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감염을 위해 작아지는 곰팡이


 

(Graphical abstract. Credit: Cell Host & Microbe (2022). DOI: 10.1016/j.chom.2022.08.017)

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(The infectious fungus Cryptococcus neoformans enlarges and shrinks in size to withstand different microenvironments in the body. Credit: Steven Denham)

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곰팡이 감염은 주로 면역력이 떨어진 사람에서 문제를 일으킵니다. 특히 그 가운데서도 크립토코쿠스 네오포르만스 (Cryptococcus neoformans)는 치명적인 진균성 뇌막염을 일으키는 원인입니다.

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유타 보건 대학의 제시키 브라운 교수 (Jessica Brown, Ph.D., associate professor of pathology at U of U Health)는 학생 시절부터 크립토코쿠스의 크기가 매우 다양하다는 사실을 발견했습니다.

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브라운 교수가 이끄는 연구팀은 그녀의 이전 대학원생인 스티븐 던햄 (Steven Denham) 박사와 함께 인체 감염에서 크립토코쿠스가 크기가 작아진 이유가 뇌 같은 다른 장기에 잘 감염되기 위해서라는 사실을 확인했습니다.

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크립토코수스는 자연 상태에서 썩은 나무나 새의 배설물에서 살아갑니다. 비둘기 같은 새의 배설물에서 나온 곰팡이 포자를 흡입하면 폐까지 도달하는 데, 면역이 정상인 사람에서는 별 문제 없이 처리할 수 있으나 면역이 떨어진 환자에서는 폐에서 증식한 후 혈관을 타고 다른 장기로 펴지게 됩니다.

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연구팀은 폐 안에서 크립토코쿠스가 보통 크기의 10배까지 커진다는 사실을 확인했습니다. 이는 면역 시스템이 쉽게 파괴하기 어렵게 만들기 위해 크기를 키운 것으로 풀이됩니다. 하지만 이렇게 되면 혈관을 타고 다른 장기로 전이되기 어려운 단점이 있습니다.

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여기서 크립토코쿠스는 놀라운 변이를 일으킵니다. 연구팀이 씨앗 seed 형태라고 명명한 작은 크기로 변화해 혈관은 물론 뇌 혈관 장벽 blood brain barrier 를 통과한다는 것입니다. 연구팀은 이 과정에서 조직 손상시 나오는 인 phosphorus 성분이 중요한 역할을 한다는 사실도 확인했습니다.

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연구팀에 따르면 크립토코쿠스는 단순히 크기만 변화는 것이 아니라 유전자 발현이 크게 변하면서 사실상 다른 생명체로 변신하는 놀라운 능력을 지니고 있습니다. 따라서 작은 크기에도 질병을 일으키는 능력이 떨어지지 않는 것입니다.

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우리가 생각할 때 매우 단순하고 작은 곰팡이라도 사실 많은 유전자를 지닌 매우 복잡한 생물입니다. 이들은 우리가 상상하기 어려운 놀라운 적응 능력을 통해 지구 모든 장소에서 번영을 누리고 있습니다. 아미 인류가 모두 사라지고 포유류까지 사라진 이후에도 여전히 곰팡이는 지구 마지막 순간까지 번영을 누릴 것입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2022-09-fungus-size-infect-brain.html

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Steven T. Denham et al, A dissemination-prone morphotype enhances extrapulmonary organ entry by Cryptococcus neoformans, Cell Host & Microbe (2022). DOI: 10.1016/j.chom.2022.08.017

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