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Apr 06, 2023

전체를 이용한 정글새의 내인성 레트로바이러스로부터 유래된 긴 말단 반복 유전자좌의 검출

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7380(2023) 이 기사 인용

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내인성 레트로바이러스(ERV)는 과거 바이러스 감염의 흔적을 유지하는 게놈에 존재하는 유전적 요소입니다. ERV의 특성화는 조류 진화에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 이 연구의 목적은 붉은야계, 회색야계, 실론야계, 녹색야계의 전체 게놈 시퀀싱 데이터를 사용하여 참조 게놈에 없는 ERV(ERV-LTR)에서 파생된 새로운 LTR(긴 말단 반복) 유전자좌를 식별하는 것입니다. 총 835개의 ERV-LTR 유전자좌가 4개의 Gallus 종에서 확인되었습니다. 적색야계와 그 아종인 회색야계, 실론야계, 녹색야계에서 검출된 ERV-LTR 유전자좌의 수는 각각 362개, 216개, 193개, 128개였다. 계통발생수는 이전에 보고된 나무와 일치하여 확인된 ERV-LTR 유전자좌에서 과거 정글새 개체군 간의 관계를 추론할 가능성이 있음을 시사합니다. 검출된 유전자좌 중 306개의 ERV-LTR이 유전자 근처 또는 유전자 내에서 확인되었으며 일부는 세포 부착과 관련이 있었습니다. 검출된 ERV-LTR 서열은 내인성 조류 레트로바이러스 계열, 조류 백혈병 바이러스 하위군 E, Ovex-1 및 쥐 백혈병 바이러스 관련 ERV로 분류되었습니다. 또한 EAV 계열의 서열은 U3, R, U5 영역을 결합하여 4가지 패턴으로 구분되었습니다. 이러한 발견은 정글새 ERV의 특성을 보다 포괄적으로 이해하는 데 도움이 됩니다.

레트로바이러스 감염 시, 바이러스 게놈은 역전사되어 프로바이러스로서 숙주 게놈에 통합됩니다. 원칙적으로 프로바이러스는 복제를 위한 모든 요구 사항을 갖추고 있으며 바이러스 유전자(gag, pro/pol 및 env)를 암호화하는 내부 영역으로 구성되며, 통합 시 두 개의 동일한 조절 긴 말단 반복(LTR)이 측면에 있습니다. 프로바이러스 옆에는 통합 중에 생성된 숙주 게놈 서열에서 4~8bp의 짧은 표적 부위 복제(TSD)가 있습니다. 수직 전파는 이러한 바이러스가 생식 세포 및 생식 조직을 감염시켜 자손 내에서 내인성 레트로바이러스(ERV)가 형성되도록 할 수 있습니다. 점차적으로 ERV는 개체군 내에서 높은 빈도에 도달하고 결국 종 내에서 고정될 수 있습니다1. 전형적인 조류 ERV에는 조류 백혈병 바이러스(ALV)와 내인성 조류 레트로바이러스(EAV) 계열이 포함됩니다. ALV 계열은 여러 하위 그룹으로 구성되며, ALV-E라고 하는 하위 그룹 E의 ERV는 종종 높은 구조적 무결성을 유지합니다2. EAV 계열 내 EAV-HP로 알려진 서열에는 pol 유전자가 없는 반면, EAV-0 및 EAV-51에는 pol 유전자가 있지만 env 유전자가 없습니다3. ALV-E는 붉은야계(G. gallus gallus)와 상업용 닭을 포함한 Gallus gallus에서만 검출되는 반면, EAV 계열은 다양한 Gallus 종에 걸쳐 존재할 수 있다고 제안되었습니다3.

인간 게놈의 약 5%가 ERV에서 파생되는 반면, ERV는 닭 게놈의 약 3%를 구성합니다4,5. 그러나 닭에서는 발견되지 않은 ERV가 상당수 있을 가능성이 높습니다. 이러한 ERV는 조류 종의 다양성을 형성하는 역할을 했으며 유전병으로 인해 가금류 산업에 경제적 손실을 초래했습니다6,7,8. ERV의 특성화는 조류 진화에 대한 필수적인 통찰력을 제공할 것입니다.

미토콘드리아 DNA 분석에 따르면 붉은야계는 닭의 조상종인 것으로 나타났습니다9,10. 붉은야계 외에도 갈루스속에 속하는 회색야계(G. sonneratii), 실론야계(G. lafayetii), 녹색야계(G. varius) 등 3종이 확인되었습니다. 붉은야계는 동남아시아 대부분과 남아시아 일부 지역에 분포하는 반면, 나머지 세 종은 인도 중부 및 남부의 회색야계, 스리랑카의 실론야계, 자바와 주변 섬의 녹색야계 등 좀 더 제한된 범위를 가지고 있습니다. 최근 분자 유전학 연구에 따르면 다양한 Gallus 종이 닭의 유전적 구성에 기여하는 것으로 나타났습니다. 그러나 닭의 유전적 다양성의 기원과 역사는 부분적으로만 이해되고 있습니다. 본 연구의 목표는 아종을 포함한 Gallus 속에 대한 전체 게놈 데이터를 사용하여 게놈에서 ERV(ERV-LTR)에서 파생된 LTR의 유전자좌를 식별하는 것이었습니다. 또한, 종간 ERV-LTR 유전자좌와 검출된 ERV-LTR의 서열을 비교함으로써 갈루스속(genus Gallus)의 ERV-LTR의 특성이 밝혀졌다.