바이러스 감염의 종(種) 간 장벽과 관련된 숙주 단백질
인간 코로나 바이러스 (CoV)는 모든 감기의 상당 부분을 차지한다. 이 병원성 바이러스가 어떻게 동물과 인간 사이의 전염을 일으키는지를 이해하기 위하여 유럽 과학자들은 숙주 세포로의 바이러스 진입을 차단하는 단백질을 조사했다.
대부분의 인간 코로나 바이러스는 동물을 통한 감염 이 후에 인간 숙주에 적응한 것으로 여겨진다. 중증 급성 호흡기 증후군 코로나 바이러스 (SARS-CoV), 중동 호흡기 증후군 코로나 바이러스 (MERS-CoV) 및 가장 최근에 중국 우한에서 발생한 코로나 바이러스 (nCov2019)는 대부분의 경우, 가벼운 호흡기 염증을 유발함에도 불구하고, 중국 정부는 이 바이러스들의 잠재적인 중증 병원성을 인정했다.
바이러스 제한요인을 식별하는 유전자 검사
마리퀴리 프로그램(Marie Skłodowska-Curie programme)의 지원으로 시작된 COV RESTRIC 프로젝트는 코로나 바이러스가 종(種)의 장벽을 뛰어 넘을 수 있는 메커니즘을 연구했다. 베른 대학의 바이러스학 교수인 프로젝트 코디네이터 포크너 티엘(Volker Thiel)은 “우리의 목표는 다른 종(種) 간 전파를 막는 숙주 기전을 규명하고 그 과정에 연관된 특정 요인을 확인하는 것”이라고 밝혔다.
그의 팀은 제한요인이 다른 종(種)에서의 바이러스 복제를 제한한다는 가설을 세웠다. 동물감염은 바이러스가 항 바이러스 제한 메커니즘을 회피하고 새로운 숙주에 적응하는 과정을 통해 이루어진다.
코로나 바이러스 복제를 제한하는 숙주 단백질을 확인하기 위해 연구원들은 최첨단 기술과 수백 개의 인터페론 자극 유전자 (ISG)의 유전자 검색법을 결합했다. 인터페론 자극 유전자는 바이러스 제한 인자로서 작용할 수 있고, 병원체에 대한 보호 기능으로 알려진 제1형 인터페론 반응에 의해 자극되는 항 바이러스 작용인자를 부호화한다.
연구자들은 유전자 스크린을 통해 상이한 숙주 세포에서 상이한 코로나 바이러스의 변이체 복제를 제한할 수 있는 다수의 유전자를 찾아냈다. 하나의 특정 숙주 단백질, 림프구 항원 6 복합체 유전자좌 E (LY6E)는 코로나 바이러스의 숙주 세포 내 진입을 차단하는데 높은 효능을 나타냈다. 연구진은 붉은 털 원숭이, 쥐, 박쥐 및 낙타의 이종상동성 유전자를 검사하여 해당 유전자의 보존을 조사했다. 그 결과, 이 유전자의 모든 이종 변이체는 인간 코로나 바이러스에 의한 감염을 억제하며, 그 기능이 종(種)에 걸쳐 보존됨을 발견했다. 이 유전자좌가 없는 동물은 대식세포 및 B 세포가 심각하게 영향을 받아 코로나 바이러스 감염에 취약성을 보였다.
또한 과학자들은 다양한 인간 및 쥐과 모델에서 LY6E 유전자좌가 중증 급성 호흡기 증후군 코로나 바이러스 (SARS-CoV), 중동 호흡기 증후군 코로나 바이러스 (MERS-CoV)를 포함한 다른 코로나 바이러서로부터 숙주의 면역 세포들을 보호하는 기능이 있음을 발견했다. LY6E 유전자좌가없는 동물은 대식세포 및 B 세포가 심각하게 영향을 받아 CoV 감염에 취약성을 나타냈다.
COV RESTRIC 프로젝트의 성과 및 의의
COV RESTRIC 프로젝트의 연구결과를 보면, 바이러스 감염으로부터 숙주의 면역 세포를 보호하는 특정 단백질이 존재함을 알 수 있다. 마리퀴리 프로그램의 참여 연구자인 스테파니 판더(Stephanie Pfänder)는 “가장 중요한 것은, 우리의 연구가 바이러스 간염에 대한 면역세포 보호의 중요성을 보여준다는 것”이라고 말했다.
향후 연구는 LY6E 유전자좌가 광범위한 항 바이러스 기능을 제공하는 메커니즘을 밝히는 것이다. 선행연구는 해당 단백질이 바이러스 진입 차단에 관여한다는 것을 보여주지만, 면역 반응 시 이루어지는 LY6E 유전자좌의 활동을 이해하기 위해서는 추가적인 실험들이 필요하다. 협력 연구자들은 또한 코로나 바이러스 복제를 제한하는 다른 인터페론 자극 유전자들을 연구할 계획이다.
고병원성 코로나바이러스에 대한 LY6E 유전자좌의 감염 억제 활동에 대한 발견은 인체 면역세포를 보호를 위한 새로운 전략 수립을 가능하게 해줄 것으로 보인다. 중증 증상과 높은 사망률을 보인 중증 급성 호흡기 증후군 코로나 바이러스 (SARS-CoV), 중동 호흡기 증후군 코로나 바이러스 (MERS-CoV), 그리고 최근 중국 우한에서 출현한 새로운 코로나바이러스를 고려할 때, COV RESTRIC 프로젝트의 성과는 중요한 임상의학적 의의를 가진다. 티엘(Thiel)은 “다른 바이러스에 대한 새로운 치료법 개발을 위해 종(種)) 전체에 걸쳐 보존된 고유 숙주 방어 메커니즘에 대한 연구가 필요하다”고 강조했다.
