고대 바이러스의 잔재가 사람들의 ALS를 촉진할 수 있음

May 20, 2023

연구는 치명적인 질병의 근본 원인을 치료할 수 있는 유망한 새로운 표적을 확인합니다

콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스

매년 5,000명 이상의 사람들이 뇌와 척수의 신경 세포를 공격하여 점차 말하고, 움직이고, 먹고, 호흡하는 능력을 앗아가는 치명적인 신경퇴행성 질환인 ALS(근위축성 측삭 경화증) 진단을 받습니다.

현재까지 진행을 적당히 늦추는 약물은 소수에 불과합니다. 치료법이 없습니다.

그러나 CU 볼더(CU Boulder) 연구자들은 이 질병의 놀라운 새로운 역할을 확인했습니다. 이는 역설적이게도 태반 발달을 가능하게 하는 데 필수적인 역할로 가장 잘 알려진 고대의 바이러스 유사 단백질입니다.

이번 연구 결과는 최근 eLife 저널에 게재됐다.

"우리의 연구는 PEG10으로 알려진 이 이상한 단백질이 신경 조직에 높은 수준으로 존재할 때 ALS에 기여하는 방식으로 세포 행동을 변화시킨다는 것을 시사합니다"라고 선임 저자이자 생화학과 조교수인 Alexandra Whiteley가 말했습니다.

ALS 협회, 국립 보건원, 벤처 파트너의 자금 지원을 받아 그녀의 연구실은 현재 관련된 분자 경로를 이해하고 악성 단백질을 억제하는 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다.

"아직 초기 단계지만 희망은 이것이 잠재적으로 이 질병의 근본 원인을 해결하기 위한 완전히 새로운 종류의 잠재적 치료법으로 이어질 수 있다는 것입니다."

현대에 영향을 미치는 고대 바이러스 점점 늘어나는 연구에 따르면 인간 게놈의 약 절반은 바이러스(레트로바이러스로 알려짐)와 트랜스포손으로 알려진 유사한 바이러스 유사 기생충이 남긴 DNA 조각으로 구성되어 있으며, 이 기생충은 3천만~5천만년 전에 우리 영장류 조상을 감염시켰습니다. HIV와 같은 일부 바이러스는 새로운 세포를 감염시키고 질병을 일으키는 능력으로 잘 알려져 있습니다.

송곳니를 잃은 늑대와 같은 다른 동물들은 시간이 지남에 따라 길들여져 복제 능력을 상실하면서 세대에서 세대로 계속 전승되어 인간의 진화와 건강을 형성합니다.

PEG10, 즉 부계 발현 유전자 10은 "가정화된 레트로트랜스포존" 중 하나입니다. 연구에 따르면 포유류가 인간 진화의 중요한 단계인 태반을 발달시키는 데 핵심적인 역할을 한 것으로 나타났습니다.

그러나 바이러스성 지킬 앤 하이드처럼 엉뚱한 곳에 지나치게 많아지면 특정 암과 엔젤만 증후군이라는 또 다른 희귀 신경 질환을 비롯한 질병을 유발할 수도 있다는 연구 결과가 나왔습니다.

Whiteley의 연구는 바이러스 유사 단백질을 ALS와 연결한 최초의 연구로, PEG10이 ALS 환자의 척수 조직에 높은 수준으로 존재하여 뇌와 신경 세포의 통신을 가능하게 하는 기계를 방해할 가능성이 있음을 보여줍니다.

"PEG10 축적은 ALS의 특징인 것으로 보인다"고 이미 바이오마커 또는 질병 진단 방법으로 PEG10에 대한 특허를 확보한 Whiteley가 말했습니다.

엉뚱한 곳에 단백질이 너무 많아Whiteley는 ALS, 즉 고대 바이러스를 연구하기 시작하지 않았습니다.

대신에 그녀는 일반적으로 좋은 단백질의 너무 많은 부분이 알츠하이머병과 파킨슨병을 포함한 다른 신경퇴행성 질환과 관련되어 있기 때문에 세포가 어떻게 여분의 단백질을 제거하는지 연구합니다.

그녀의 연구실은 문제가 되는 단백질이 세포에 축적되는 것을 방지하는 역할을 하는 유비퀼린이라는 유전자 종류를 연구하는 세계 6개 연구실 중 하나입니다.

2011년 한 연구에서는 유비퀼린-2 유전자(UBQLN2)의 돌연변이를 가족성 ALS의 일부 사례와 연관시켰는데, 이는 ALS 사례의 약 10%를 차지합니다. 나머지 90%는 산발적이어서 유전되는 것으로 여겨지지 않습니다.

그러나 결함이 있는 유전자가 어떻게 치명적인 질병을 유발할 수 있는지는 여전히 불분명합니다.

실험실 기술과 동물 모델을 사용하여 Harvard Medical School의 Whiteley와 동료들은 먼저 UBQLN2가 오작동하여 브레이크를 걸지 못할 때 어떤 단백질이 쌓이는지 확인하기 시작했습니다. 수천 가지의 가능한 단백질 중에서 PEG10이 목록의 1위를 차지했습니다.

그런 다음 Whiteley와 그녀의 동료들은 사망한 ALS 환자의 척추 조직(의학 연구 재단인 Target ALS에서 제공)을 수집하고 단백질 분석 또는 단백질체학을 사용하여 어느 것이 과발현되었는지 확인했습니다.