코로나바이러스 감염증-19(covid-19)가 전 세계로 급속히 전파되는 가운데 바이러스 감염을 차단할 수 있는 물질 후보 77개 소 분자 화합물이 선별 됐다. 약물 개발에는 추가 연구가 필요하다.

미국 에너지 부(DoE) 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory, ORNL) 연구원들은 신종 코로나바이러스(SARS-CoV-2) 의 ‘스파이크(spike)’ 단백질에 결합해 숙주 세포 감염을 차단할 가능성이 가장 높은 화합물을 선별하기 위해 8,000개가 넘는 화합물을 ORNL ‘서밋(Summit)’ 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션 했다.

관련 연구결과는 화학분야 출판전논문 사이트 ‘ChemRxiv’에 발표됐다.

이 연구는 감염력이 높은 코로나바이러스의 숙주 세포 침입 경로에 대한 조명에서 비롯됐다. 중국 연구자들은 3일(현지시각) 네이처 저널에 게재한 앞선 연구에서 SARS-CoV-2 바이러스 유전체를 분석했다. 그 결과 79.6% 염기서열이 18년 전 26개국으로 퍼진 중증 급성 호흡기 증후군(SARS)의 바이러스(SARS-CoV)와 유사했다. 두 바이러스 구조의 유사성이 새로운 바이러스에 대한 연구를 촉진했다.

ORNL 분자 생물물리센터(CMB) 소장 제레미 스미스(Jeremy C. Smith) 교수(UT)는 두 바이러스가 같은 방식으로 세포에 “침입”할 수 있다고 가정했다.

UT/ORNL CMB 박사 후 연구원 미콜라스 스미스(Micholas Smith)는 구조의 초기 연구를 기반으로 코로나바이러스 스파이크 단백질 모델을 구축했다.

미콜라스 스미스는 ‘Science China Life Sciences’에 발표된 연구를 언급 “우리는 이 바이러스에 관한 문헌에 최근에 출판된 정보만을 기반으로 철저한 전산 모델을 설계 할 수 있었다”고 말했다.

그는 화학 시뮬레이션 코드를 사용하여 분자 역학 시뮬레이션을 수행, 단백질에서 원자와 입자의 움직임을 분석했다. 그는 코로나바이러스 S-단백질(S-protein) 스파이크에 도킹하는 다른 화합물을 시뮬레이션 해 인체 세포 침입을 막을 수 있는지 확인했다.

연구팀은 약물 및 천연 화합물과 같은 77개의 작은 분자 화합물이 실험 실험에 가치가 있을 것으로 생각되는 것을 발견했다. 시뮬레이션에서, 화합물은 인간 세포 침입에 중요한 스파이크 영역에 결합해 감염 과정을 방해 할 수 있다.

매우 정확한 S- 단백질 모델이 출시 된 후, 팀은 새로운 버전의 S- 단백질로 계산 연구를 신속하게 다시 실행할 계획이다. 이를 통해 가장 많이 사용되는 화학 물질의 순위가 변경 될 수 있다. 연구자들은 유용성에 대한 결정을 내리기 전에 실험적으로 77개의 화합물을 테스트 할 필요성을 강조했다.

제레미 스미스는 “필요한 시뮬레이션 결과를 신속하게 얻으려면 서밋이 필요했다. 일반 컴퓨터에서 몇 달이 걸렸지 만 하루나 이틀 걸렸다”며 “우리의 결과가 우한 코로나 바이러스의 치료법을 찾았다는 의미는 아니다. 그러나 우리의 계산 결과가 향후 연구에 정보를 제공하고 실험자들이 이러한 화합물을 추가로 조사하는 데 사용할 프레임 워크를 제공 할 수 있기를 바란다. 그래야 이 바이러스를 완화하는 데 필요한 특성을 보이는지 알 수 있을 것”이라고 말했다.

화합물 디지털 스크리닝은 유망한 특정 화학 물질을 선별, 바이러스 치료제 개발에 필수적이다.