과학자들이 ‘SARS-Cov-2’ 신종 코로나바이러스가 인간 세포 침입에 사용하는 주요 단백질 분자 구조를 규명했다.

앞선 연구에 따르면 코로나 바이러스는 소위 ‘스파이크(spike)’ 단백질을 통해 세포를 침범하지만, 이 단백질은 다른 코로나바이러스에서 다른 모양을 취한다.

미국 오스틴 텍사스대(University of Texas)의 분자생물학 부교수 제이슨 맥렐란(Jason McLellan)은 SARS-Cov-2에서 스파이크 단백질의 형태를 파악하는 것이 바이러스를 표적하는 열쇠라고 설명했다.

전세계 과학자들은 코로나바이러스감염증-19(COVID-19) 백신과 치료약 개발에 경쟁하고 있다.

이달 초, 과학자들은 SARS-Cov-2 유전체를 발표했다. 멕렐란과 연구팀은 이 게놈(genome)을 사용해 NIH(National Institutes of Health)와 협력, 스파이크 단백질을 코딩하는 특정 유전자를 확인했다. 그 후 그 유전자 정보를 유전자를 만든 업체로 다시 보냈다.

연구그룹은 이 유전자들을 포유류 세포에 주입했고, 그 세포들은 스파이크 단백질을 생산했다. 극저온 전자 현미경이라고 불리는 매우 상세한 현미경 기술을 사용해 이 그룹은 스파이크 단백질의 3D “지도”또는 “청사진”을 만들었다. 청사진은 분자의 구조를 밝혀내고, 각 원자의 위치를 공간에 맵핑한다.

이 팀은 SARS-CoV-2를 표적하는 백신 및 약물 개발에 착수한 전 세계 수십 개의 연구 그룹에 이 원자 “지도”를 전송하고 있다.

맥렐란 연구팀은 스파이크 단백질 지도를 백신의 기초로 사용하기를 희망한다. 박테리아나 바이러스와 같은 외래 침입자가 신체를 침범 할 때 면역 세포는 항체라는 단백질을 생성해 반격한다. 이 항체는 외래 침입자의 특정 구조, 즉 항원과 결합한다. 그러나 항체 생산에는 시간이 걸릴 수 있다. 백신은 신체가 바이러스에 노출되기 전에 면역 체계를 훈련시켜 이러한 항체를 생성하도록 하는 죽은 또는 약화된 항원이다.

맥렐란은 “이론적으로, 스파이크 단백질 자체는 “백신 또는 백신의 변이체일 수 있다”며 “(이 스파이크-단백질 기반 백신을 통해)인간은 스파이크에 대해 항체를 만든 다음 활성 바이러스에 노출된 경우 몸을 준비 할 것”이라고 덧붙였다.

그들은 이전의 다른 코로나 바이러스에 대한 연구를 기반으로 돌연변이 또는보다 안정적인 분자를 만들기 위해 변화를 도입했다.

맥렐란은 “분자는 정말로 좋아 보인다. 실제로는 잘 작동한다. 구조의 종류는 분자가 우리가 바랐던 정확한 확인에 안정적이라는 것을 보여준다”고 말했다.

NIH의 동료들은 이제 이 스파이크 단백질을 동물에 주입해 단백질이 항체 생산을 얼마나 잘 유발하는지 확인할 것이다. 연구팀은 백신 개발에 약 18개월에서 24개월 정도 걸릴 것으로 봤다. 맥렐란은 “정상 백신 개발에 비해 약 10배 정도 빠르다”고 말했다.

이번 연구 결과는 19일(현지시각) 사이언스 저널에 발표됐다.

*refrence

Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation