[단독] 코로나바이러스 감염 막을 분자주머니 발견
[단독] 코로나바이러스 감염 막을 분자주머니 발견
영국 브리스톨대 연구팀, SARS-CoV-2 단백질에서 리놀레산 주머니 발견

"스파이크단백질이 리놀레산을 불잡아 코로나19 증상 악화"

분자 경로 효과적으로 제어할 경우 코로나19 치료 게임 체인저 기대
  • 서정필
  • admin@hkn24.com
  • 승인 2020.09.23 08:23
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크리스티안 샤피첼 브리스톨대학교 생화학대학 교수(왼쪽)과 맥스 플랑크-브리톨 미니멀 생물학 센터 임레 버거(Imre Berger) 교수
크리스티안 샤피첼 브리스톨대학교 생화학대학 교수(왼쪽)과 맥스 플랑크-브리톨 미니멀 생물학 센터 임레 버거(Imre Berger) 교수

[헬스코리아뉴스 / 서정필] 코로나19를 일으키는 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 표면에 있는 ‘스파이크 단백질(Spike protein)’ 속에서 이 바이러스가 세포를 감염시키는 것을 막을 수 있는 분자 주머니의 존재가 발견됐다. 이 분자의 경로를 효과적으로 제어할 경우 코로나19 치료의 게임체인저(판도를 일거에 바꾸는 대안)가 될 수 있을 것으로 보인다.

영국 브리스톨대학교 연구팀은 생체분자의 3차원 구조를 고해상도로 해석하는 전자현미경인 초저온투과전자현미경(Cryo-EM)을 통해 이 단백질의 3D 구조를 밝혀냈다. 이어 연구팀은 오라클 고성능 클라우드 컴퓨터 시스템을 통한 분석을 거쳐 스파이크 단백질 안 주머니 속에서 리놀레산(linoleic acid, LA)이 존재한다는 사실까지 밝혀냈다.

 

(A) Cryo-EM으로 측정한 스파이크 트리머의 밀도(왼쪽). 청록색, 녹색, 분홍색의 단량체의 정면(중간)과 상단(오른쪽) 구조. 오른쪽 그림 빨간 박스가 리놀레산 주머니가 위치하는 곳 (B) 인접한 수용체 결합부위(RBD)에 의해 형성된 복합 레놀리산 바인딩 포켓. 튜브형 전자파 밀도가 표시된다. (C) 액체크로마토그래프-질량분석법 분석 결과  (D) 표면 표현에서 수인성 레놀레산 바인딩 포켓(주황색, 스틱 및 볼로 표현)은 묶어진  우수한 적합성을 나타낸다. 파란색과 빨간색은 각각 양과 음의 표면 전하를 나타낸다. (E) 결합 포켓에 있는 아미노산과 리놀레산의 상호작용 개념도 산성 리놀레산의 주요 그룹은 우두머리 그룹은 아르기닌(408)과 글루타민(409) 근처에 있다.
(A) Cryo-EM으로 측정한 스파이크 트리머의 밀도(왼쪽). 청록색, 녹색, 분홍색의 단량체의 정면(중간)과 상단(오른쪽) 구조. 오른쪽 그림 빨간 박스가 리놀레산 주머니가 위치하는 곳 (B) 인접한 수용체 결합부위(RBD)에 의해 형성된 복합 레놀리산 바인딩 포켓. 튜브형 전자파 밀도가 표시된다. (C) 액체크로마토그래프-질량분석법 분석 결과 (D) 표면 표현에서 수인성 레놀레산 바인딩 포켓(주황색, 스틱 및 볼로 표현)은 묶어진 우수한 적합성을 나타낸다. 파란색과 빨간색은 각각 양과 음의 표면 전하를 나타낸다. (E) 결합 포켓에 있는 아미노산과 리놀레산의 상호작용 개념도 산성 리놀레산의 주요 그룹은 우두머리 그룹은 아르기닌(408)과 글루타민(409) 근처에 있다.

리놀레산은 다양한 세포 기능에 없어서는 안 될 불포화지방산이다. 연구팀은 “리놀레산이 스파이크 단백질 속에서 발견됐다는 것은 리놀레산이 원래 수행해야 할 역할을 하지 못하게 사스코로나바이러스가 레놀레산을 붙잡아 뒀다는 의미”라며 “리놀레산은 코로나19 악화 원인인 염증 반응 발현과 면역 시스템 변조에 중요한 역할을 하며, 우리가 숨을 제대로 쉴 수 있도록 폐의 세포막을 유지하는 데도 필요하다”고 설명했다.

이번 연구를 이끈 크리스티안 샤피첼(Christiane Schaffitzel) 브리스톨대학교 생화학대학 교수는 “이미 우리는 리놀레산 대사 경로가 문제가 생기면 전신 명증이나 급성 호흡곤란 증후군, 중증 폐렴을 유발할 수 있다는 것을 다른 질병에 대한 연구 결과를 통해 알고 있다”며 “이런 증상은 공교롭게도 모두 중증 코로나19 환자들에게서 관찰된다. 최근 발표된 코로나19 환자 대상 연구를 보면 혈청 검사 결과 코로나19 환자의 혈청에서 현저하게 감소된 리놀레산 수치가 나타났다”고 말했다.

SARS CoV-2 스파이크 단백질의 3D 구조 (사진=영국 브리스톨대학교)
SARS CoV-2 스파이크 단백질의 3D 구조 (사진=영국 브리스톨대학교)

샤피첼 교수와 함께 연구에 참여한 맥스 플랑크-브리톨 미니멀 생물학 센터 임레 버거(Imre Berger) 교수는 “처음에 연구팀 모두는 우리의 발견과 그 함의에 진정으로 어리둥절했다”며 “이 분자(리놀레산)는 코로나19 환자들에게서 잘못 전달되는 기능들의 중심에 있다. ‘사스코로나바이러스-2’는 이 분자를 정확히 붙잡아 두고 있는데, 이는 신체의 방어력을 상당 부분 무력화시키는 결과로 나타난다”고 말했다.

연구팀은 “라이노바이러스(rhinovirus)도 유사한 방식으로 인체 면역력을 교란해 코감기를 일으키는데 이 바이러스 안 주머니를 강력하게 묶어두는 분자를 개발하는 방법으로 감염을 막은 사례가 있다”며 “이번 연구를 계기로 ‘사스코로나바이러스-2’가 리놀레산을 붙잡아 두는 것을 막을 수 있는 후속연구가 이어질 것”이라고 밝혔다.

연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스(Scicence)’ 9월 21일 자에 실렸다.


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