙주의 게놈에 남아 있는 바이러스 감염·침략의 흔적이다. 인간을 포함한 포유류에서 ERV는 게놈의 큰 비율을 차지하기 때문에 포유류 조상은 많은 양의 레트로바이러스 감염에 노출되어 왔다고 생각된다. 이러한 레트로바이러스 감염에 대항하기 위해 포유류는 다양한 바이러스 감염 방어 메커니즘을 진화시켜 왔다. 바이러스 감염 방어를 담당하는 유전자 중 하나는 APOBEC3 패밀리 유전자이다. 흥미롭게도 APOBEC3 패밀리 유전자는 포유류의 진화과정에서 유전자 중복에 의해 카피 수를 증가시키고 다양화한 것을 시사하고 있다. 이를 통해 레트로바이러스의 복제·증식을 억제하기 위해 포유류의 APOBEC3 패밀리 유전자의 중복과 다양화가 일어났을 가능성이 생각되었다.

이 가능성을 검증하기 위해 이 연구에서는 대규모 생물 정보학 분석에 의해 게놈이 해독된 160종의 포유류 각각의 종이 보유하는 APOBEC3 패밀리 유전자의 수와 게놈에 삽입된 ERV의 수를 세었다. 그 결과 많은 ERV가 게놈에 축적되어 과거에 대량의 레트로바이러스 감염을 경험한 것으로 보이는 동물종일수록 다양한 APOBEC3 패밀리의 유전자를 가지고 있는 것이 분명해졌다. 이 결과는 APOBEC3 패밀리 유전자와 레트로바이러스가 포유류의 진화과정에서 진화적인 군확경쟁을 펼치고 공진화해 왔음을 강하게 시사한다.


▣ 용어 해설

APOBEC3 유전자
- Apolipoprotein B mRNA editing enzyme, catalytic polypeptide-like 3의 약어. 핵산의 시토신의 아미노기를 탈아미노화하여 우라실로 전환하는 효소. 레트로바이러스 복제의 역전사 과정에서 합성된 마이너스 가닥(난센스 가닥)의 바이러스 게놈에서 시토신을 우라실로 변이시킴으로써 플러스 가닥(센스 가닥)의 바이러스 게놈에 구아닌에서 아데닌으로의 변이를 축적시킨다. 바이러스 유전자에 미스센스 변이, 난센스 돌연변이가 삽입되어 바이러스 유전자의 기능이 상실되고 바이러스 감염을 저해하는 유전자로서 알려져 있다. 인간은 7개의 APOBEC3 패밀리 유전자를 코딩하고 있지만 마우스는 1개의 APOBEC3 유전자만을 코딩, 코알라와 같은 유대류는 APOBEC3 유전자를 갖지 않는 것으로 알려져 있다.

내인성 레트로바이러스(endogenous retrovirus; ERV)
- 포유류의 게놈에 통합된 과거 레트로바이러스 감염의 흔적. 생식세포를 감염시키고 게놈에 혼입된(내재화) 레트로바이러스는 게놈의 일부로서 자손에게 인계된다. 내인성 레트로바이러스는 고대 레트로바이러스의 '분자화석'으로 간주될 수 있다. 이 때문에 내인성 레트로바이러스를 연구함으로써 숙주의 조상에게 한때 어떤 레트로바이러스가 감염되어 있었는지 혹은 숙주의 조상과 바이러스가 어떻게 진화적 공방을 펼쳐왔는지를 규명하기 위한 귀중한 단서를 얻을 수 있다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- ほ乳類とレトロウイルスの進化的軍拡競争の網羅的描出
https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0201_00103.html