코로나19 바이러스 구조 점점 자세히 보인다

관련 구조, 특성 연구 계속 축적중

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.

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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.

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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.

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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).

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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

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.