우리는 10억년 이상 동안 바이러스와 전쟁을 해왔습니다. 이 치열한 군비 경쟁은 우리의 면역 체계를 미세 조정했고 새로운 수준의 바이러스 속임수를 만들어냈습니다. 일부 DNA 바이러스는 염색질 접힘을 변화시켜 면역 유전자를 억제하여 세포를 더 쉽게 감염시킬 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 SARS-CoV-2를 포함한 RNA 바이러스가 비슷한 묘기를 보여주는지는 오랫동안 불분명했다고 텍사스 대학의 건강 과학 센터의 생화학자인 웬보 리가 과학자에게 말했습니다.
이제, 3월 23일 네이처 미생물학에 발표된 연구에서, Li와 동료들은 COVID-19를 담당하는 바이러스가 염색체를 구성하는 DNA와 단백질의 복합체인 크로마틴을 어떻게 개조하는지 밝혔습니다. 결과적인 유전자 발현의 변화는 감염된 사람들에게서 보이는 면역 이상 조절에 책임이 있을 수 있고 왜 어떤 사람들이 장기적인 증상을 경험하는지에 대한 단서를 제공할 수 있습니다.
바이러스는 단지 짧은 기간의 질병을 유발하는 것이 아닙니다, 라고 이번 연구에 참여하지 않은 콜롬비아 대학의 생물물리학자 마리안나 자히츠카가 말합니다. "이러한 병원체들, 특히 바이러스들은 우리의 게놈과 상호작용하고 있으며, 이것은 오래 지속되는 결과를 가져올 수 있습니다."라고 그녀는 덧붙였습니다.
SARS-CoV-2 감염은 미래의 면역 반응을 바꿀 수 있습니다.
새로운 논문 뒤에 있는 연구원들은 배양된 인간 폐 세포를 SARS-CoV-2에 감염시키고 염색질의 3D 구조, 염색체 구획, 도메인 및 루프로 점진적으로 접히는 것을 분석했습니다. 구획은 A와 B 두 가지 맛이 있습니다. A 구획은 전사적으로 활성화된 유전자를 포함하고 B 구획은 침묵하는 경향이 있는 유전자를 포함합니다. "그것들은 크로마틴의 음양과 같습니다."라고 Li가 말합니다. "화학적 특징 때문에, 그들은 분리되고 섞이지 않습니다,"라고 그는 말합니다. 각 구획 내의 DNA는 도메인으로 구부러지고 접히며, 이것은 유전자를 조절 순서와 일치시킵니다.
SARS-CoV-2의 비활성 버전 또는 다른 유형의 코로나바이러스에 감염된 세포는 깔끔한 도메인을 가진 구획에 구성된 크로마틴을 포함했습니다. 그러나 활성 SARS-CoV-2에 감염된 폐 세포에는 A/B 정체성의 특징을 상실하고 다른 구획과 혼합된 크로마틴 부분이 포함되어 있었습니다.
더 나아가서, 연구원들은 혼란스러운 지역들이 인터페론을 암호화하는 것과 같이 바이러스 감염에 반응하여 전형적으로 활성화되는 유전자들을 포함하고 있다는 것을 발견했습니다. 면역 유전자에 대한 그 간섭은 감염된 환자들이 다른 바이러스에 강력한 반응을 보임에도 불구하고 SARS-CoV-2에 반응하여 단지 몇 방울의 인터페론을 방출한다는 이전 연구 결과를 설명할 수 있습니다. "크로마틴의 변화는 바이러스가 어떻게 우리의 세포 방어를 적대시하는지에 대해 생각할 수 있는 인식되지 않은 메커니즘을 제공합니다."라고 Li는 말합니다.
각 염색체 구획 내에서 자세히 살펴보면 일부 도메인이 모양을 잃었다는 것을 알 수 있었습니다. 감염되지 않은 세포에서, 코히신이라고 불리는 단백질 복합체는 각 도메인을 둘러싸고, 각 유전자를 활성화된 영역에 가깝게 하는 단단한 고리를 형성합니다. 그러나 코히신 단백질은 SARS-CoV-2 감염 세포에서 고갈되고 도메인은 전사 활성화를 위해 너무 느슨하게 접힙니다. 이것은 SARS-CoV-2가 면역 유전자의 발현을 조작할 수 있는 또 다른 방법이라고 Li는 말합니다.
게놈 포장 기계의 메커니즘 발견
하지만 COVID-19는 정확히 어떻게 염색질을 개조합니까? 하나의 메커니즘은 후생유전학적 변화를 통해서일 수 있습니다. 감염된 세포에는 전사 활성화와 관련된 세 번째 히스톤에 H3K27Ac로 알려진 아세틸 그룹이 없었습니다. 이 그룹을 제거하면 인접 유전자를 억제할 수 있습니다. 연구에 따르면 H3K27Ac 고갈은 A/B 정체성을 상실한 지역과 상관관계가 있으며, 이는 마커의 부재가 구조적 변화의 기초가 될 수 있음을 시사합니다. 사실, 다른 최근 연구는 SARS-CoV-2가 숙주 세포의 기계를 사용하여 숙주의 히스톤을 모방함으로써 아세틸화를 방해하는 단백질을 합성한다는 것을 발견했습니다.
"히스톤 변형은 장기적인 잔류 타이밍을 갖는 것으로 알려져 있습니다."라고 Li는 말합니다. 그 변화는 특히 다른 많은 종류의 세포보다 수명이 긴 폐 세포에서 지속될 수 있다고 그는 덧붙였습니다. 따라서 이러한 후생유전학적 변화는 장기간의 COVID의 분자적 기반이 될 수 있으며, 추가적인 연구가 치료적 개입을 위한 길을 닦을 수 있다고 그는 말합니다.
과학자들은 이제 오랜 코로나의 뇌 안개와 다른 장기적인 증상의 근본적인 메커니즘을 이해하기 시작했다고 Zazhytska는 말합니다. 그러나 단일 세포주에서 감지된 동일한 변화가 여러 세포 유형이 상호 작용하는 전체 유기체 내에서도 발생하는지 여부를 밝히기 위해서는 더 많은 작업이 필요하다고 그녀는 말합니다.
장기 코로나의 여러 가지 가능한 원인이 집중됩니다.
이 연구에 참여하지 않은 보스턴 대학의 시스템 생물학자인 Juan Fuxman Bass도 비슷한 점을 주장했습니다. 그는 T세포 활동의 변화와 같은 긴 COVID의 일부 징후는 크로마틴 지형의 변화와 무관할 수 있다고 지적합니다.
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