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코로나바이러스 '스파이크' 단백질이 백신 개발의 문을 열다
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코로나바이러스 '스파이크' 단백질이 백신 개발의 문을 열다
  • 김민철 기자
  • 승인 2020.02.20 12:55
  • 댓글 0
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코로나바이러스가 인간세포 침범위해 사용하는 주요 단백질 분자구조 알아냄
SARS-Cov-2에서 스파이크 단백질의 형태 파악은 바이러스 표적 방법 알아내는 열쇠
SARS-Cov-2 의 게놈을 사용하여 스파이크 단백질을 코딩하는 특정 유전자 확인
예비 융합 형태에서 2019-nCoV 스파이크의 Cryo-EM 구조/사이언스지

전세계 연구원들이 앞다투어 신종코로나바이러스와 싸우기 위해 잠재적인 백신과 치료제 개발을 위해 경쟁하고 있는 가운데, 백신 개발의 시간을 단축시켜줄 수있는 연구가 사이언스지에 19일 게시되었다.

오스틴 텍사스 대학교 연구진과 미국립보건연구소 백신 연구센터 연구팀이 코로나 바이러스가 인간 세포을 침범하기 위해 사용하는 주요 단백질의 분자 구조를 알아내어 잠재적 백신 개발의 문을 열었다고 라이브사이언스에서 밝혔다. 

이전 연구에 따르면 코로나 바이러스는 소위 "스파이크 (spike)"단백질을 통해 세포를 침범하지만, 그 단백질은 다른 코로나 바이러스에서 다른 모양을 취한다. 오스틴에있는 텍사스 대학 의 분자 생명 과학 부교수인 제이슨 맥렐런은 SARS-Cov-2에서 스파이크 단백질의 형태를 파악하는 것이 바이러스를 표적으로하는 방법을 알아내는 열쇠라고 말했다.

이것은 바이러스가 인간 세포를 침범하는 데 사용하는 SARS-2-CoV 단백질 "스파이크"의 3D 원자 규모 맵 또는 분자 구조이다./ 오스틴 텍사스 대학교,라이브사이언스

코로나 바이러스는 세포를 복제하고 침범하기 위해 많은 다른 단백질을 사용하지만 스파이크 단백질은 수용체에 결합하는데 사용되는 주요 표면 단백질이다. 스파이크 단백질이 인간 세포 수용체에 결합한 후, 바이러스를 막는 인간 세포막과 융합하여 바이러스의 게놈이 인간 세포에 들어가 감염을 시작하게 한다. 

따라서 맥렐런 부교수는 "첨부 및 융합을 방지할 수 있다면 진입을 막을 수 있다. 그러나 이 단백질을 표적으로 하려면 모양이 무엇인지 알아야 한다."고 말했다.  

맥렌런과 그의 연구팀은 이달 초 발표된 SARS-Cov-2 의 게놈을 사용하여 NIH (National Institutes of Health)와 협력하여 스파이크 단백질을 코딩하는 특정 유전자를 확인했다. 그 유전자를 포유류 세포에 주입했고, 그 세포들은 스파이크 단백질을 생산했다. 

그리고 극저온 전자 현미경을 사용하여 스파이크 단백질의 3D 청사진을 만들었으며, 청사진은 분자의 구조를 밝혀내고 각 원자의 위치를 공간에 매핑한다. 

이번 연구에 참여하지 않은 미시간 대학교 한 역학교수는 "이러한 연구자들이 구조를 너무 빨리 얻을 수 있었다는 것은 인상적이다. 이것은 매우 중요한 발전이며, SARS-COV-2에 대한 백신 개발에 도움이 될 수 있다."고 말했다. 

컬럼비아 대학교의 스테판 모스 교수도 이 연구에 참여하지 않았는데 "스파이크 단백질은 백신 항원의 신속한 개발을 위한 선택이 될 것이며, 그 구조를 알면 이 단백질이 대량으로 생상할 수 있는 좋은 활성을 가진 백신과 항체를 개발하는데 매우 도움이 될 것."이라고 말했다. 

박테리아나 바이러스와 같은 외래 침입자가 신체를 침범할 때 면역 세포는 항체라는 단백질을 생성하여 반격한다. 이 항체는 외래 침입자의 특정 구조, 즉 항원이라고 하는데, 항체 생산에는 시간이 걸릴 수 있다고 한다. 

백신은 신체가 바이러스에 노출되기 전에 면역 체계를 훈련시켜 이러한 항체를 생성하도록 하는 죽거나 약화된 항원이다. 

맥렌런은 이론적으로 스파이크 단백질 자체는 백신 또는 백신의 변이체 일 수 있다고 말했다. 그는 "분자는 정말로 좋아 보인다. 실제로는 잘 작동한다. 구조의 종류는 분자가 우리가 바랐던 정확한 확인에 안정적이라는 것을 보여준다."고 말했다. 

"이제 우리와 다른 사람들은 우리가 만든 분자를 백신 항원의 기초로 사용할 것이다. NIH으의 동료들은 이제 이 스파이크 단백질을 동물에 주입하여 단백질이 항체 생산을 얼마나 잘 유발하는 지 확인할 것이다."라고 말했다. 

또한 그는"물론 백신이 약 18개월에서 24개월정도 걸릴 것으로 생각한다. 보통 백신 개발은 10년이 걸릴지도 모르는데 그에 비하면 빠른 것이다. "라고 박사는 말했다.

현재까지 코로나19 감염으로 인한 전세계 확진자는 75000명을 넘어갔고, 사망자는 2100명에 달했다. 물론 회복환자들도 16300여명에 달하지만 더 많은 희생자들이 나오기 전에 백신에 대한 개발이 시급한 상황이다. 



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