코로나19 바이러스의 스파이크 단백질이 어떻게 인체 세포를 열어 감염시키기 쉬운 형태가 되는지 규명한 연구결과가 나왔다.
미국 샌디에이고 캘리포니아대 로미 아마로 교수 연구팀은 지난 19일 국제학술지 네이처 화학(Nature Chemistry)에 코로나19가 어떻게 인체에 침투하는지를 단백질 분자 구조 변화 수준에서 규명한 연구를 발표했다.
이 논문의 제 1저자는 국민의 당 안철수 대표의 딸 안설희씨와 테라 슈타인(Terra Sztain) 박사다.
이번 연구는 슈퍼컴퓨터를 이용한 시뮬레이션(모의실험 연구)으로 진행됐다. 안설희 연구원과 테라 슈타인 박사가 속한 미국 캘리포니아대학 샌디에이고(UCSD)에서 이뤄졌다. 이후 연구진은 실험을 통해 시뮬레이션 결과를 확인했다.
코로나19 바이러스 스파이크 단백질의 가장자리 주변의 당분이 함유된 잔여물인 '글리칸'이 인체 세포 침투가 시작되도록 하는 관문 역할을 한다는 사실을 발견했다. 글리칸 관문이 약리학적으로 '잠금'될 수 있다면 바이러스의 침입을 방지할 수 있다.
코로나19 초기부터 과학자들은 바이러스가 인간의 건강한 세포에 침투해 감염시킬 수 있는 작용 기전의 비밀을 알고자 연구해왔다.
논문의 교신 저자로 참여한 로미 아마로(Rommie E. Amaro) 교수는 "우리는 스파이크가 실제로 어떻게 변하고 감염되는지 중요한 비밀을 밝혀냈다"며 "당 사슬이 없으면 바이러스는 기본적으로 감염될 수 없다"고 설명했다.
코로나19 바이러스의 스파이크 단백질은 당 사슬(글리칸)이 코팅돼 있다. 스파이크의 글리칸 코팅은 인간의 면역체계를 속이는 데 도움을 준다. 글리칸은 설탕이 든 잔여물에 지나지 않기 때문이다. 이 글리칸이 지렛대처럼 작용해 스파이크 단백질의 구조를 바꿔서 인체의 수용체에 결합하기 좋은 형태로 만들어 준다는 설명이다.
연구에 참여한 텍사스 오스틴대학(UT Austin) 연구진은 시뮬레이션을 넘어 실제 당 사슬의 역할을 실험했다. 오스틴대학 부교수 제이슨 맥렐란(Jason McLellan) 연구팀은 스파이크 단백질의 변이체를 만들어 당 사슬 게이트가 부족할 때 어떤 일이 일어나는지 관찰했다.
코로나19 바이러스가 인체 세포에 접근한 뒤 글리칸 관문이 한 위치에서 다른 위치로 활성화되면서 스파이크 단백질 수용체 결합 영역(RBD)이 드러나 감염이 시작될 수 있게 하는 동영상을 처음 만들었다.
맥렐란 교수는 "당 사슬 게이트가 없으면 스파이크 단백질의 RBD가 세포를 감염시키는 데 필요한 형태를 취할 수 없음을 확인했다"고 설명했다.
한편, 1989년생인 안설희씨는 작년 고든벨 수상에 이어 올해 미국화학학회(American Chemistry Society)에서 젊은 연구자상을 수상한 과학자다.
