코로나19 바이러스 단백질 분해 원리 찾았다…"새 치료전략 제시"

서울대·한국뇌연구원·카롤린스카연구소 공동연구팀

국내 연구진이 주도한 공동 연구팀이 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19‧코로나19) 바이러스 단백질을 분해할 수 있는 원리를 찾았다. 코로나19 예방과 치료에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

서울대는 이현우 화학부 교수와 문지영 한국뇌연구원 연구원 공동 연구팀이 사람의 세포 내에서 존재하는 단백질인 ‘RNF5’가 코로나19 바이러스 단백질을 분해할 수 있음을 확인했다고 1일 밝혔다.

이번 연구에서는 단백질의 하나인 ‘ORF3’과 결합하는 단백질들의 정보가 규명됐다. ORF3은 코로나19 감염을 일으키는 바이러스인 'SARS-CoV-2'가 가진 단백질이다.

연구팀은 전자현미경 사진을 활용해 ORF3a 단백질을 과발현했을 때 소포체가 바이러스 번식에 유리한 구조로 변형된다는 사실을 확인했다. ORF3a 근처에 존재하는 유비퀴틴 연결 효소 단백질(RNF5)도 확인했다. RNF5는 다른 단백질에 유비퀴틴 단백질을 붙이는 방식(유비퀴틴 표지)으로 단백질을 분해한다.

이어 근접표지 효소를 활용해 ORF3a를 살아있는 세포 내에 발현시킨 후, 이 단백질과 결합하는 주변 단백질들을 바이오틴으로 표지했다. 바이오틴 표지가 된 펩타이드만을 질량 분석하는 ‘고분해능 근접분자 표지기법(SR-PL)’을 적용해 ORF3a와 결합하는 단백질들의 정보를 알아내는 데 성공했다.

연구팀은 "분석 결과를 바탕으로 RNF5가 ORF3a를 유비퀴틴 표지하며 ORF3a를 분해하는 항바이러스 기능을 수행할 수 있음을 확인했다"고 설명했다.

연구 결과는 스웨덴 카롤린스카 연구소와 공동 연구를 통해 검증됐다. 공동 연구팀은 RNF5가 인간 폐 세포에 발현됐을 때 코로나19 감염률을 확인했다. 그 결과 코로나19 감염이 현저하게 감소되는 동시에 ORF3a 발현 정도가 급격하게 줄어드는 것을 확인했다. RNF5의 기능을 활성화시키는 것이 치료방법이 코로나19 예방과 치료에 기여할 수 있음을 확인했다는 설명이다.

연구팀은 “인간세포의 소포체에 위치하는 RNF5를 활성화시키는 치료방법의 개발은 효과적인 바이러스 감염 대응 방법이 될 수 있을 것”이라고 말했다. 연구 결과는 지난달 20일 국제학술지 ‘셀 레포츠’에 게재됐다.

인간 폐 세포 내 RNF5를 발현시킨 결과 SARS-CoV-2 감염률이 줄어든 결과. 서울대 제공

[박정연 기자 hesse@donga.com]