| 초록 |
간흡충증 (clonorchiasis) 유행지역에서 채집한 민물고기를 덜 익힌 채 섭취할 경우 감염될 수 있는 간흡충 (Clonorchis sinensis)은 사람의 담도에 기생하면서 bile 대사를 교란하고 염증반응을 일으킨다. 간흡충증이 만성으로 지속될 경우 담관상피암 (cholangiocarcinoma)이 발생할 수 있지만, 아직 간흡충에 의한 병리 혹은 발암기전이나 관련 인자에 관한 정보는 많지 않다. 저산소 환경인 담관내에서 감염을 유지하기 위해 간흡충은 산소/에너지 대사와 관련하여 다양한 분자기전을 발달시켜 왔을 것으로 보이며, 산소 획득을 위해 조직내에서 숙주 세포와 경쟁함으로써 주변의 숙주세포에 hypoxic shock 을 유발할 수 있을 것으로 보인다. 그러나 간흡충을 비롯한 흡충의 충란형성에 tyrosinase 가 매개하는 tanning process 가 관여하고 이 과정에 다량의 산소가 요구된다는 사실 외에, 흡충에서 산소대사 관련 기전은 거의 알려져 있지 않다. 이 연구는 산소/질소관련 대사를 중심으로 간흡충 생식과 redox potential 조절에 관여하는 미오글로빈의 역할을 규명함으로써 1) 간흡충증의 병리현상을 이해하고 향후 전파방지 및 치료제/백신 개발을 위한 후보물질을 확보하며, 2) 전체 동물계에서 글로빈 superfamily 가 보이는 진화적 특성과 생물학적 의미를 이해하는데 필요한 기초자료를 체계적으로 수집하고자 계획하였다. 간흡충에서 myoglobin 유전자를 검색한 후 이들의 발현양상을 분석하였다. 주혈흡충과 비교하여 간흡충 유전체에는 myoglobin 유전자 수가 많을 뿐만 아니라 neuroglobin 과 flavohemoglobin 유전자가 추가로 발견되어, 주혈흡충에 비해 간흡충에서 myoglobin 역할이 증가하였거나 기능적 분화가 있었을 것으로 보인다. CsMb1과 CsMb3, 그리고 CsGST-σ3는 주로 산소 농도에 의해 발현이 조절되지만 나머지 myoglobin 관련 유전자 발현에는 산소보다 bile 이나 nitrite 에 의한 발현 변화가 더 큰 것을 나타났다. 사람의 담관상피세포주인 H69세포와 간흡충을 동시에 배양한 연구에서도, 유사한 발현양상 변화가 관찰되어, 실제 숙주내에서도 간흡충 감염에 의해 담관조직에 hypoxic shock 이 유도될 수 있음을 확인하였다. 조직면역염색법에 의해 myoglobin 단백질의 분포를 확인한 결과와 발현양상 결과를 종합하면, CsMb1은 외부에서 산소를 획득하여 충제 내부로 전달하는 역할을 하고 CsMb3는 획득된 산소를 충란이나 생식기관에 전달하는 역할을 수행하지만, 나머지 myoglobin 관련 단백질은 산소획득보다 생체내에서 redox potential 조절에 주로 관여할 것으로 보였다. 그리고 저산소 환경에 대해 CsGST-σ3와 CsMb1이 동일한 발현양상을 보여 nitrite reductase 활성에 의한 산소획득이 가능성도 제기되었지만, 대장균에서 발현한 myoglobin 단백질이 모두 oxy form 이고 산소에 대한 친화도가 크기 때문에, deoxy form 의 nitrite reductase 활성을 직접 확인하지는 못하였다. 그리고 간흡충 분비물에 의한 면역세포 활성화나, 간흡충 감염환자 및 실험쥐에서 CsMb1에 대한 특이 항체가 검출되지 않아, 간흡충 분비물에 의한 면역반응 조절 가능성도 확인하였다. 간흡충에는 산소결핍 환경에 적응하기 위한 hypoxia-inducible factor (HIFI) 관련인자와 유산소 호흡에 관여하는 단백질들에 대한 유전자도 잘 보존되어 있었고, 산소 농도에 따라 발현량이 적절하게 조절되는 양상을 보였다. 이는 초기 예상과 달리 간흡충은 숙주내에서 원활하게 산소를 공급받을 수 있고, 유산소 호흡도 활발하게 진행됨을 보여준다. 간흡충에 존재하는 DNMT2는 간흡충 DNA 에 5-mC 를 생성할 수 있으며, 이들에 의한 유전자 발현 조절이 충란형성 단계에서 중요한 기능을 수행함을 확인하였다. 또한 histone methylation 에 관여하는 histone methyltransferase (HMT) 유전자 34종을 발굴하였고, H3K4, H3K27, 그리고 H4K20과 같이 실제 유전자 발현 조절에 관여하는 modified histone 이 간흡충 조직에 따른 특이성을 보이면서 분포하고 있음을 확인하였다. Azacytidine 과 DZnep 처리에 의해 간흡충에 DNA 혹은 histone 의 methylation 을 억압하면, 특징적으로 충란형성이 감소하면서, 충란형성에 관여하는 유전자들 (tyrosinase, eggshell precursor protein 등)의 발현이 달라짐을 확인하였다. 그러나 척추동물에서 알려진 바와 달리 역전사 전위인자의 억압에 5-mC 는 중요한 기능을 하지 않는 것으로 조사되었다. (출처 : 연구결과 요약문 3p) |
