ACE2 수용체 '시스틴 결합' 형성→바이러스 붙는 '닻'처럼 작용
관련 아미노산 2종 확인…캐나다 맥길대 연구진 논문
신종 코로나바이러스는 인간 외에 개, 고양이, 흰담비 등에 감염한다. 하지만 소와 돼지에는 신종 코로나가 전파되지 않는다.
또한 젊은이나 건강한 사람보다 고령자와 기저질환자가 신종 코로나 감염증(코로나19)에 잘 걸리고 중증으로 진행할 위험도 더 크다.
이런 차이가 생기는 이유를 캐나다 맥길대 연구진이 밝혀냈다.
신종 코로나에 감염되는 사람, 개, 고양이 등은 모두, 세포 산화 환경에서 '이황화 결합(disulfide bond)'을 형성하는 시스틴 아미노산(cysteine amino acid) 2종을 갖고 있었다.
신종 코로나가 숙주세포에 침투할 때 이 독특한 결합 구조는 일종의 '닻(anchor)' 역할을 했다.
이 대학의 자스윈더 싱 식물과학과 부교수 연구팀은 관련 논문을 '컴퓨터 구조 생명공학 저널(Computational and Structural Biotechnology Journal)'에 발표했다.
4일 미국 과학진흥협회(AAAS) 사이트(www.eurekalert.org)에 공개된 논문 개요 등에 따르면 신종 코로나는 스파이크 단백질로 숙주세포 표면의 ACE2(앤지오텐신 전환효소 2) 수용체와 결합해야 세포막을 뚫고 들어간다.
연구팀이 발견한 '닻'은, 바이러스가 숙주 세포막과 융합하는 과정에 도움을 주는 거로 보인다.
신종 코로나에 감염되지 않는 소와 돼지는 이 '닻'을 형성하는 아미노산 2종 중 적어도 하나가 없었다.
신종 코로나의 세포 감염력은 ACE2 효소가 몇 종류의 아미노산(인간 25종)으로 구성됐는지에 따라 달라진다.
미국 데이비스 캘리포니아대(UC 데이비스)의 해리스 르윈 진화생태학 교수 연구팀은 지난 8월, ACE2의 아미노산 구성을 기준으로 인간과 다른 척추동물의 코로나 감염 위험을 분석한 논문을 미국 국립과학원회보(PNAS)에 발표했다. (그래픽 참고)
이번에 맥길대 연구팀이 발견한 이황화 결합은, 두 단백질 또는 한 단백질의 시스틴 사이에 형성되는 유황 원소 결합을 말한다.
이런 시스틴 결합은 인간의 모발, 짐승의 뿔 등에서 관찰된다.
미용실에서 하는 파마는 모발의 시스틴 결합 특성을 이용하는 것이다. 모발은 화학반응 용액에서 잘 절단되고 산화제를 쓰면 다시 결합한다.
연구팀은 세포 산화가 신종 코로나 감염의 효율성을 결정하는 중요한 요소라고 강조했다.
고령자와 기저질환자의 경우 높은 세포 산화도가 신종 코로나 감염과 증식을 촉진하고 병증을 심화할 수 있다는 것이다.
여기서 세포 산화는 '산소의 독(毒)'으로 불리는 활성산소(ROS)가 작용하는 상태를 말한다.
활성산소는 주위 물질과의 반응성이 아주 강해 세포 내 단백질, 지질분자, DNA 등에 산화 손상을 가한다. 보통 생물체가 호흡하는 산소의 약 2%가 활성산소로 바뀐다.
연구팀은 숙주세포의 닻, 즉 시스틴 결합의 형성을 막는 게 새로운 코로나 치료 전략이 될 수 있다고 제안한다.
싱 교수는 "비타민C 같은 항산화제를 쓰면 신종 코로나바이러스의 숙주세포 진입을 교란해 감염증을 완화하고 바이러스의 생존과 추가 감염을 억제할 수 있다"라고 말했다.
연구팀은 크리스퍼(CRISPR) 유전자 편집 기술로 신종 코로나 관련 단백질의 염기서열을 조작해 이번 연구 결과를 검증할 계획이다.
아울러 같은 방법으로 신종 코로나바이러스의 세포 진입을 촉진하는 단백질이 ACE2 수용체 주변에 더 있는지도 살펴보고 있다.
한편 미국 코넬대 수의대의 게리 휘터커 바이러스학 교수 연구팀은 지난 5월, 신종 코로나의 스파이크 단백질이 일종의 루프(loop) 구조를 갖추고 있어 ACE2 수용체와 더 단단히 결합한다는 요지의 논문을 '분자 생물학 저널(Journal of Molecular Biology)'에 발표했다.
당시 코넬대 연구팀은 다른 인간 코로나바이러스에서 볼 수 없는 아미노산 시퀀스 4개가 이 루프에 존재한다고 걸 확인했다.
<연합뉴스>
