광우병 신문기사 첨삭지도 (프리온의 분자생물학)

광우병에 대해서는 입다물고 그냥 지켜보는 중입니다. 그런데 지난 번 황우석 교수 사태처럼 이번 사태도 전국민의 과학 지식을 높이는데 큰 공헌을 할 것 같군요. 하지만 역시 제일 문제가 되는 것은 fact는 무엇이고 거기에서 나온 추론은 합리적인가, 이겠지요.

그런데 아무래도 논쟁의 당사자들이 비전문가인 경우가 많다보니 엉뚱한 표현과 묘사들이 상당히 많이 있습니다. 그 중에서 오늘 본 대표적인 기사 일부를 가지고 프리온에 대해서 이야기해 보죠. 전체 기사가 궁금한 분들은 광우병에 대한 7가지 궁금증 을 보시기 바랍니다. (물론 저도 어딘가 틀린 곳이 있을지도 모르지만 말입니다.)


아래는 위 신문기사의 첫번째 내용 중에 부정확한 표현들만 간단히 재구성한 것입니다.

◆(1) 한국인 유전자는 광우병에 더 취약한가?
= "한국인 유전자는 광우병에 더 취약하다."
이 주장은 김용성 한림대 의대 교수에게서 처음 나왔다. 김 교수는 2005년 국가연구수행과제로 한국인의 프리온 단백질 유전자형 조사를 했다. 결론은 현재까지로는 단정할 수 없다는 것이다.

프리온 단백질은 모든 생명체가 (많은 생명체가) 갖고 있으며 세포구성에 들어가는 평범한 단백질이다. 하지만 이 단백질이 동종 개체를 섭취할 경우 (동종 또는 이종의 이미 변형된 프리온, PrPsc, 을 섭취할 경우)변이를 일으켜 변형 프리온 단백질로 바뀌는데 이것이 광우병을 일으키는 원인이다. (원인으로 추정되고 있다) 프리온 단백질의 유전자 형태는 (유전자 염기서열, 더 바람직하게는 아미노산 서열은) 사람마다 다르다. 특히 129번째 유전자 배열에 (코돈 또는 아미노산 구성에) 따라 세 가지 형태로 나뉜다.

필수아미노산인 메티오닌이 2개 결합한 메티오닌-메티오닌 동질 결합체(MM형)와 메티오닌과 발린(필수 아미노산 일종)이 결합한 메티오닌-발린(MV형), 발린이 2개 결합한 발린-발린 동질 결합체(VV형)가 그것이다.

사람에게는 염색체가 쌍으로 존재하고 같은 유전자를 두 개씩 가지고 있으므로 프리온 유전자도 두 개인데, 그 두 개 유전자가 코딩하는 프리온 단백질의 129번째 아미노산이 모두 메티오닌이면 MM, 한쪽은 메티오닌이고 다른 한 쪽은 발린이면 MV, 둘 다 발린이면 VV형이라고 한다.

이 중 인간광우병으로 죽은 사람의 프리온 단백질 유전자형을 (유전자가 코딩하는 아미노산 서열을) 조사한 결과 100% MM형인 것으로 밝혀졌다. 김 교수는 연구결과 조사 대상 한국인의 95%가 MM 유전자형을 갖고 있다고 분석했다. 이는 영국(38%), 미국(50%)보다 훨씬 높은 수치다. 다시 말해 아시아 혈통이 인간광우병에 훨씬 취약하다는 것을 (취약할 수 있다는 것을) 말한다.

정해관 성균관대 사회의학교실 교수는 "이는 학문적으로 확립된 사실로 더 이상 논란의 대상이 아니다"고 말했다.

반면 김상윤 분당서울대병원 신경과 교수는 "MM형만 걸린다고 단정할 수 없다"고 말했다. MM형이 먼저 나타나고 MV와 VV형은 나중에 나타날 가능성, 인간광우병이 아닌 다른 형태의 질병으로 나타날 가능성 등을 배제할 수 없다는 것이다.

일단 프리온이라는 단백질은 Preproprotein 형태입니다. Preproprotein들은 보통 두 번의 proteolysis를 거쳐서 mature 단백질이 되지요. 프리프로프리온 단백질은 253개의 아미노산으로 구성이 되며, 맨 앞쪽 N-말단의 22개 아미노산 조각 (signal peptide)이 떨어져 나가면 proprion이 되고, 다시 반대편 C-말단의 23개 아미노산조각 (GPI-anchor)이 떨어져 나가면 최종적으로 mature prion, 소위 PrP가 되는 것입니다. 대표적인 post-translational modification (PTM)의 하나지요.

위 그림 출처는 J Biol Chem. 2004 Jul 9;279(28):29469-77

그리고 사람의 프리온 단백질의 아미노산 서열은 다음과 같습니다.
     
        1 manlgcwmlv lfvatwsdlg lckkrpkpgg wntggsrypg qgspggnryp pqggggwgqp
       61 hgggwgqphg ggwgqphggg wgqphgggwg qgggthsqwn kpskpktnmk hmagaaaaga
      121 vvgglggyml gsamsrpiih fgsdyedryy renmhrypnq vyyrpmdeys nqnnfvhdcv
      181 nitikqhtvt tttkgenfte tdvkmmervv eqmcitqyer esqayyqrgs smvlfssppv
      241 illisflifl ivg

붉은 색으로 표시한 저 중간의 m (129번째)가 바로 문제의 메티오닌 이지요. 저 기사에서 필수아미노산이니 하는 것은 전혀 쓸데없는 내용입니다.

그리고 문제가 되는 아미노산은 단지 저 메티오닌 뿐만이 아니라는 것도 생각해 보아야 한다고 봅니다. 관련 논문만 소개하고 마치자면,

Creutzfeldt-Jakob disease with E200K mutation in Slovakia: characterization and development.
Acta Virol. 2002;46(1):31-9.
PMID: 12197632 [PubMed - indexed for MEDLINE]

Insomnia associated with thalamic involvement in E200K Creutzfeldt-Jakob disease.
Neurology. 2002 Feb 12;58(3):362-7.

Inherited prion disease caused by the V210I mutation: transmission to transgenic mice.
Neurology. 2001 Dec 26;57(12):2198-205.

Mutation of the PRNP gene at codon 211 in familial Creutzfeldt-Jakob disease.
Am J Med Genet. 2001 Oct 1;103(2):133-7.

Identification of three novel mutations (E196K, V203I, E211Q) in the prion protein gene (PRNP) in inherited prion diseases with Creutzfeldt-Jakob disease phenotype.
Hum Mutat. 2000 May;15(5):48

등등 여러 논문이 많이 있습니다.