몸속 면역 스위치의 비밀… UNIST, 면역 반응 촉발 ‘DNA 바코드’ 발견

헤르페스 DNA poly(T) 서열 숙주 면역센서 활성화 현상 규명

신종·재출현 감염병 대응 실마리… Nature Commun.게재

바이러스는 침묵했지만, 몸은 이미 신호를 읽고 있었다.

헤르페스 바이러스가 활성화될 때 입술 주변에 올라오는 염증은 바이러스에 감염된 세포를 제거하려는 면역 반응의 결과다.

이 과정에서 우리 몸의 선천 면역 센서인 AIM2가 작동하게 되는데, 이 센서가 바이러스 DNA의 반복 코드를 인식함으로써 염증 반응과 감염 세포 사멸을 유도하는 것으로 드러났다.

UNIST 생명과학과 이상준 교수팀은 성균관대, 제주대, IBS 한국바이러스기초연구소와의 공동연구를 통해 헤르페스 바이러스 DNA상의 'poly(T)' 반복 서열이 면역 반응을 유도한다는 사실을 규명했다고 27일 전했다.

연구진, (좌측부터) 이상준 교수, 오수현 연구원, 오주은 연구원, 이지혜 연구원. UNIST 제공

헤르페스 제1형 바이러스는 전 세계 인구의 약 67%가 감염돼 있을 정도로 흔한 바이러스이다. 평소에는 면역계의 공격이 어려운 신경절에 숨어 있다가 면역 감시가 느슨해진 틈을 타 숙주 피부 세포를 감염시킨다. AIM2는 방어를 위해 출동한 숙주 대식세포 안에서 바이러스를 감지하는 센서 역할의 단백질이다.

연구에 따르면, AIM2는 바이러스 DNA 중 티민(T) 염기 분자가 길게 반복된 poly(T) 구간을 인식해 바이러스를 감지한다. 똑같은 제1형 헤르페스 바이러스라도 균주별로 면역 반응 강도가 달랐는데, 균주 DNA상에 poly(T) 서열이 있는 경우에만 AIM2가 활성화되며 염증 반응과 감염 세포 사멸이 일어난 것이다. 반대로 이 서열이 없거나 티민 염기 분자 20개 미만의 짧은 구간만 가진 균주에서는 이러한 반응이 거의 나타나지 않았다.

다른 균주에 이 서열을 넣어주면 면역 반응이 새롭게 유도됐으며, 반복 서열의 길이가 길수록 반응이 강해지는 '길이 의존성'도 확인됐다.

또 동물 실험에서 poly(T) 반복 서열이 있는 바이러스에 감염된 경우 염증 반응이 유도되며 바이러스 증식이 억제된 반면, 이 서열이 제거된 바이러스에 감염되면 면역 반응이 거의 일어나지 않고 바이러스가 빠르게 증식해 치명적인 감염으로 이어졌다.

연구팀은 이 poly(T) 반복 서열이 엠폭스바이러스, 아데노바이러스, 코로나바이러스 등 다양한 감염병 바이러스군에서도 폭넓게 보존돼 있다는 점도 방대한 유전체 데이터 분석을 통해 찾아냈다.

연구그림, 숙주의 면역 센서가 바이러스 DNA를 인식하는 원리.

이상준 교수는 "인체 면역 센서가 생각보다 훨씬 정교하게 바이러스를 인식한다는 사실을 새롭게 밝혔다"며 "바이러스 자체를 직접 공격하는 치료법이 아닌 면역 센서의 활성도를 조절하는 치료법이 새로운 대안으로 주목받고 있는데, 이번 발견은 이러한 맞춤형 면역 조절 신약 개발의 이론적 토대가 될 것"이라고 말했다.

이 교수는 이어 "이번에 확인된 반복 서열은 헤르페스뿐만 아니라 중증 질환을 유발하는 다양한 감염병 바이러스에서도 공통으로 보존돼 있기 때문에, 실제 환자의 질병 중증도와 바이러스 유전체 서열의 연관성을 추가로 규명해 다양한 감염병의 치료 전략을 설계하는 데 도움이 될 것"이라고 덧붙였다.

이번 연구는 성균관대학교 이주상 교수, 제주대학교 김의태 교수, 기초과학연구원 한국바이러스기초연구소 최영기 소장팀과의 공동 연구를 통해 수행된 융합 연구 성과이며, 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 4월 13일 온라인 게재됐다.

연구 수행은 한국연구재단(NRF) 우수신진연구사업, 국가신약개발사업(KDDF), 보건복지부 산하 한국보건산업진흥원(KHIDI) 글로벌 의사과학자 양성사업, 한국형 ARPA-H 사업, 농림축산검역검사기술개발사업, 기초과학연구원(IBS), 질병관리청 국립보건연구원 사업, 동그라미재단, 그리고 유한양행의 지원을 받아 이뤄졌다.

영남취재본부 김수로 기자 relationship6007@asiae.co.kr