내 유전체의 8퍼센트는 바이러스가 남긴 것 — 그중 하나가 태반을 만든다

유전체의 8퍼센트는 바이러스가 남긴 것이다

레트로바이러스는 자기 유전정보를 숙주의 DNA 안에 끼워 넣는 방식으로 증식한다. 감염된 세포가 그 바이러스 서열을 함께 복제하게 만드는 것이다. 보통은 그 세포가 죽으면 거기서 끝난다.

그런데 감염된 세포가 생식세포였다면 이야기가 달라진다. 정자나 난자에 끼어든 서열은 다음 세대의 모든 세포에 실린다. 그 후손이 다시 자손을 남기면 그 서열은 계속 내려간다. 한 번의 감염이 개체의 일생으로 끝나지 않고 계통 전체에 새겨지는 것이다. 이렇게 유전체에 눌러앉은 바이러스 서열을 내인성 레트로바이러스, 줄여서 HERV라고 부른다.

사람 유전체에서 이 서열이 차지하는 비율이 약 8퍼센트다. 단백질을 만드는 유전자 전체가 유전체의 2퍼센트 남짓이라는 점을 생각하면, 바이러스가 남기고 간 흔적이 우리가 «유전자»라고 부르는 것보다 네 배 가까이 넓은 자리를 차지하고 있는 셈이다.

«내인성»이라는 말부터 짚어 두자. 지금 우리가 감기나 독감으로 겪는 감염은 밖에서 들어온 바이러스, 즉 외인성이다. 그 바이러스는 몸에서 물러가면 유전체에 남지 않는다. 반면 내인성은 이미 유전체 «안»에 자리를 잡아 부모에게서 자식으로 전달되는 서열을 뜻한다. 감염의 경로가 사람과 사람 사이가 아니라 세대와 세대 사이라는 점이 결정적인 차이다.

이 서열들은 한 번에 들어온 것이 아니다. 수천만 년에 걸쳐 여러 계통의 레트로바이러스가 각각 다른 시기에 들어왔고, 그래서 HERV도 하나가 아니라 여러 계열(HERV-W, HERV-FRD 등)로 나뉜다. 지금 우리 유전체는 그 감염의 역사가 층층이 쌓인 기록이기도 하다.

대부분은 고장 난 채로 남아 있다

여기서 오해하기 쉬운 대목이 있다. 8퍼센트가 바이러스 서열이라고 하면 그만큼의 바이러스가 몸 안에서 활동하고 있는 것처럼 들리지만, 실제로는 정반대다.

HERV의 대부분은 이미 망가져 있다. 유전체에 자리를 잡은 뒤 수백만 년이 흐르는 동안 변이가 쌓이고, 일부는 잘려 나가고, 일부는 통째로 결실됐다. 그래서 대다수 HERV 서열은 단백질을 만들어 내지 못한다. 바이러스 입자를 조립해 다른 세포를 감염시키는 능력도 없다.

그런데 이 «망가짐»이 완전하지는 않았다. 수만 개의 잔해 가운데 읽을 수 있는 형태로 남은 것이 소수 있었고, 몸은 그중 일부를 자기 용도로 쓰기 시작했다. 남의 부품을 주워다 자기 기계에 끼워 넣은 셈이다.

그런데 하나가 태반을 만든다

그 대표적인 예가 신시틴-1이다. HERV-W 계열의 외피(env) 유전자에서 온 단백질인데, 원래 이 유전자가 바이러스에서 하던 일은 «숙주 세포막에 달라붙어 막을 융합시키는 것»이었다. 바이러스가 세포 안으로 들어가려면 자기 막과 세포막을 하나로 합쳐야 하기 때문이다.

사람의 태반은 바로 그 «막을 합치는» 기능을 필요로 한다. 태반에서 모체와 태아 사이를 가르는 층은 세포영양막(cytotrophoblast)이라는 세포들이 서로 융합해 만들어진다. 세포 하나하나가 경계를 허물고 합쳐져 핵이 여럿인 거대한 한 덩어리, 융합영양막(syncytiotrophoblast)이 된다.

이 융합을 매개하는 단백질이 신시틴-1이다. HERV-FRD 계열에서 온 신시틴-2도 같은 역할을 나눠 맡는다. 바이러스가 세포로 침입하려고 쓰던 도구가, 사람이 태아에게 영양을 보내는 구조를 만드는 데 쓰이고 있는 것이다.

주목할 점은 같은 계열 안에서도 쓰이는 것은 극소수라는 것이다. HERV-W 계열에서 확인된 유전자 가운데 태반 형성에 핵심적인 역할을 하는 것으로 지목되는 것은 두 개뿐이다. 나머지는 여전히 잠긴 채, 혹은 망가진 채 남아 있다. 몸이 이 잔해 전체를 되살려 쓰는 게 아니라 쓸 만한 부품 몇 개만 골라 썼다는 뜻이다.

