레트로바이러스 제한 인자인 APOBEC3 단백질이 돼지 내인성 레트로바이러스에 미치는 영향
저자
발행사항
천안: 단국대학교 대학원, 2013
학위논문사항
학위논문(석사)-- 단국대학교 대학원(천): 미생물학과 분자바이러스학 전공(천) 2014. 2
발행연도
2013
작성언어
한국어
DDC
579.2 판사항(22)
발행국(도시)
경기도
기타서명
(The) Effect of APOBEC3 Retroviral Restriction Factor on Porcine Endogenous Retrovirus
형태사항
65 장;: 삽화; 30 cm.
일반주기명
단국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
지도교수:정용태
참고문헌 : 60-63 장.
소장기관
돼지를 이용한 이종 간 장기이식(xenotransplantation)은 인간의 장기부족 문제에 대한 해결책으로 제안되지만, 이식자에게 잠재적인 병원체가 전이될 수 있는 위험성이 있다. 특히, 인간 세포주를 감염시킬 수 있는 것으로 알려진 돼지 내인성 레트로바이러스(PERV)는 돼지 게놈 내에 존재하여 근본적으로 제거가 불가능하기 때문에 동물원성감염증이 유발될 수 있다.
인간을 포함한 포유류에서 발견된 제한 인자를 치료법에 활용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 제한 인자 중에 APOBEC3(apolipoprotein B mRNA-editing catalytic polypeptide 3)는 시티딘 탈아미노효소(cytidine deaminase)로써, 그 기작은 정확하게 밝혀지지 않았지만 레트로바이러스의 minus strand DNA를 표적으로 하여 다양한 레트로바이러스에 대해 항바이러스 활성을 보인다고 알려져 있다.
본 연구에서는 레트로바이러스에 대해 항바이러스 능력이 있다고 알려진 인간의 huA3G와 huA3F 그리고 돼지의 poA3F을 클로닝하여 PERV에 대한 저해능력을 보았다. Pseudotyped PERV와 replication-competent PERV에 대하여 모두 저해 효과가 있었으며, 특히 huA3G가 약 1.5~9 배 더 높은 저해능력을 보였다.
다음은, 다른 발현 조건 하에서 APOBEC3의 양적인 차이와 저해효과를 비교한 결과 일시적 발현 조건보다 지속적 발현 조건에서 huA3G와 poA3F의 세포내 발현 양과 바이러스에 삽입된 양이 많았으며, 바이러스의 감염률도 대폭 감소되었다. 이로써, 과발현된 지속적 발현 조건 하에서 저해 효과가 높음을 확인하였다.
마지막으로, PERV의 복제를 저해하는 APOBEC3의 기작을 알아보기 위해 G→A 돌연변이 빈도를 분석한 결과, 돌연변이를 관찰 할 수 없었다. 하지만, late viral DNA 합성양이 huA3G에 의해 13%, poA3F에 의해 7.5%까지 감소됨을 볼 수 있었다.
따라서, 본 연구에서 이종 간 장기이식에 문제가 되는 PERV를 저해시키기 위한 가장 효과적인 방법은 세포에서 huA3G를 과발현시키는 것이라고 판단되며, 이는 효과적인 치료법으로 활용할 수 있을 것이라 제안한다. 또한, PERV를 저해하는데 APOBEC3가 deaminase-independent 기작을 사용할 것으로 예상되며, 정확한 기작을 밝히기 위해 더 많은 연구가 요구되어진다.
Xenotransplantation using pig cells or organs is suggested as an alternative to solve the shortage of human organs, but it has a risk of zoonosis of pathogens from the porcine organ to the xenograft recipients. Porcine endogenous retroviruses (PERVs) are one of the zoonotic microorganisms and some are able to infect human cells in vitro, suggesting that a xenozoonosis in vivo could occur. PERVs exist in the genome of all pigs and it was difficult to eliminate completely.
Many researches have been performed to reduce the risk of PERV infection using retroviral restriction factors expressed in mammals including human. APOBEC3 proteins are a group of cytidine deaminase that targets retroviral minus-strand DNA and has potent antiviral activity against diverse retroviruses, however, the mechanisms of A3G antiviral functions are incompletely understood.
This study identified huA3G, hu3F from human cells and poA3F from pig cells in order to evaluate the inhibition of PERV replication by these proteins. It showed that these proteins have antiviral activity against pseudotyped PERV and replication-competent PERV. In particularly, huA3G was approximately 1.5-9 fold more potent inhibitor.
Next, it compared A3 protein expression levels and antiviral effect under transient expression or stable expression. when stably expressed, the A3 expression levels of cellular and incorporated into PERV virion were higher than transiently expressed A3. Also, the infectivity of PERV was more efficiently decreased. These results indicated that overexpressed huA3G and poA3F were more effective inhibitor against PERV under stably expressed condition.
To identify the mechanisms by which huA3G and poA3F inhibit PERV replication, it analysed the sequence of G-to-A mutation. Interestingly, it could not detect any G-to-A mutations in the PERV-gag sequenced fragment. However, it could show that the reductions in the accumulation of viral late RT products by huA3G and poA3F (13% and 7.5%, respectively).
In conclusion, this study suggested that stably overexpressed huA3G in pig cells or organs could be effective treatment method to prevent PERV in the xenotransplantation. In addition, it is expected that huA3G and poA3F are inhibit the replication of PERV by cytidine deaminase-independent mechanism.
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