감기성 헤르페스 바이러스가 3D로 인간 게놈을 납치하고 과학자들이 그 약점을 발견했습니다.

세포 내 자연 상태의 인간 DNA(왼쪽)와 HSV-1 감염 8시간 후(오른쪽)의 비교. 바이러스는 인간 유전체의 크기를 크게 압축하여 핵 가장자리로 이동시켜 바이러스가 자신의 목적을 위한 공장을 세울 수 있는 공간을 확보합니다. 사진 제공: 에스더 곤잘레스 알멜라, 알바로 카스텔스 가르시아

바이러스는 번식을 위해 숙주에 전적으로 의존합니다. 살아있는 세포를 샅샅이 뒤져 부품과 에너지를 얻고, 숙주의 세포 시스템을 장악하여 새로운 복제본을 만듭니다. Nature Communications 에 게재된 새로운 연구에 따르면, 단순포진바이러스-1(HSV-1)은 또한 자신의 몸을 재장식하는 것으로 밝혀졌습니다 .

바르셀로나에 있는 유전체 조절 센터(CRG)의 연구원들은 감기성 헤르페스 바이러스가 인간 유전체의 구조를 재구성하여 3차원 공간에서 모양을 재배열하여 HSV-1이 번식 능력에 가장 유용한 숙주 유전자에 접근할 수 있도록 한다는 사실을 발견했습니다.

"HSV-1은 기회주의적인 인테리어 디자이너로, 인간 유전체를 매우 정밀하게 재구성하고 어떤 부위와 접촉할지 선택합니다. 이는 바이러스가 숙주의 자원을 악용하기 위해 사용한다는 사실을 우리가 미처 알지 못했던 새로운 조작 메커니즘입니다."라고 이 연구의 제1저자인 에스더 곤잘레스 알멜라 박사는 말합니다.

다른 헤르페스 바이러스가 숙주의 염색체를 압축하고 변형하는 것으로 관찰되었지만, 이것이 바이러스가 침입하여 자체적인 바이러스 복제 공장을 설치한 데 따른 부작용인지는 불분명했습니다. 이 연구는 HSV-1이 감염 후 몇 시간 이내에 의도적으로 인간 유전체를 변형한다는 것을 처음으로 증명했습니다.

결정적으로, 연구진은 단일 숙주 효소인 토포이소머라제 I을 차단함으로써 HSV-1이 감염 중 인간 유전체를 재배열하는 능력을 완전히 차단하여 적대적 인수를 중단시킨다는 것을 발견했습니다. 이 발견은 전 세계적으로 거의 40억 명을 감염시키는 바이러스를 통제할 수 있는 새로운 잠재적 전략을 제시합니다.

"세포 배양에서 이 효소를 억제하면 바이러스가 새로운 입자를 단 하나도 만들기 전에 감염을 중단시킬 수 있었습니다."라고 바르셀로나 유전체 조절 센터(CRG)의 교신저자인 ICREA 연구 교수 피아 코스마는 말했습니다. "이를 통해 감염을 막을 수 있는 잠재적인 새로운 치료 표적을 확보할 수 있었습니다."

연구진은 머리카락보다 약 3,500배 얇은 20나노미터 너비의 구조를 관찰할 수 있는 초고해상도 현미경과 핵 내부에서 어떤 DNA 조각들이 서로 맞닿아 있는지 보여주는 Hi-C 기술을 결합하여 이러한 결과를 도출했습니다. 두 기술을 모두 활용하여 HSV-1이 인간 세포를 어떻게 장악하는지에 대한 새로운 기전적 통찰력을 얻었습니다.

그들은 적대적 인수가 첫 한 시간 안에 시작된다는 것을 발견했습니다. 바이러스는 인간 RNA 중합효소 II를 장악하여 자신의 단백질 합성을 돕습니다. DNA를 절단하여 비틀림 응력을 방출하는 효소인 토포이소머라제 I과 구조 단백질인 코헤신은 인간 RNA 중합효소 II를 따라 새로 형성되는 바이러스 복제 구역으로 이동했습니다.

감염 3시간 후, 대부분의 중합효소와 다른 두 가지 인자의 상당 부분이 인간 유전자를 버렸습니다. 이러한 대량 절도로 인해 숙주 유전체 전체에서 전사가 붕괴되었고, 그 결과 세포 내에서 인간 유전체의 자연 상태인 염색질이 원래 부피의 30%에 불과한 고밀도 껍질로 뭉개졌습니다.

염색질 구조가 전사를 결정하는 것으로 알려져 있기 때문에 이는 예상치 못한 발견이었습니다. "우리는 항상 고밀도 염색질이 유전자를 억제한다고 생각했지만, 이번에는 정반대 현상이 나타났습니다. 충분한 양의 전사가 먼저 억제된 후 DNA가 압축되는 것입니다. 활성과 구조 사이의 관계는 양방향으로 작용할 수 있습니다."라고 이 연구의 공동 제1저자인 알바로 카스텔스 가르시아 박사는 말합니다.

50세 미만 인구 3명 중 2명은 HSV-1을 보유하고 있습니다. 감염되면 평생 바이러스에 감염되지만, 대부분의 경우 무증상이거나 재발성 구순포진으로 나타납니다. 드물게 신생아와 면역 저하 환자에게는 실명이나 생명을 위협하는 질병을 유발할 수 있습니다.

이 연구 결과는 높은 유병률과 재발성 발병 가능성으로 인해 전 세계적인 보건 문제로 여겨지는 HSV-1의 공중 보건 부담을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 증상을 관리할 수 있는 치료법은 있지만, 약물 내성 균주가 증가하고 있으며, 아직 치료법은 없습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250620031207.htm