코로나19 바이러스 구조 점점 자세히 보인다

2020.03.11 20:45
미국 워싱턴대 연구팀이 극저온현미경을 이용해 밝혀 ′셀′ 7일자에 공개한 사스코로나바이러스-2(코로나19 바이러스)의 스파이크 단백질 구조(왼쪽)와 기존 사스코로나바이러스의 스파이크 단백질 구조다. 미세하게 차이가 있지만, 모두 인체 세포의 ACE2와 잘 결합하는 것으로 나타났다. 연구팀은 이들의 유사성을 토대로 기존 사스 환자의 항체를 이용해 코로나19를 치료할 가능성을 제시했다. ′셀′ 논문 캡쳐
미국 워싱턴대 연구팀이 극저온현미경을 이용해 밝혀 '셀' 7일자에 공개한 사스코로나바이러스-2(코로나19 바이러스)의 스파이크 단백질 구조(왼쪽)와 기존 사스코로나바이러스의 스파이크 단백질 구조다. 미세하게 차이가 있지만, 모두 인체 세포의 ACE2와 잘 결합하는 것으로 나타났다. 연구팀은 이들의 유사성을 토대로 기존 사스 환자의 항체를 이용해 코로나19를 치료할 가능성을 제시했다. '셀' 논문 캡쳐

신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19, 코로나19) 치료제와 백신을 개발하는 연구자들은 코로나19를 일으키는 바이러스인 ‘사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)’가 인체 세포에 감염을 일으키는 과정에 집중하고 있다. 특히 인체 세포 감염의 시작을 담당하는 ‘스파이크 단백질’의 구조와 기능 파악에 몰두하고 있다. 이런 가운데 유럽 연구팀이 스파이크 단백질을 만드는 데 관여하는 효소를 찾는 데 성공했다. 스파이크 단백질의 염기 서열에서 다른 코로나바이러스와 다른 고유한 염기서열을 찾는 연구결과도 나왔다.


크리스티안 드로스텐 독일 샤리테의대 교수팀은 사스코로나바이러스-2가 중증급성호흡기증후군(SARS, 사스)을 일으키는 사스코로나바이러스와 비슷하게 스파이크 단백질을 이용해 인체 세포의 표면에 있는 ‘에이스투(ACE2)’ 단백질을 인식해 전염되며 이 과정에는 아미노산 중 하나인 세린을 분해하는 세린 단백질가수분해효소(프로테아제)가 사용된다고 밝혔다. 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’ 7일자에 발표됐다.


연구팀은 코로나19 바이러스가 사스 바이러스와 다르지만, ACE2단백질을 인식하는 과정은 동일하다고 밝히고 이를 인식하는 스파이크 단백질의 형성 과정을 추적했다. 그 결과 단백질가수분해효소의 일종인 TMPRSS2가 스파이크 단백질을 형성하는 과정에 관여한다는 사실을 밝혔다.


데이비드 비슬러 미국 생화학과 교수와 박영준 연구원팀 역시 비슷한 연구를 했다. 연구팀은 사스코로나바이러스와 사스코로나바이러스-2의 스파이크 단백질이 ACE2와 비슷한 강도로 결합하지만, 서열은 88%만 같고, 특히 사스코로나바이러스-2의 경우 중간에 스파이크 단백질이 끊어지는 부위가 있다는 점이 다르다고 밝혔다. 이 연구 결과 역시 7일 ‘셀’에 발표됐다. 비슬러 교수팀은 사스코로나바이러스-2 스파이크 단백질을 극저온현미경을 이용해 관찰해 정확한 구조를 밝혀 백신이나 치료제에 활용할 중요한 단서를 제공했다(위 사진).


두 연구팀은 연구 결과를 바탕으로 사스와 코로나19가 갖는 유사점을 활용해 치료제나 백신을 개발할 가능성도 제시했다. 드로스텐 교수팀은 사스에 걸렸다 회복한 환자의 체내에 형성된 항체들(다클론항체)을 이용할 경우 사스코로나바이러스는 물론, 사스코로나바이러스-2도 어느 정도 막을 수 있다는 사실을 밝혔다. 비슬러 교수팀 역시 사스코로나바이러스를 이용해 형성한 다클론항체를 이용해 사스코로나바이러스-2의 인체 세포 침투를 막을 수 있다고 밝혔다.

 

7일 ′셀′에 연구 결과를 발표한 독일(왼쪽)과 미국 연구팀의 연구 성과를 정리한 그림이다. 둘 다 사스와 코로나19의 특성이 비슷하며 특히 인체 세포의 ACE2와 잘 결합하는 스파이크 단백질을 지니고 있다는 사실을 밝히고 있다. 또 사스 항체를 코로나19에 활용할 가능성도 제시했다. ′셀′ 논문 캡쳐
7일 '셀'에 연구 결과를 발표한 독일(왼쪽)과 미국 연구팀의 연구 성과를 정리한 그림이다. 둘 다 사스와 코로나19의 특성이 비슷하며 특히 인체 세포의 ACE2와 잘 결합하는 스파이크 단백질을 지니고 있다는 사실을 밝히고 있다. 또 사스 항체를 코로나19에 활용할 가능성도 제시했다. '셀' 논문 캡쳐

비슬러 교수의 연구는 약 한 달 전 발표된 프랑스 연구팀의 연구 결과와도 비슷하다. 에트완 데크롤리 프랑스국립과학연구센터 연구원팀은 ‘항바이러스연구’ 4월호에 발표한 논문에서 사스코로나바이러스-2의 게놈을 해독한 결과 사스코로나바이러스-2와 가장 비슷한 박쥐 코로나바이러스는 물론 사스코로나바이러스에도 존재하지 않는 아미노산 서열을 찾았다. ‘프롤린-아르기닌-아르기닌-알라닌’으로 구성된 서열로, 연구팀은 이 서열과 바로 다음에 위치한 아르기닌 서열 부위가 푸린(furin) 단백질에 의해 절단되는 과정이 바이러스의 세포 침입 과정에 중요하다고 밝혔다. 푸린 단백질은 폐에서 특히 많이 발현되는 단백질로, 연구팀은 사스코로나바이러스가-2가 폐에 감염돼 폐렴을 유발하는 것도 이 단백질과 관련이 있을 것으로 추정했다. 

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