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- 천산갑의 바이러스 스파이크 단백질 코로나바이러스와 놀랍도록 일치
- 천산갑은 잠재적인 종 점퍼의 저장고
- 핫스팟은 남 아시아

코로나 : 기원에 대한 탐구가 깊어진다.
판골린 바이러스의 스파이크 단백질은 구조와 행동면에서 SARS-CoV-2와 유사하다.

놀랍게도 유사 :
지금까지 박쥐는 SARS-CoV-2 코로나바이러스의 기원에 가장 적합한 후보로 여겼다.
그러나 이제 천산갑에 다시 초점을 맞추고 있다.
과학자들은 스파이크 단백질이 SARS-CoV-2의 단백질과 놀랍도록 잘 일치하는 판골린 코로나바이러스를 발견했다. 그것은 인간 ACE2 수용체에도 결합하며 구조가 매우 유사하다. 따라서 종을 뛰어넘을 가능성이 있다. 

▲ 천산갑에는 ACE2 수용체와 SARS-CoV2에 결합하는 코로나바이러스가 있다. 우리를 공격할 수도 있다.

SARS-CoV-2는 어디에서 왔을까?
코로나바이러스는 어떤 동물로부터 인간에게 퍼졌을까?
전 세계의 과학자들은 코로나 전염병이 시작된 이래 이러한 질문에 대해 많은 의문을 제기했다.
적어도 SARS-CoV-2의 전구체는 아마도 박쥐에서 유래한 것으로 보인다.
유전자 연구에 따르면 이 바이러스 자체가 수십 년 전에 이 동물들에서 순환하고 있었다고 한다. 그러나 천산갑이 다시 의심을 받고 있다. 중간 숙주로서 천산갑은 종이 인간에게 뛰어드는 것을 선호했을 수 있다.

박쥐, 천산갑 그리고 인간의 바이러스 비교

최근 두 가지 연구가 천산갑의 코로나바이러스에 대해 새로운 정보를 알려주고 있다.
런던 프란시스 크릭 연구소(Francis Crick Institute)의 안토니 로벨(Antoni Wrobel)이 이끄는 연구팀은 천산갑, 박쥐 및 인간의 코로나바이러스 스파이크 단백질이 우리 세포의 진입점 인 ACE2 수용체에 얼마나 잘 결합하는지 비교했다. 이 수용체 결합은 종이 동물에서 인간으로 도약하기 위한 전제 조건이다.

"바이러스 스파이크 단백질이 한 종의 세포 수용체에 얼마나 잘 결합하는지 테스트함으로써 우리는 이 병원체가 이론적으로 이 종을 감염시킬 수 있는지 여부를 결정할 수 있다"고 Wrobel은 설명한다. 연구진은 박쥐 샘플로 RaTG13 균주를 사용했으며 이는 우한의 바이러스 실험실에서도 연구되고 있다. 두 가지 천산갑 바이러스 변종은 2019년 광둥성에서 잡힌 동물에서 나왔다.

▲ 그림 2 : Pangolin-CoV 스파이크 단백질의 구조. 출처 : Pangolin-CoV 스파이크 당 단백질의 구조 및 결합 특성은 SARS-CoV-2의 진화를 알준다. A. Pangolin-CoV S의 2.9 Å지도에서 3배 축(상단 패널)과 직교 뷰(하단 패널)에서 본 EM 밀도 표현. 소단위는 바다색, 황금색 및 장밋빛 갈색으로 채색다. 흰색 타원은 오른쪽에 분자 표현으로 표시된 영역을 식별한다. B. Pangolin-CoV (왼쪽) 및 SARS-CoV-2 S (PDB : 6ZGE, 오른쪽)의 RBD / RBD 인터페이스 비교는 Arg417Lys 치환을 강조. C. 왼쪽 패널에 있는 pangolin-CoV (황금) 및 폐쇄형 SARS-CoV-2 (녹색)의 RBD 관련 하위 도메인 비교, 294–304 나선의 다른 위치와 615의 존재를 보여준다. pangolin 구조의 –640 helix-turn-helix 및 오른쪽 패널에서 동일한 Pangolin-CoV S 구조 (황금색)가 RaTG13 (PDB : 6ZGF) (분홍색)의 해당 영역과 겹친다. D. Pangolin-CoV (황금)의 NTD- 연관 하위 도메인과 SARS-CoV-2 (녹색)의 닫힌 형태의 하위 도메인 비교(왼쪽)는 서로 다른 도메인 방향을 보여준다. (오른쪽) SARS-CoV-2의 NTD 관련 하위 도메인의 폐쇄(녹색) 및 개방(파란색) 형태는 스파이크 개방시 NTD 관련 하위 도메인의 방향 이동이 본 이동과 반대 방향임을 보여준다. 왼쪽 패널에 표시된 Pangolin-CoV와 닫힌 SARS-CoV-2 형태 사이.

Pangolin-Spike는 SARS-CoV-2처럼 결합한다.

