바이러스 공격 방어하는 박테리아 ‘단백질’ 찾았다

박현호 중앙대 교수팀, 박테리아의 새로운 생존 전략 규명…인간 유전자 치료 접목 가능

박현호 중앙대 교수팀이 박테리아의 면역체계를 공격하는 바이러스를 무력화시키는 단백질을 찾아냈다. 추후 인간 유전자 치료 기술에도 접목할 수 있을 것으로 전망된다.

6일 한국연구재단에 따르면 박 교수팀은 박테리아의 면역체계인 ‘크리스퍼-카스’를 공격하는 바이러스의 유전자를 조절해 면역 시스템을 회복하는 새로운 메커니즘을 규명했다. 유전자 가위로 불리는 크리스퍼-카스는 박테리아가 자신을 공격하는 바이러스의 유전정보를 기억하고 있다가 유사 유전자를 가진 바이러스가 침투할 경우 바로 제거하는 방어 시스템이다.

바이러스는 크리스퍼-카스를 억제하는 다양한 ‘항-크리스퍼’ 단백질을 갖고 박테리아의 면역체계를 무력화 시키며 진화했다. 박테리아 역시 바이러스를 무력화하는 방어 체계를 갖추고 있을 것으로 추정됐으나 지금까지 관련 기전은 알려지지 않았다.

이에 연구팀은 바이러스의 항-크리스퍼 유전자와 밀접한 관계를 보이는 박테리아의 ‘Aca (anti-CRISPR associate)’ 단백질에 주목, 항-크리스퍼 단백질과의 상호작용을 연구했다. 그 결과 Aca 단백질이 항-크리스퍼 단백질의 발현을 저해하는 전사인자로 작용함을 밝혔다. Aca 단백질이 항-크리스퍼 유전자의 특정 프로모터에 결합하는 방식으로 항-크리스퍼의 발현을 막아 크리스퍼-카스를 정상 작동시키는 것도 확인했다.

또 Aca 단백질은 항-크리스퍼 유전자의 특정 프로모터에 결합하는 방식으로 항-크리스퍼의 발현을 막아 크리스퍼-카스를 정상 작동시키는 것을 확인했다. Aca 단백질의 3차원 구조를 규명하고 어떻게 이 단백질이 특정 프로모터에 결합하여 바이러스의 무기가 되는 단백질 유전자 발현을 저해할 수 있는지도 분자 수준에서 규명했다.

박 교수는 “이번 연구는 바이러스의 면역 회피 시스템에 대항하는 박테리아의 또 다른 생존 전략을 규명한 연구”라며 “항-크리스퍼 단백질, Aca 단백질은 실제 크리스퍼-카스 시스템을 조절하는 단백질들이기 때문에 인간 유전자 치료 기술로 주목받는 크리스퍼-카스의 정교한 조절 등에 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 및 기초연구실사업 등의 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 국제학술지 ‘뉴클레익 애시즈 리서치’에 지난 8월 26일 게재됐다.