코로나19 재확산 막을 천연물 찾았다…변이에도 효과

IBS·국립보건연구원·경북대·성균관대
바이러스 침입과 복제 돕는 인체 효소 막아
합성 쉬운 물질도 탐색, 코로나 신약 가능

넥수 사이언스커뮤니케이션이 아일랜드 트리니티칼리지 연구진과 함께 만든 코로나바이러스의 구조 모델./넥수 사이언스커뮤니케이션, 로이터

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)이 다시 퍼자고 있다. 정부는 이달 말 코로나19 확진자 수가 주당 35만명에 달할 것으로 보고 있다. 지난해 최고 유행 수준이다. 국내 연구진이 코로나19 바이러스를 포함해 다양한 병원성 코로나바이러스를 치료할 새로운 방법을 발견했다. 코로나 감염병이 다시 퍼질 때 대응할 신무기가 될 것으로 기대된다.

최영기 기초과학연구원(IBS) 한국바이러스기초연구소 신변종바이러스연구센터장 연구진은 “코로나바이러스가 복제, 확산할 때 필수적인 인체 효소를 발견하고, 이를 억제하는 천연물도 찾았다”고 21일 밝혔다. 연구 결과는 이날 국제 학술지 ‘사이언스 시그널링’에 게재됐다. 이번 연구에는 국립보건연구원과 경북대, 성균관대 연구진도 참여했다.

코로나바이러스는 표면에 왕관(코로나) 모양의 돌기(스파이크)가 나 있어 이 같은 이름이 붙었다. 코로나19 전에도 사스(SARS·중증급성호흡기증후군)와 메르스(MERS·중동호흡기증후군)도 유발했다. 코로나바이러스는 스파이크를 숙주 세포에 결합시켜 안으로 침투한다. 다른 바이러스와 마찬가지로 숙주의 단백질과 효소를 이용해 세포에 들어가 스스로를 복제한다.

연구진은 인간 기도 세포가 코로나바이러스에 감염되면 단백질을 분해하는 효소인 프로테아제(protease) 중 일부 칼리크레인(kallikrein, KLK) 종류를 더 발현한다는 것을 확인했다. 칼리크레인은 조직의 상처를 치유할 때 관여하는 단백질을 절단하는 효소이다. 바이러스 감염 때는 스파이크 단백질을 활성화해 세포의 문을 열고, 리보핵산(RNA)을 숙주 세포에 주입하도록 도왔다.

특히 KLK의 한 종류인 KLK5는 스파이크 단백질을 활성화하기 위해 잘려야 하는 부위 2곳을 모두 절단했다. KLK5가 발현하는 것만으로도 코로나바이러스 감염이 더 쉬워진다는 의미다. 최영기 센터장은 “이전까지는 KLK가 코로나바이러스 감염과 관련이 있는지 거의 밝혀지지 않았다”며 “이번에 KLK5의 역할을 최초로 확인했다”고 설명했다.

연구진은 KLK5의 기능을 억제하면 코로나바이러스의 복제와 확산을 막을 수 있다고 봤다. KLK5의 기능을 억제하는 식물성 약용 화합물인 우르솔산을 생쥐에 투여하자, 바이러스 복제가 억제되고 폐 염증이 완화됐다. 우르솔산은 바이러스의 활성을 억제한다고 알려진 트리테르페노이드(triterpenoid)계 화합물의 한 종류다. 우르솔산과 비슷한 투물로스산과 올레아놀산도 비슷한 효과를 보였다.

우르솔산을 비롯한 트리테르페노이드계 화합물은 변이 바이러스에 대해서도 동일한 효과를 보였다. 최 센터장은 “중국 우한에서 발견된 처음 코로나바이러스부터 논문이 출판되기 전까지 보고된 변이까지 모두 효과를 확인했다”며 “변이 바이러스가 나올 때마다 치료제를 새로 만들지 않아도 된다는 의미”라고 말했다.

다만 우르솔산을 비롯한 천연 화합물은 구조가 복잡해 빠르게 합성하기 어렵다. 현재 연구진은 한국화학연구원, 한국화합물은행과 협업해 KLK5를 더 잘 억제할 수 있는 물질을 찾고 있다. 최 센터장은 “우르솔산보다 코로나바이러스를 효과적으로 억제할 수 있는 물질들을 찾았다”며 “독성과 같은 특성을 파악하면 더 빠르게 신약을 개발할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

참고 자료

Science Signaling(2024), DOI: https://doi.org/10.1126/scisignal.adn3785

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