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美 연구팀 "포유류 첫 사례…박쥐 독특한 면역체계·바이러스 공존 비밀 단서"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 코로나19와 에볼라 등 치명적인 바이러스의 자연 숙주로 알려진 박쥐가 이런 바이러스를 지니고도 병에 잘 걸리지 않는 이유를 설명할 수 있는 새로운 단서가 발견됐다.
[Kenny Lass/Tulane University 제공. 재판매 및 DB 금지]
미국 툴레인대 해나 프랭크 교수팀은 30일 과학 저널 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에서 박쥐가 다른 포유류에는 없는 '항체 중쇄 유전자 체계'를 두 개 갖고 있다는 사실을 확인했다며 이것이 박쥐의 독특한 면역체계와 바이러스 공존 능력을 이해하는 데 중요한 실마리가 될 수 있다고 밝혔다.
프랭크 교수는 "이 발견만으로 박쥐가 왜 바이러스의 효과적인 자연 저장소인지를 모두 설명할 수는 없다"면서도 "이 연구는 지금까지 존재를 몰랐던 수준의 면역 다양성을 보여주고 박쥐 면역 연구의 새로운 방향을 제시한다"고 말했다.
박쥐는 코로나바이러스와 에볼라바이러스, 니파바이러스 등 치명적인 인수공통감염병 바이러스의 주요 자연 저장소로 알려져 있지만 정작 자신은 병에 거의 걸리지 않으며, 이는 면역학 분야의 큰 수수께끼 중 하나로 꼽혀왔다.
연구팀은 박쥐가 다양한 바이러스에 대한 항체를 생성한다는 사실은 혈청학 연구로 확인됐지만, 박쥐가 어떤 유전적·분자적 메커니즘으로 항체 면역을 형성하고 진화하는지는 충분히 연구되지 않았다고 지적했다.
연구팀은 세계 최대 박쥐 과(科)인 애기박쥣과(Vespertilionidae) 26종의 유전체를 분석, 항체 다양성을 만들어내는 데 핵심 역할을 하는 면역글로불린 중쇄(IgH) 유전자군이 있는 영역이 염색체에 두 곳 존재한다는 사실을 확인했다.
IgH 유전자는 어떤 병원체를 인식할 수 있는지와 항체의 기능을 결정하는 데 핵심적인 역할을 하며, 모든 포유류는 IgH 유전자가 존재하는 위치(유전자 좌위)가 염색체에 한 곳만 있는 것으로 알려져 있다.
또 대표 종인 큰갈색박쥐(Eptesicus fuscus)에 DNA를 긴 조각으로 읽어 분석하는 최신 유전체 분석기술을 적용하고 단일세포 전사체 분석을 한 결과, 두 개의 IgH 유전자 좌위가 실제로 모두 항체 생성에 이용되는 것으로 확인됐다.
연구팀은 사람을 비롯한 다른 포유류는 하나의 IgH 유전자 좌위에서 다양한 항체를 만들어내지만, 애기박쥣과 박쥐는 서로 다른 두 개의 IgH 유전자 체계를 이용해 항체를 생성하는 새로운 방식을 진화시킨 것으로 보인다고 설명했다.
이어 박쥐의 면역체계는 두 개의 중쇄 유전자 체계로 먼저 다양한 병원체를 폭넓게 인식한 뒤, 필요하면 더욱 정교한 항체를 만들어 대응하는 '두 단계 전략'을 사용할 가능성이 있다고 덧붙였다.
이런 이중 면역 시스템은 약 2천600만~3천700만년 전 애기박쥣과 공통 조상에서 중쇄 유전자 좌위가 한 차례 중복된 뒤 각각 서로 다른 방향으로 진화하면서 형성된 것으로 분석됐다.
연구팀은 지금까지 박쥐 면역 연구는 주로 바이러스 침입 직후 작동하는 선천면역계에 집중됐지만, 이 연구는 항체를 만드는 적응면역계에도 지금까지 알려지지 않은 매우 독특한 특징이 있음을 보여준다고 말했다.
특히 박쥐가 바이러스에 감염되고도 심각한 질병을 거의 일으키지 않는 이유를 규명하면, 동물에서 사람으로 병원체가 전파되는 스필오버(spillover)를 예측하거나 예방하는 새로운 전략 개발에도 도움이 될 수 있을 것으로 전망했다.
프랭크 교수는 "우리는 인간과 실험용 생쥐 연구에서 면역에 대해 많은 것을 배웠지만 자연계의 면역체계는 훨씬 더 다양하다"며 "다른 방식으로 진화한 생물을 연구할 때마다 완전히 새로운 생물학적 원리를 발견할 기회를 얻게 된다"고 말했다.
◆ 출처 : Science Advances, Hannah Frank et al., 'Immunoglobulin Heavy Chain Locus Duplication in Bats', http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.aeb6714
scitech@yna.co.kr
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