美연구진 "코로나19, 사스보다 더 전염 잘 되는 구조" 규명

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동일 조건에서 사람 세포에 20배 잘 달라붙어

신종 코로나바이러스의 스파이크 단백질을 저온전자현미경으로 촬영한 영상(왼쪽)과 신종 코로나바이러스 스파이크의 구조(가운데), 사스 바이러스 스파이크 구조의 모습이다. 바이오아카이브 캡처

중국을 비롯해 전 세계로 확산되는 코로나19(COVID-19·코비드19) 바이러스가 사스(SARS·중증급성호흡기증후군) 바이러스보다 사람 세포에 20배 더 잘 달라붙는다는 연구 결과가 나왔다. 이는 동일 조건에서 그만큼 감염력이 사스보다 더 뛰어나다는 의미다. 사스에 쓰이는 항바이러스제 중 일부는 효과가 없다는 결과도 나왔다.

제이슨 맥렐란 미국 텍사스대 분자생명과학부 교수 연구팀은 신종 코로나바이러스의 단백질 구조를 분석한 결과 사스보다 최대 20배 인간 세포에 더 달라붙는다는 연구결과를 바이오 논문 사전 공개 사이트인 ‘바이오아카이브’에 이달 15일 발표했다.

연구팀은 저온전자현미경을 활용해 코로나바이러스의 스파이크 단백질 부분을 0.35나노미터(㎚·10억 분의 1m) 해상도로 3207회 촬영하고 그 구조를 분석했다. 코로나바이러스는 표면에 가시처럼 돋은 스파이크를 인간 세포 표면에 있는 ACE2 수용체에 결합시키는 방법으로 세포에 침입한다. 스파이크가 ACE2에 잘 결합할수록 감염이 잘 일어난다.

관찰 결과 스파이크는 가운데 몸체 양쪽으로 돌기가 나 있는 삼량체 형태였다. 삼량체는 단백질 세 종이 결합해 하나의 구조를 이룬 것을 뜻한다. 이 구조는 사촌격인 사스 바이러스와 비슷하다. 연구팀은 아미노산 섬유가 실뭉치처럼 말려 있는 형태인 단백질의 1차 구조인 아미노산에선 3개의 수용체 결합 영역(RBD)을 발견했다. 이 중 하나가 위로 고개를 든 형태를 가져 ACE2에 더 쉽게 달라붙는 것으로 나타났다.

실제 측정 결과 신종 코로나바이러스는 사스보다 ACE2 수용체에 최대 20배 잘 달라붙는 것으로 나타났다. 신종 코로나바이러스 표면과 ACE2 수용체의 친화도는 약 15nM로 사스보다 10~20배 가량 컸다. 친화도는 물질이 달라붙을 때 발생하는 힘이다. 연구팀은 “전파력에 대해선 추가 연구가 필요하다“며 “이같은 강력한 친화도가 신종 코로나바이러스의 사람 간 감염을 쉽게 만들 수 있다”고 지적했다. 코로나19의 전파력을 표현하는 재생산지수(R0)는 1.4~2.5 정도로 추정된다. 표면상 사스의 R0인 2~4보다 약한데 사실은 전파력이 더 강할 수 있다는 가능성을 제시한 것이다.

사스용으로 개발된 항바이러스제인 RBD용 단일클론항체는 신종 코로나바이러스에 잘 달라붙지 않는 것으로 나타났다. 항체는 원래 목표와 다른 항원에도 반응성을 보이는 ‘교차반응’이 일어나며 약효를 내기도 한다. 다만 연구팀이 사스용 항체 3종을 대상으로 신종 코로나바이러스에 넣고 반응을 지켜본 결과 셋 모두 별다른 반응을 보이지 않았다. 연구팀은 “둘 사이 RBD 구조가 달라 항체가 교차반응을 잘 일으키지 않는 것으로 보인다”고 설명했다.

연구팀은 “코로나19로 비상사태가 선포된 지금 백신과 치료제가 긴급히 필요한 상황”이라며 “분자 수준으로 신종 코로나바이러스의 스파이크를 관찰하는 것은 적절한 백신 설계와 항바이러스제 발견에 도움을 줄 것”이라고 밝혔다.