테스트 결과 :
박쥐 균주 RaTG13의 단백질은 인간이나 판골린 수용체에 특히 잘 결합되지 않았지만, 판골린 코로나바이러스는 다르게 보였다. 천산갑의 스파이크 단백질은 과학자들이 판단한 것처럼 인간 ACE2에 가장 효과적으로 부착됐다. 인간 수용체에 대한 결합은 천산갑 도킹 사이트에서 10배 더 강했다.

"우리는 SARS-CoV-2와 매우 유사한 결합 행동을 관찰했다. 이것은 인간 ACE2에 강하게 결합하고, pangolin-ACE2에 다소 약하고 박쥐 수용체에는 매우 약하게만 결합한다"고 Wrobel과 그의 동료들은 보고했다. 따라서 판골린 바이러스의 결합 행동은 SARS-CoV-2와 비슷하다.

▲ 다양한 코로나바이러스의 ACE2 수용체 결합. © Wrobel et al./ Nature Communications, CC-by-sa 4.0

이에 대한 가능한 설명은 세 가지 스파이크 단백질 모두의 구조와 유전자 서열을 비교하여 제공되었다. 판골린 바이러스에 대한 ACE2 결합 부위의 구성 지침은 SARS-CoV-2의 게놈과 96.5% 동일했다. 박쥐 바이러스 RaTG13은 89.5%에 불과했다.

3차원 구조에도 동일하게 적용된다. "SARS-CoV-2의 수용체 결합 부위는 판골린 코로나바이러스의 수용체 결합 부위와 매우 유사하다"고 Wrobel과 그의 팀은 기술했다. 이것은 두 개의 스파이크 단백질이 갖는 동일한 결합 특성과 잘 어울린다.

천산갑은 잠재적인 ‘종 점퍼’의 저장고다.

연구자들에 따르면, 이 결과는 두 가지를 보여준다.
하나는 RaTG13 박쥐 바이러스가 천산갑에 중간 기착할 가능성은 낮다. ACE2 수용체에 대한 결합이 너무 나쁘기 때문이다. 다른 하나는 코로나바이러스는 천산갑에서 순환하고 있으며 이론적으로 인간에게도 영향을 미칠 수 있다.

이것이 SARS-CoV-2의 기원에 대해 무엇을 의미할까?
Wrobel의 동료 도날드 벤톤(Donald Benton)은 "SARS-CoV-2가 실제로 천산갑을 통해 인간에게 도약했다는 증거는 아직 없다"고 말한다. 이론적으로는 박쥐에서 종이 도약할 가능성이있는, 아직 발견되지 않은 다른 SARS-CoV-2 전구체가 있을 수 있기 때문이다.
“그러나 우리는 일부 천산갑 코로나바이러스가 잠재적으로 이 종의 점프도 가능할 수 있음을 보여주었다”고 Benton은 말했다.

▲ 일부 천산갑 코로나바이러스가 잠재적으로 이 종의 점프도 가능할 수 있다.

태국에서도 SARS-CoV-2 친척

두 번째 연구의 결과도 이에 부합한다. 방콕의 출라롱코른(Chulalongkorn) 대학의 수파포른 와차라플루에사데(Supaporn Wacharapluesadee)와 협력하는 연구자들은 태국 박쥐와 천산갑의 코로나바이러스에서 SARS-CoV-2에 대한 항체가 얼마나 잘 작동하는지 조사했다.
이 바이러스 샘플은 태국 동부의 말굽 박쥐 개체군과 태국의 3개 성역에 상륙한 10마리의 천산갑에서 나왔다.

98개의 박쥐 샘플 중 4개는 SARS-CoV-2에 대한 항체와 양성 중화 반응을 보였다.
이 샘플의 코로나바이러스는 항체에 의해 차단될 정도로 인간 바이러스와 유사했다.
연구자들이 보고한 바와 같이 두 가지 경우 중화율은 88~97%였다.
10개의 천산갑 샘플 중 하나도 긍정적으로 반응했다. 그녀의 경우 SARS-CoV-2 항체의 중화 율은 91%였다.

▲ 박쥐 바이러스 및 판골린 바이러스에서 SARS-CoV-2에 대한 항체의 중화 효과. © Wacharapluesadee et al./ Nature Communications, CC-by-sa 4.0

핫스팟 남아시아

“이것은 SARS-CoV-2의 기원을 찾는 데 있어서 중요한 발견이다”고 싱가포르 듀크 대학교의 공동 저자 치 와흐 탄(Chee Wah Tan)은 말한다. "우리 연구가 SARS-CoV-2- 유사 코로나바이러스의 분포 영역을 더욱 확장했기 때문이다. 이제 일본에서 중국, 태국까지 넓혀졌다."

따라서 SARS-CoV-2의 특정 기원은 알려지지 않았다.
그럼에도 불구하고 남아시아가 코로나바이러스의 핫스팟이라는 것이 점점 더 분명 해지고 있다. 여기에는 우리 인간에게 종 도약이 닥칠 가능성이 있는 많은 곳이다.
(Nature Communications, 2021; doi : 10.1038 / s41467-021-21006-9; doi : 10.1038 / s41467-021-21240-1)

출처 : The Francis Crick Institute, Duke-NUS Medical School

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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