융합영양막은 단순한 칸막이가 아니다. 모체의 혈액과 직접 맞닿는 면을 이루면서 산소와 영양을 태아 쪽으로 넘기고, 임신 유지에 필요한 호르몬을 만들어 내보내는 자리이기도 하다. 세포 하나하나가 따로 있으면 이 경계에 틈이 생기는데, 융합해 한 덩어리가 되면 이음매 없는 층이 만들어진다. 신시틴이 하는 일은 바로 그 «이음매를 없애는» 것이다.

그래서 «유전체의 8퍼센트는 쓸모없는 찌꺼기»라는 말은 정확하지 않다. 적어도 이 하나에 관해서는, 없으면 사람이 태어나는 과정 자체가 성립하지 않는다.

평소에는 잠겨 있다

기능이 남아 있는 HERV 서열이 아무 때나 켜지면 곤란하다. 그래서 몸은 이 서열들을 평소에 꺼 둔다. 끄는 방식은 서열 자체를 없애는 게 아니라 «읽지 못하게 덮어 두는» 쪽이다.

대표적인 장치가 DNA 메틸화다. 유전자 앞쪽에 메틸기라는 화학 표지를 붙여 두면 그 부분이 잘 읽히지 않는다. 히스톤이라는 단백질 실패에 DNA를 어떻게 감아 두느냐(히스톤 변형)도 같은 일을 한다. 이런 조절을 통틀어 후성유전학적 조절이라고 부른다.

메틸기가 붙으면 왜 읽히지 않는지도 간단하다. 유전자를 읽어 내려면 단백질들이 그 부위에 달라붙어야 하는데, 표지가 붙어 있으면 달라붙기 어려워지고 동시에 그 부위의 DNA가 더 촘촘히 감기는 쪽으로 정리된다. 자물쇠를 채운다기보다 책을 덮어 두고 그 위에 다른 책을 쌓아 두는 쪽에 가깝다.

중요한 것은 이 잠금이 영구적이지 않다는 점이다. 태반처럼 필요한 자리에서는 풀려서 실제로 쓰이고, 그 밖의 조직에서는 잠긴 상태로 유지된다. 다시 말해 이 서열들은 «없는 것»이 아니라 «꺼져 있는 것»이고, 조건이 바뀌면 켜질 수 있다.

암에서 깨어난다 — 어디까지 확인됐나

암 조직에서는 이 잠금이 헐거워지는 일이 관찰된다. 암세포에서는 유전체 전반의 메틸화가 낮아지는 현상이 오래전부터 알려져 있었는데, 그 결과 평소 잠겨 있던 HERV 서열의 발현이 함께 올라간다.

보고된 사례를 정리하면 이렇다. 고환의 정상피종(세미노마)에서는 DNA 저메틸화와 함께 신시틴-1 전사체가 비정상적으로 나타난다는 관찰이 있다. 간세포암에서는 신시틴-1 발현이 주변 비종양 조직보다 높았고, 특히 진행된 병기에서 더 높았다는 보고가 있다. 그 밖에 자궁내막암, 유방암, 백혈병, 요로상피암에서도 과발현 사례가 보고돼 있다.

여기서 방법론의 한계를 하나 짚어야 한다. 이런 연구는 대개 이미 암이 된 조직을 떼어 정상 조직과 비교하는 방식이다. 그런데 그 시점의 조직은 이미 유전체 전반이 흐트러진 상태라, 발현이 높다는 관찰만으로는 «먼저 켜져서 암이 됐는지» «암이 되면서 함께 켜졌는지»를 가를 수 없다. 시간 순서를 볼 수 없는 자료로는 원인을 말할 수 없다는 뜻이다.

간세포암 연구에서는 신시틴-1 발현이 혈관 침습·전이·큰 종양 크기·나쁜 예후와 연관된 독립적 인자였다는 보고까지 나와 있다. 다만 이런 결과는 «그 단백질이 많은 환자가 예후가 나빴다»는 말이지, «그 단백질을 없애면 예후가 좋아진다»는 말이 아니다. 두 문장은 전혀 다른 주장이다.

확정된 것과 아직 아닌 것

이 주제는 «바이러스가 우리 안에 있다»는 문장 때문에 쉽게 과장된다. 그래서 마지막으로 선을 다시 긋는다.

덧붙이면, 이 분야에서 자주 언급되는 «치료 표적»이라는 말도 아직은 방향에 가깝다. 암에서만 켜지는 서열이 있다면 그것을 표지 삼아 면역이 암세포를 찾게 만들 수 있지 않겠느냐는 발상인데, 연구 단계의 가설이고 사람에게 쓰이는 치료로 확립된 것은 아니다. 기대와 사실을 붙여 읽지 않는 편이 낫다.

지금 이 주제로 개인이 할 수 있는 일은 사실 없다. HERV 발현을 재는 검사가 일반 진료에 쓰이지 않고, 그 값을 낮추는 방법도 확립돼 있지 않다. 이 이야기가 주는 것은 실천 지침이 아니라 몸을 보는 각도다 — 우리 유전체가 «순수한 사람의 설계도»가 아니라 오랜 감염의 역사까지 포함한 기록이라는 것.

자주 묻는 질문