Human neutrophils release extracellular RNA that modulates Aspergillus fumigatus gene expression across kingdoms.
이 연구는 인간 중성구들이 특정 miRNA와 tRNA 유래 단편들을 포함한 다양한 레퍼토리의 세포 외 RNA를 방출하며, 이것이 고유한 항진균 방어 기제의 일환으로서 종을 넘어 진균 병원체인 *Aspergillus fumigatus*의 유전자 발현을 직접적으로 조절할 수 있음을 입증한다.
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인체는 박테리아에서 곰팡이에 이르기까지 미세한 침입자들의 끊임 없는 공격을 받고 있지만, 건강한 면역 체계는 대개 이들을 저지해 냅니다. 면역 체계의 가장 신속한 대응군 중 하나는 일차 방어선 역할을 하는 백혈구의 일종인 호중구입니다. 이 세포들이 위협에 직면했을 때, 이들은 단순히 적을 삼켜 파괴하는 것에 그치지 않고, 더 광범위한 공격을 조율하기 위해 주변 공간으로 복잡한 분자들의 수프를 방출합니다. 수십 년 동안 과학자들은 세포가 화학적 신호를 사용하여 소통할 수 있다는 사실을 알고 있었으나, 최근의 놀라운 발견은 세포가 작은 RNA 분자에 담긴 유전적 지침을 사용하기도 한다는 것을 밝혀냈습니다. 이러한 RNA 파편들은 서로 다른 종 사이를 이동하며, 숙주 세포가 병원균에게 해를 끼치는 능력을 차단하라는 유전적 명령을 보낼 수 있는 일종의 교차 영역 메시징(cross-kingdom messaging) 역할을 할 수 있습니다. 이 개념은 RNA가 엄격히 세포 내부의 도구라는 기존의 관점에 도전하며, 대신 RNA가 세포 외부로 이동하여 완전히 다른 생명체의 행동에 영향을 미치는 무기나 신호로서 기능할 수 있음을 시사합니다.
새로운 연구에서 연구진은 인간의 호중구가 흔히 면역력이 약해진 사람들에게 치명적인 감염을 일으킬 수 있는 흔한 곰팡이인 아스페르길루스 푸미가투스(Aspergillus fumigatus)와 싸우기 위해 이 RNA 메시징 시스템을 사용하는지 조사했습니다. 연구팀은 먼저 건강한 자원봉사자들로부터 혈액을 채취하고 호중구를 분리했습니다. 그런 다음, 이 면역 세포들이 반응하여 무엇을 방출하는지 보기 위해 실험실 환경에서 이 세포들을 곰팡이 포자에 노출시켰습니다. 첨단 시퀀싱 기술을 사용하여 연구진은 세포 주변의 액체에 떠다니는 유전 물질을 분석했습니다. 그들은 운송 RNA(tRNA)와 리보솜 RNA(rRNA)에서 유래한 파편을 포함한 다양한 RNA 혼합물을 발견했으나, 특히 Let-7 패밀리로 알려진 특정 소형 RNA 분자 군의 강력한 존재를 주목했습니다. 이 분자들은 유전자를 침묵시키는 데 효과적인 것으로 알려져 있으며, 연구진은 호중구가 곰팡이를 직접 겨냥하기 위해 이들을 방출하고 있다고 의심했습니다.
이 가설을 테스트하기 위해 과학자들은 방출된 RNA 분자들이 포함된 액체를 추출하여 배양 중인 곰팡이 균사(hyphae)에 적용했습니다. 그들은 인간의 Let-7 RNA가 유전 서열을 바탕으로 표적으로 할 것이라고 예측한 metE라는 특정 곰팡이 유전자에 집중했습니다. 곰팡이가 호중구 분비물에 노출되었을 때, metE 메시지의 수준이 현저히 감소했는데, 이는 인간의 RNA가 성공적으로 곰팡이 세포 내부로 들어가 특정 단백질의 생성을 차단했음을 시사했습니다. 연구진은 그다음 곰팡이가 이 메시지를 받기 위해 자체적인 내부 기구가 필요한지 확인했습니다. 그들은 곰팡이 고유의 RNA 침묵 단백질이 결핍된 균주를 사용했으며, 이러한 내부 도구가 없다면 인간의 RNA가 아무런 효과를 내지 못할 것이라고 예상했습니다. 놀랍게도, 인간의 RNA는 곰팡이 자체의 기구가 없는 상태에서도 여전히 곰팡이 유전자를 침묵시켰으며, 이는 인간의 분자가 직접 작용하거나 혹은 다른 알려지지 않은 경로를 통해 임무를 수행하고 있을 가능성을 나타냈습니다.
효과가 정말로 인간의 RNA와 곰팡이 유전자 사이의 특정 일치에 의한 것인지 확인하기 위해, 연구팀은 인간의 RNA가 표적으로 하는 부위가 약간 변형된 버전의 곰팡이를 제작했습니다. 이 변형된 곰팡이를 동일한 호중구 분비물로 처리했을 때, 침묵 효과는 사라졌습니다. 곰팡이 유전자는 활성 상태를 유지했는데, 이는 인간의 RNA가 해당 서열을 실제로 표적으로 삼아 이를 차단했다는 것을 증명했습니다. 또한 이 연구는 호중구가 현재 감염과 싸우고 있는지 여부와 상관없이 이러한 항균 RNA 환경을 유지한다는 것을 밝혀냈으며, 이는 상시 대기 상태를 의미합니다. 연구진은 효과가 서로 다른 인간 기증자들 사이에 약간씩 차이가 있다는 점을 언급했지만, 핵심적인 발견은 일관되었습니다. 즉, 인간의 면역 세포는 종의 장벽을 넘어 직접적으로 위험한 곰팡이 병원균의 유전자 발현을 변화시키는 RNA를 방출한다는 것입니다. 이 발견은 우리 몸이 스스로를 방어하는 방식에 대한 새로운 창을 열어주며, 감염에 대한 싸움이 단순한 물리적 공격을 훨씬 뛰어넘는 정교한 유전 정보의 교환을 포함하고 있음을 보여줍니다.
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