생물과 무생물 간격 메우는 바이러스 발견 -과학저널 ‘네이처’(Nature) 12일 자에 발표-

연구팀이 발견한 것은 모두 351개의 서로 다른 거대 파지들로, 단세포 박테리아에 침투하는 일반 바이러스들의 평균 게놈보다 네 배 이상 큰 유전체를 지녔다.

지금까지 발견된 파지 가운데 가장 큰 것은 평균적인 파지보다 거의 15배 이상 긴 73만 5000개의 염기쌍을 가지고 있었다. 이 파지의 유전체는 많은 박테리아의 유전체보다 훨씬 컸다.

논문 시니어 저자인 캘리포니아(버클리)대 질 밴필드(Jill Banfield) 교수(지구 및 행성과학, 환경과학)는 “지구의 미생물 군집을 조사하며 가끔 예기치 않은 일을 만나기도 한다”며, “이 박테리오파지들은 몸체를 복제하는 생물학 연구의 한 대상이지만 현재는 그에 관해 아는 것이 거의 없다”고 말했다.

그는 “이런 대형 파지들은 무생물과 박테리오파지 간의 간격과 함께 박테리아와 고세균류(Archaea) 사이의 간격을 메워준다”고 설명하고, “우리가 전통적으로 바이러스와 생물이라고 생각하는 것 사이에 혼종이 존재하는 것은 분명히 성공적인 생존 전략으로 보인다”고 밝혔다.
역설적이게도, 이 거대 파지들이 운반하는 DNA 안에는 박테리아가 바이러스에 대항해 싸울 때 사용하는 크리스퍼(CRISPR) 시스템 일부가 들어있었다.

일단 파지들이 자신들의 DNA를 박테리아에 주입하면 파지의 바이러스성 크리스퍼 시스템은 숙주인 박테리아의 크리스퍼 시스템을 증강시키는데, 이는 다른 바이러스들의 침입을 막는데 쓰이는 것으로 보고 있다.

논문 공동 제1저자인 UC버클리대 대학원생 알-샤에브(Al-Shayeb) 연구원은 “박테리아아나 고세균이 경쟁자들에 대항해 자신의 이익을 지키기 위해 사용했던 시스템을 이 파지들이 어떻게 용도를 바꿔 바이러스들 간의 전투에 활용하게 되었는가는 매우 흥미로운 일”이라고 말했다.

 

새로운 카스(Cas) 단백질

거대 파지 중 하나는 또한 UC버클리대 제니퍼 다우드나(Jennifer Doudna) 교수와 독일 하노버대 엠마누엘레 샤르판티에(Emmanuelle Charpentier) 교수가 유전자 편집을 위해 채택한 혁명적 도구인 크리스퍼/카스9(CRISPR-Cas9)의 카스9 단백질과 유사한 단백질을 만들 수 있는 것으로 확인됐다.

연구팀은 그리스 문자 파이(Ø, phi)가 전통적으로 박테리오파지를 나타내는데 사용되었기 때문에 이 작은 단백질에 카스 파이(CasØ)라는 이름을 붙였다.
논문 공동 제1저자인 로한 사크데바(Rohan Sachdeva) 연구원은 “이 거대 파지에는 게놈 공학에 필요한 새로운 도구를 찾을 수 있는 가능성이 많다”며, “우리가 이번에 발견한 많은 유전자들은 알려지지 않은 것으로 어떤 기능을 하는지 제대로 추정할 수 없으나, 산업과 의료, 농업 분야에 활용할 수 있는 새로운 단백질 공급원이 될 수 있다”고 말했다.

이번 발견은 파지와 박테리아 간의 지속적인 전쟁에 대한 새로운 통찰을 제공하는 외에 인체 질병 관련 문제에도 영향을 미친다.

바이러스는 일반적으로 항생제에 내성을 부여하는 유전자를 포함해 세포 사이에서 여러 유전자를 운반한다. 파지들은 인체 장내 미생물군을 비롯해 박테리아와 고세균이 사는 곳이면 어디에서든 발생하기 때문에, 인체에 서식하는 박테리아에도 유해한 유전자들을 옮길 수 있다.
밴필드 교수는 “파지들이 병을 일으키거나 항생제 내성을 부여하는 유전자들 주변을 돌아다니기 때문에 일부 질병들은 간접적으로 파지에 의해 발생한다”고 지적하고, “게놈이 클수록 그런 유전자 주위를 움직일 수 있는 능력이 커지고, 인체 장내 미생물군에 바람직하지 않은 유전자를 전달할 확률이 높아질 수 있다”고 말했다.

출처: sciencetimes