코로나 19 바이러스 침입을 돕는 새로운 단백질 찾았다 … 치료 표적 기대 : 동아 사이언스

인체의 세포 표면 「뉴로 알약 린 -1 ‘발견 … 후각 상실의 원인이 관련되어있는 것처럼

신종 코로나 바이러스 감염 (COVID-19, 코로나 19) 환자의 검체에서 채취 한 환자의 세포 (파란색)을 관찰 한 전자 현미경 사진이다. 사스 코로나 바이러스 -2 (SARS-CoV-2, 빨강)이 세포 표면을 가득 덮고있다. NIAID 제공

신종 코로나 바이러스 감염 (COVID-19, 코로나 19)을 일으키는 바이러스의 침입 과정에 관여하는 새로운 인체 세포의 단백질이 발견되었다. 새로운 치료제의 타겟을 개발하는 데 활용할 수있을 것으로 기대를 모으고있다.

야마구치 요헤이 영국 브리스톨 대 생명 과학 교수 팀과 마이클 사이먼 스, 독일의 뮌헨 공과 대학의 신경 생물학 연구소 교수 팀은 코로나 19 바이러스 인 SARS 코로나 바이러스 -2 (SARS-CoV-2)가 인체의 세포를 침투 할 때 인체의 세포 표면 단백질 인 ‘뉴로 알약 인 -1 (NRP1)’와 결합하는 과정을 통해이 과정을 방해하는 경우 감염을 크게 줄일 수있다 사실을 각각 독립적 인 연구에서 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스’21 일에 두 편의 논문으로 발표되었다.

● ACE2 외에도 코로나 19 바이러스의 침입을 돕는 단백질 ‘뉴로 알약 린 -1’

사스 코로나 바이러스 -2가 인체 세포에 침투 할 때 “스파이크 단백질”이라는 바이러스 표면의 돌기 단백질이 인체의 세포 표면의 ‘안지오텐신 변환 효소 2 (ACE2)’라는 단백질을 인식 해 주었으면 붙는 침투를 시작한다. 마치 손 (스파이크 단백질)에 문고리 (ACE2)을 유지하는 문을 여는 것과 비슷하다.

이후 스파이크 단백질은 인체의 세포 표면의 다른 단백질 인 푸딩 가수 분해 효소 (TMPRSS2)에서 2 부분으로 나누어지고, 이렇게 깨지는 단백질이 후 세포 표면에 작용하면서 바이러스의 유전 물질 (RNA)를 세포 내 보내어 증식을 시작한다.

이 프로세스가 감염의 첫 번째 과정 이외에 다른 바이러스와의 차별화 된 절차 때문에 많은 백신과 치료제는 특히 항체 치료제가 스파이크 단백질은 그 중에서도 ACE2와 결합하는 부위 ( RBD)를 목표로 개발되고있다.

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두 연구팀은 바이러스의 스파이크 단백질이 푸딩 가수 분해 효소에 의해 두 갈라진 후 과정에 주목했다. 야마구치 교수 팀은 가수 분해 효소가 잘린 스파이크 단백질의 어떤 부분의 단부에 특정 아미노산 서열이 존재하며,이 부분이 호흡과 후각 상피 세포의 표면에 존재하는 단백질 인 뉴로 알약 인 -1과 뉴로 알약 린 -2 (NRP2) 수용체와 결합한다는 사실을 X 선 결정학 기술을 이용하여 확인 하였다. 또한 유전자의 단백질이 형성되는 과정 (발현)을 조절할 수있는 기술이다 “리보 핵산 간섭 (RNAi)」나, 이러한 수용체와 결합 할 수있는 억제제를 사용하면 코로나 19 바이러스의 세포 내 감염을 예방할 수 있다는 사실에도 세포 실험을 통해 확인했다.

인체의 세포에서 신경 알약 린 -1 단백질을 차단 전 (왼쪽)과 후 (오른쪽)의 비교 사진. 뉴로 알약 인 -1을 차단하면 인체의 세포에서 코로나 바이러스의 단백질 (녹색)가 많이 감소했다.영국 브리스톨 대 제공

인체의 세포에서 신경 알약 린 -1 단백질을 차단 전 (왼쪽)과 후 (오른쪽)의 비교 사진. 뉴로 알약 인 -1을 차단하면 인체의 세포에서 코로나 바이러스의 단백질 (녹색)가 많이 감소했다.영국 브리스톨 대 제공

● 코로나 19의 독특한 증상 “후각 상실 ‘도 관련이

사이몬스 교수 팀도 NRP1이 푸딩 가수 부분에서 효소에 의해 잘린 부위와 결합하고 NRP1의 활동을 저해 할 수있는 단클론 항체를 사용하면 코로나 19 바이러스의 감염을 크게 낮출 수 있다는 사실을 확인했다 . 또한 코로나 19 바이러스 푸딩 가수 분해 효소에 의하여 잘린 부위의 아미노산을 바꾸는 감염 효율이 떨어진다는 사실도 밝혔다.

특히 사이몬스 교수 팀은 코로나 19에서 사망 한 사망자 6 명을 해부 한 결과 5 명의 후각 상피 세포와 신경 세포의 코로나 19 감염이 확인 된 이들은 모두 NRP1이 매우 높은 농도로 만들어져있다 확인했다. 후각과 맛의 손실은 코로나 19 감염의 주요 증상이지만, 지금까지 왜 코로나 19 바이러스가 호흡기 및 폐 상피 세포 외 독성 후각 상피 세포에 감염되어 있는지를 밝혀 없었다. 그러나 이번 연구에서 NRP1이 그 원인 일 가능성이 제기됐다.

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사이몬스 교수는 “지금까지 코로나 19 바이러스의 침입 경로와 관련해서는 ACE2 만 주로 연구되어 왔지만, ACE2는 대부분의 세포에서는 매우 적게 만들어져 있는데다 코로나 19 바이러스가 잘 감염 조직 하면 ACE2 발현 패턴이 다른 경우도 많았다 “며”이번 연구에서 인체의 세포에서 ACE2 발현이 낮은 인체의 세포에 바이러스가 침입하기 위해 NRP1을 활용할 가능성을 확인했다 “고 말했다 했다.

야마구치 교수는 “앞으로 코로나 19 치료제 후보 물질을 개발할 때 NRP1와 스파이크 단백질이 결합하는 과정을 주요 목표로 활용할 수있을 것”이라고 기대했다.

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