| 코로나19 바이러스 및 그 돌연변이 균주를 억제할 수 있는 배합단백질 개발 | ||
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  시후(西湖)대학교 Dang Bo-bo(黨波波) 연구팀과 Zhou Qiang(周强) 연구팀은 푸단(復旦)대학교 기초의학대학 연구팀과 공동으로 코로나19 바이러스 수용체 ACE2의 설계 및 변경을 기반으로 다양한 ACE2 삼량체 단백질을 구축했다. 연구팀은 바이러스에 대한 "흡인력"이 ACE2 자체보다 1,000배 이상 높은 ACE2 배합단백질(Prosthetic Protein) "혼란" 바이러스를 제조함으로써 바이러스 억제 능력을 크게 향상시켰다. 해당 성과는 "Cell Research"에 게재되었다. ACE2는 앤지오텐신 전환효소2 (Angiotensin converting enzyme 2)의 약칭으로 인체에서 혈압 조절에 관여하는 단백질이다. 주요 생리적 작용으로 앤지오텐신의 성숙을 촉진하며 폐, 심장, 신장 및 장내에 널리 존재한다. 기존의 연구에 따르면, 코로나19 바이러스가 인체를 감염시키는 핵심은 코로나 바이러스의 스파이크 단백질이 혈압을 조절하는 ACE2를 "탈취"하고 ACE2와 결합하여 인체에 침입하는 것이다. 연구팀은 ACE2 단백질이 코로나19 바이러스가 인체에 침입하는 관문인 점을 감안하여 ACE2 배합단백질을 설계하여 미끼 전술로 바이러스를 억제하는 방법을 고안했다. 연구 결과, 코로나19 바이러스 스파이크 단백질은 마치 세 손가락이 접착제에 의해 붙어있는 것과 같이 삼량체 형태로 존재하였다. 따라서, 연구팀은 ACE2 삼량체 단백질을 구축하여 3대3 또는 적어도 2대2의 결합을 달성하여 양자를 더 견고하게 결합시키는 방안을 구상했다. 연구팀은 우선 코로나19 바이러스 스파이크 단백질의 구조를 자세히 분석하고 스파이크 단백질의 구조에 기반하여 스파이크 단백질과 ACE2 삼량체 단백질이 결합하는 방식을 가설함으로써 양자 결합 모델을 구축했다. 다음, 모델을 기반으로 ACE2 단량체를 삼량체의 서로 다른 연결 모듈 및 삼량체화 모듈로 구축함으로써 다양한 ACE2 삼량체 단백질을 구축했다. 일련의 설계 변경과 시도를 거쳐 연구팀은 삼량체 단백질 T-ACE2를 획득했다. 실험 결과, 해당 T-ACE2 단백질과 코로나19 바이러스 스파이크 단백질의 친화성은 ACE2 단량체와 스파이크 단백질 사이의 친화성보다 1,000배 이상 향상되었다. 바이러스는 친화성이 높은 T-ACE2와 우선적으로 결합함으로써 세포 표면에서 ACE2에 결합하는 능력을 상실하게 된다. "미끼 전술"의 성공은 스파이크 단백질과 수용체 단백질 ACE2의 상호작용을 파악하기 위한 중요한 계시를 준다. 코로나19 바이러스와 그 돌연변이 균주를 광범위하게 억제할 수 있는 억제제의 개발은 코로나19 바이러스의 돌연변이 및 전염병의 상시화를 다루는 효과적인 수단이 될 전망이다. 항체는 특정 유형의 단백질이다. 연구팀이 개발한 변경된 ACE2와 항체는 하나의 평행 개념으로 모두 단백질 억제제에 종속된다. 양자는 동일한 작업에서 서로 다른 종류의 노동을 하는 것이다. 배합단백질을 설계하여 바이러스를 "혼란"시키는 방법은 기존의 연구에서도 제안되었다. 사스 폭발 시기에 수용체 ACE2를 이용하여 바이러스를 억제하는 방법이 제안되었지만 ACE2 자체의 바이러스에 대한 친화성이 낮아서 억제 효과가 미미했다. 연구팀은 바이러스 및 돌연변이 균주에 대한 변경된 단백질의 광범위한 적용성을 최대한 유지하기 위해 천연 ACE2의 서열을 완전히 보존하였다. 천연 ACE2 서열에 기반한 변경은 다양한 돌연변이 바이러스에 적용 가능하다. 연구팀은 또한 T-ACE2가 코로나19 바이러스, 8종의 서로 다른 코로나 바이러스 돌연변이 균주, 사스 바이러스 및 2가지 코로나 바이러스 유사 바이러스에 대해 모두 강력한 억제 활성을 보유함을 입증했다. 코로나19 바이러스는 수용체 단백질 ACE2를 통해 인체 세포를 감염시키기 때문에 수용체 단백질 ACE2에 기반하여 설계된 억제제는 항체보다 코로나19 바이러스 돌연변이 균주에 대한 더 광범위한 억제 능력을 가진다. 또한, 수용체 ACE2에 기반하여 설계한 변경된 단백질도 신규 또는 재발하는 기타 코로나 유사 바이러스 억제에 사용될 가능성이 있다. T-ACE2는 바이러스 스파이크 단백질과 매우 강한 친화성을 가지기 때문에 바이러스 검사 방법 개발에도 응용될 전망이다. T-ACE2의 바이러스 억제 단백질로서의 임상 응용은 더 많은 실험 검증을 거쳐야 한다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-12/01/content_458660.htm?div=-1 |
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