인간 장 바이러스의 유전적 변이는 내부 진화의 원료가 될 수 있다

점점 더 많은 증거가 인간의 건강, 신진 대사 및 질병을 조절하는 데 있어 인간 장내 세균의 중요성을 강조하고 있습니다. 그러나 박테리아는 이야기의 일부일 뿐입니다. 이러한 박테리아를 감염시키는 바이러스는 우리가 누구인지도 형성합니다. 펜실베이니아 대학교 페렐만 의과대학 미생물학 교수인 Frederic D. Bushman 박사는 현재 바이러스(바이롬)의 DNA 서열을 분석한 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 이번 달 발표된 연구를 이끌었습니다. 건강한 사람들의 장에서. 유전적 구성 요소인 DNA의 거의 480억 염기가 12명의 대변에서 수집되었습니다. 그런 다음 연구원들은 블록을 퍼즐 조각처럼 조립하여 전체 바이러스 게놈을 재현했습니다. 개인당 수십에서 수천 개의 별개의 바이러스가 조립되었으며, 그 중 한 가지 유형을 제외한 모든 유형은 팀이 예상했던 박테리오파지(박테리아를 감염시키는 바이러스)였습니다. 다른 하나는 인간 병원체, 즉 한 개인에게서 발견되는 인간 유두종 바이러스였습니다. 박테리오파지는 많은 박테리아의 독성 효과를 담당하지만 인간 미생물군집에서의 역할은 최근에야 연구되기 시작했습니다. 연구 대상인 12명의 개인 중 바이러스 집단의 변동성을 평가하기 위해 대학원생 Samuel Minot가 이끄는 Bushman 팀은 가장 다양한 염기를 찾았습니다. 그들의 조사에서는 연구 대상 12명 중 51개의 초가변 영역이 확인되었으며, 놀랍게도 역전사 효소 유전자와 관련이 있었습니다. HIV와 같은 레트로바이러스의 복제와 더 일반적으로 연관되는 역전사효소는 RNA를 DNA로 복사합니다. 51개 영역 중 29개는 Bordetella 박테리오파지 BPP-1의 초가변 영역인 잘 연구된 역전사 효소 하나와 서열 및 구조적 유사성을 나타냈습니다. Bordetella는 개에게 개집 기침을 일으키는 미생물입니다. BPP-1은 역전사 효소와 오류가 발생하기 쉬운 복사 메커니즘을 사용하여 단백질을 변형하여 광범위한 바이러스 표적에 들어가고 재생산하는 데 도움을 줍니다. Bushman과 동료들은 새로 발견된 초가변 영역이 확장하여 인간 바이롬과 미생물군집에서 유사한 기능을 수행할 수 있다고 추측합니다. '이러한 종류의 박테리오파지에는 빠른 변이를 위한 자연적인 선택압이 있는 것으로 보이며, 이는 파지가 빠르게 적응할 수 있어야 하는 그에 상응하는 급격하게 변화하는 환경 요인이 있음을 의미합니다'라고 Minot은 말합니다. 저자들은 변화의 가능한 이유에는 면역 체계를 회피하고 끊임없이 진화하는 박테리아 숙주를 따라잡는 것, 즉 일종의 돌연변이 기반 숙주-병원체 군비 경쟁이 포함된다고 말합니다. 어떤 경우이든, 그러한 다양성은 장내 미생물군집의 진화를 촉진하는 데 도움이 될 수 있다고 Minot은 말합니다. '진화의 기질은 돌연변이입니다.' 이 연구 집단에서 발견된 185개 역전사 효소에 대한 진화 분석은 이들 중 상당 부분이 효소는 주로 다양성을 생성하는 데 관여합니다. 이제 도전은 새로 발견된 초가변 영역의 기능을 결정하고 시간이 지남에 따라 그리고 질병과 관련하여 그 가변성이 어떻게 변하는지 이해하는 것이라고 Minot은 말합니다. '이 방법은 명백히 중요한 시스템이 실제로 무엇을 하는지 발견하기 위해 '다양성을 생성하는' 생물학의 완전히 새로운 세계를 열어줍니다.'라고 그는 말합니다. Bushman과 Minot 외에도 공동 저자로는 Stephanie Grunberg(미생물학과); Gary Wu(소화기내과); 및 James Lewis(생물통계학 및 전염병학과), 모두 Penn 출신. 이 연구는 국립보건원(National Institutes of Health), 펜실베니아 보건부, 미국 크론병 및 대장염 재단(Crohn's and Colitis Foundation of America)의 보조금으로 지원되었습니다.