바이러스 유비퀴틴 연결효소 1만개 규모 발굴…면역 회피 기전 규명

바이러스가 숙주의 면역을 회피하기 위해 활용하는 유비퀴틴 연결효소를 대규모로 발굴한 연구 결과가 나왔다.

케일럽 글래스먼 등 연구진은 26일 국제학술지 사이언스에 발표한 논문에서 약 1만개의 바이러스 오픈리딩프레임(vORF)을 이용한 풀링 유전자 스크리닝으로 바이러스 유비퀴틴 연결효소를 고처리량·무편향 방식으로 규명했다고 밝혔다.

연구진은 약 1만개의 vORF 라이브러리를 녹색형광단백질(GFP)에 대한 나노바디와 융합하고, GFP 형광의 소실을 기질 분해 지표로 활용했다.

이를 통해 확인된 바이러스 '분해 인자'(단백질 분해를 유도하는 인자)는 크게 세 가지 기전으로 분류됐다. 비고전적 유비퀴틴 연결효소, 숙주 CRL 복합체를 재지정하는 '하이재커', 고전적 유비퀴틴 연결효소다.

비고전적 연결효소의 사례로는 로타바이러스A의 NSP1이 제시됐다. NSP1은 CUL3 기질 어댑터의 전형적 BTB 도메인이 없음에도 BTB 도메인과 유사한 CUL2/5 어댑터 단백질인 ELOC를 통해 CUL3와 결합했다. 이 기전은 3.3옹스트롬(Å) 해상도의 냉동전자현미경 구조로 확인됐다.

라즈단 바이러스의 NSs는 어댑터 단백질을 완전히 우회해 C말단 꼬리의 나선 모티프로 CUL3에 직접 결합, CUL1을 분해하고 핵인자κB(NF-κB) 신호를 억제했다.

하이재커 계열인 테비엇 바이러스 기질 단백질(CUL3^BTBD1)과 아다나 바이러스 NSs(CUL1^β-TrCP)는 온전한 숙주 CRL 복합체를 이용해 JAK1을 표적으로 삼고 1형 인터페론 신호를 억제했다.

아프리카돼지열병 바이러스의 고전적 유비퀴틴 연결효소인 MGF505(CUL5^ELOB/C)와 MGF360(CUL2^ELOB/C)은 보존된 BC-box 모티프로 복합체 조립을 매개하고 바이러스 제한 및 자가포식에 관여하는 기질을 분해했다.

연구진은 세 기전 모두 바이러스 유비퀴틴 연결효소가 기질 인식 모듈을 통해 기존 숙주 기계에 접속함으로써 유비퀴틴-프로테아좀 시스템(UPS)의 모듈성을 활용하고 제한된 바이러스 암호화 공간의 잠재 기능을 확장한다고 설명했다.

연구진은 분해 기전이 다양함에도 바이러스 유비퀴틴 연결효소가 궁극적으로 바이러스 제한 기능이 알려진 면역 관련 유전자로 수렴한다는 점에 주목했다. 이는 해당 경로가 바이러스 전파의 핵심 병목을 나타낸다는 의미로 해석됐다.