[표지로 읽는 과학] 세균의 바이러스 방어 메커니즘 찾았다

사이언스 제공

이번 주 국제학술지 ‘사이언스’ 표지에는 ‘새로운 것(네오)을 찾았다’는 문구와 함께 RNA 외가닥이 DNA 이중가닥으로 전사되는 이미지가 실렸다. 

폐렴을 일으키는 원인균인 폐렴간균과 같은 세균이 RNA에서 DNA로 전사되는 과정에서 바이러스 감염으로부터 스스로를 방어하는 기전이 일어난다는 점을 밝힌 두 편의 논문과 연관된 이미지다. 

펑장 미국 브로드 MIT·하버드 연구소 핵심회원 연구팀은 ‘파지 촉발 역전사의 비암호화 RNA에서의 독성 반복성 유전자 조립’이라는 제목의 논문을, 사무엘 H. 스턴버그 컬럼비아대 생화학·분자생물물리학과 교수 연구팀은 ‘항바이러스 역전사 효소에 의한 새로운 유전자 합성’이라는 제목의 논문을 각각 사이언스에 발표했다. 

생물의 유전정보는 DNA와 RNA에서 단백질로 흘러 들어가고 유전정보를 안정적으로 보존하거나 발현하기 위해 RNA에서 DNA로의 역전사가 일어난다. 두 연구팀은 이 역전사 과정에 초점을 둔 연구를 통해 세균이 바이러스 감염으로부터 스스로를 방어하는 메커니즘을 발견했다.  

스턴버그 교수 연구팀은 역전사 효소가 RNA 주형을 사용해 새로운 유전자를 합성하는 과정에서 ‘반복성 개방형 해독틀’ 신 단백질 발현이 유도된다는 점을 발견했다. 개방형 해독틀은 단백질로 번역될 수 있는 DNA나 RNA 서열을 의미한다.

연구팀이 발견한 새로운 단백질은 세균에서 바이러스가 확산되는 것을 방어하는 역할을 했다. 이 단백질이 발현되는 과정은 기존 유전정보의 흐름을 전복시키고 기존과 다른 생물학적 맥락에서 아직 발견하지 못한 유전자를 발굴할 가능성을 시사했다. 

펑장 핵심회원 연구팀은 폐렴간균과 같은 일부 세균이 역전사를 이용해 RNA를 종단 간 반복성 DNA로 복사한다는 사실을 발견했다. 반복성 DNA는 유전자를 재구성해 독성 단백질을 암호화하는 반복성 RNA로 전사될 수 있다. 세균은 이러한 유전자 합성 능력을 활용해 바이러스 감염을 방지할 수 있는 심각한 독성 단백질을 생성할 수 있다. 

이번 두 그룹의 연구는 유전정보 전달이나 유전자 안정성 확보 등의 과정에 보다 다양한 유전체 부호화 메커니즘이 작동하고 있을 수 있다는 점을 밝혔다는 점에 연구의 의의가 있다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]