과학자들은 우리 게놈 전체에 기생 DNA 서열이 퍼지는 것을 막는 데 중요한 PUCH라는 효소를 발견했습니다. 이 발견은 우리 몸이 게놈 기생충과 같은 내부 위협과 바이러스 및 박테리아와 같은 외부 위협을 어떻게 인식하고 싸우는지에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.


독일 마인츠 분자생물학연구소(IMB) 르네 케팅(René Ketting) 교수팀과 오스트리아 비엔나 막스 페루츠 연구소(Max Perutz Laboratory) 세바스티안 포크(Sebastian Falk) 박사팀은 우리 게놈에서 기생충 DNA의 확산을 막는 새로운 효소 PUCH를 발견했다. 이 획기적인 발전은 우리 시스템이 병원체를 인식하고 싸우는 방법에 대한 더 깊은 이해를 제공하여 감염과 싸우는 데 도움이 될 수 있습니다.

우리 세포는 바이러스나 박테리아와 같은 수백만 개의 외부 침입자로부터 끊임없이 공격을 받고 있습니다. 질병에 걸리는 것을 방지하기 위해 우리 몸에는 면역체계가 있습니다. 면역 체계는 이러한 침입자를 탐지하고 파괴하는 데 전념하는 전체 세포 그룹입니다. 그러나 우리 세포는 외부의 적뿐만 아니라 내부의 위협에도 직면하고 있습니다.

우리 게놈의 놀랍게도 45%는 수천 개의 게놈 기생충, 즉 전이 요소(TE)라고 불리는 반복적인 DNA 서열로 구성되어 있습니다. TE는 모든 유기체에 존재하지만 특별한 기능은 없습니다. 그러나 위험할 수 있습니다. TE는 자신을 복사하여 DNA의 새로운 위치에 붙여 넣을 수 있기 때문에 "점프 유전자"라고도 합니다.

이는 세포가 제대로 작동하지 않거나 암이 되는 돌연변이를 일으킬 수 있기 때문에 중요한 문제입니다. 따라서 TE가 번식을 추구하는 동안 우리 게놈의 거의 절반은 나머지 절반과 지속적으로 게릴라전에 참여하는 반면 우리 세포는 TE가 확산되는 것을 막으려고 노력합니다.

우리 세포는 이러한 내부 적들과 어떻게 싸울까요? 다행스럽게도 우리 세포는 TE를 추적하고 복제를 방지하는 특수 단백질로 구성된 게놈 방어 시스템을 진화시켰습니다. Nature에 발표된 새로운 논문에서 René Ketting과 Sebastian Falk 및 그들의 연구팀은 이 게놈 방어 시스템의 핵심인 완전히 새로운, 이전에 알려지지 않은 유형의 효소인 PUCH를 발견했다고 보고했습니다. 그들은 PUCH가 "점프"하려고 할 때 TE를 감지하는 piRNA라고 불리는 작은 분자를 생성하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 발견했습니다. 그런 다음 게놈의 방어 시스템을 활성화하여 TE가 우리 DNA의 새로운 위치에 달라붙기 전에 차단합니다.

연구자들은 생물학적 연구에 흔히 사용되는 단순한 무척추동물인 Caenorhabditis elegans의 세포에서 PUCH를 발견했습니다. 그러나 이러한 발견은 우리 자신의 면역 체계가 어떻게 작동하는지에 대한 정보를 제공할 수도 있습니다. PUCH는 Schlafen 접힘이라고 불리는 독특한 분자 구조를 특징으로 합니다.

슐라펜 접힘이 있는 효소는 생쥐와 인간에서도 발견되며, 바이러스와 박테리아에 대한 신체의 첫 번째 방어선인 선천성 면역에서 역할을 하는 것으로 보입니다. 예를 들어, 일부 Schlafen 단백질은 인간 바이러스 복제를 방해합니다. 반면에 원숭이폭스 바이러스와 같은 일부 바이러스는 Schlafen 단백질을 사용하여 세포의 방어 시스템을 공격할 수도 있습니다. René Ketting은 Schlafen 단백질이 인간을 포함한 많은 종의 면역에서 더 광범위하고 보존된 역할을 할 수 있다고 의심합니다.

요하네스 구텐베르크 마인츠 대학(JGU)의 생물학 교수이기도 한 Ketting은 "Schlafen 단백질은 포유동물의 면역 반응과 TE를 제어하는 ​​고도로 보존된 RNA 기반 메커니즘 사이의 이전에 알려지지 않은 분자 연결을 나타낼 수 있습니다."라고 말했습니다. 그렇다면 Schlafen 단백질은 바이러스 및 박테리아와 같은 외부 적과 TE와 같은 내부 적에 대한 일반적인 방어 메커니즘을 나타낼 수 있습니다.

Sebastian Falk는 다음과 같이 덧붙였습니다. "Schlafen 단백질이 TE와 같은 감염성 DNA 서열로부터 세포를 보호하는 효소로 재설계되었을 가능성이 있습니다. 이 발견은 선천성 면역 생물학에 대한 우리의 이해에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다."