코로나바이러스가 혈관을 손상시키는 방법
- 건강의학 / 김지연 기자 / 2021-11-09 13:07:44
3'50"읽기
- 환자들 혈전, 색전증, 뇌졸중으로 고통받고 폐 조직으로의 혈류가 손상
- 코로나바이러스의 29개 단백질 중 혈관 손상에 관여하는 단백질을 체계적으로 조사
- 29개의 코로나바이러스 단백질 중 18개에서 혈관 손상 효과 발견
- 이 효과 지배하는 단백질을 구체적으로 표적화해 바이러스에 대한 활성 물질 개발 가능
코로나 팬데믹 과정에서 이미 비교적 초기에 코로나바이러스가 기도와 폐에 영향을 미칠 뿐만 아니라 혈관과 혈액을 공격한다는 것이 분명해졌다. 혈관 벽의 염증성 변화와 혈구의 지속적인 변화가 발생한다. 그 결과 많은 코비드-19 환자들이 혈전, 색전증, 뇌졸중으로 고통받고 있으며 폐 조직으로의 혈류가 손상된다. 일부 환자에서 때때로 눈에 띄지 않는 호흡 곤란은 이러한 순환 장애로 소급될 수도 있다.
바이러스 단백질 추적
수석 저자인 텔아비브 대학의 벤 마오즈(Ben Maoz)는 "모든 것이 코로나바이러스가 혈관이나 혈관을 둘러싸고 있는 내피세포를 심각하게 손상시키고 있음을 나타낸다. 따라서 코로나19는 호흡기 질환일 뿐만 아니라 혈관 질환이기도 하다”고 말했다.
이를 명확히 하기 위해 제1저자인 로산나 마오즈(Rossana Rauti)와 그녀의 팀은 코로나바이러스의 29개 단백질 중 혈관 손상에 관여하는 단백질을 체계적으로 조사했다. 이를 위해 그들은 무해한 렌티바이러스에 바이러스 단백질을 각각 장착하고 인간 내피세포 배양물에 추가했다. 그런 다음 그들은 전도도를 사용해 무엇보다도 이들 세포에 의해 형성된 혈관 벽 장벽이 여전히 손상되지 않았는지 여부를 테스트하고 영향을 받은 세포의 세포대사를 분석했다.
29개 중 3개는 특히 해롭다.
결과:
연구원들은 29개의 코로나바이러스 단백질 중 18개에서 혈관 손상 효과를 발견했다. 그러나 예상과 달리 SARS-CoV-2의 외피 구조에 관여하는 스파이크 단백질이나 다른 단백질이 가장 큰 피해를 준 것은 아니다. 대신, Maoz와 그의 팀은 코로나바이러스의 3가지 비구조적 단백질을 가장 공격적인 내피 손상으로 식별했다.
"이 세 가지 바이러스 단백질은 내피 장벽의 완전성을 손상시킬 뿐만 아니라 응고 인자 VWF와 사이토카인의 방출을 증가시킨다"고 과학자들은 보고했다. 따라서 이러한 단백질은 혈전이 생기고 혈관에 염증 변화가 있다는 사실에 적극적으로 기여한다. 이것은 특히 뇌와 폐에서 코로나19의 심각한 경과에 전형적인 합병증에 기여한다.
무엇보다 비구조적 단백질이 유해
어떤 바이러스 단백질이 관련되어 있는지도 흥미롭다.
이 단백질 중 2개인 nsp-2와 nsp-5는 세포의 면역 방어를 방해하는 것으로 알려져 있다. 그들은 세포가 감염된 후에만 생성되며 무엇보다도 팀이 보고한 대로 항바이러스 메신저 물질의 방출을 차단한다. 반면에 세 번째 단백질은 바이러스가 증식하는 데 중요한 효소인 바이러스 RNA 중합효소의 일부인 복합체에 속한다.
과학자들은 모델을 사용하여 SARS-CoV-2, nsp4 및 nsp11의 다른 두 가지 비구조 단백질도 다른 유형의 내피 세포에 특히 손상을 주는 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 어떤 경우에는 이러한 바이러스 생체 분자가 표적 세포에서 최대 40개의 단백질과 상호작용하여 기능을 방해한 것으로 나타났다.
잠재적 약물 표적
Maoz와 그의 팀에 따르면 이러한 발견은 SARS-CoV-2의 혈관 손상 효과를 더 잘 이해하고 보다 표적화된 방식으로 이를 중화하는 데 도움이 될 수 있다. 지금까지 COVID-19의 심각한 과정과 그에 따른 혈관 손상을 치료하는 효과적인 방법은 몇 가지만 가능하다.
"우리 연구에서 제시된 데이터는 혈관과 세포 시스템이 바이러스에 의해 공격받는 메커니즘에 대한 더 나은 관점을 제공한다"고 Maoz는 설명한다. "이러한 효과를 지배하는 단백질을 구체적으로 표적화함으로써 바이러스에 대한 활성 물질을 보다 신속하게 개발할 수 있다."
(ELife, 2021; doi: 10.7554 / eLife.69314)
출처: Tel-Aviv University
- 환자들 혈전, 색전증, 뇌졸중으로 고통받고 폐 조직으로의 혈류가 손상
- 코로나바이러스의 29개 단백질 중 혈관 손상에 관여하는 단백질을 체계적으로 조사
- 29개의 코로나바이러스 단백질 중 18개에서 혈관 손상 효과 발견
- 이 효과 지배하는 단백질을 구체적으로 표적화해 바이러스에 대한 활성 물질 개발 가능
코로나바이러스가 혈관을 손상시키는 방법
SARS-CoV-2의 3가지 비구조적 단백질은 주로 내피세포를 공격한다.
29개 중 3개:
연구원들은 SARS-CoV-2 코로나바이러스의 어떤 단백질이 우리의 혈관을 공격하는지 알아냈다. 이에 따르면 29개의 바이러스 단백질 중 18개가 혈관 벽의 기능을 방해하는 데 기여하지만 3개의 비구조 단백질이 가장 큰 영향을 미친다. 이 분자는 스파이크 단백질에 속하지 않고 바이러스 외피의 나머지 부분에도 관여하지 않는다. 이 세 가지 단백질은 또한 혈관에서 염증성 메신저의 방출을 촉진해 혈전증에 기여한다.
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▲ 코로나바이러스는 혈관도 공격한다. 최근에 연구자들은 어떤 바이러스 단백질이 이것을 담당하는지 조사했다. © Tel Aviv University |
코로나 팬데믹 과정에서 이미 비교적 초기에 코로나바이러스가 기도와 폐에 영향을 미칠 뿐만 아니라 혈관과 혈액을 공격한다는 것이 분명해졌다. 혈관 벽의 염증성 변화와 혈구의 지속적인 변화가 발생한다. 그 결과 많은 코비드-19 환자들이 혈전, 색전증, 뇌졸중으로 고통받고 있으며 폐 조직으로의 혈류가 손상된다. 일부 환자에서 때때로 눈에 띄지 않는 호흡 곤란은 이러한 순환 장애로 소급될 수도 있다.
바이러스 단백질 추적
수석 저자인 텔아비브 대학의 벤 마오즈(Ben Maoz)는 "모든 것이 코로나바이러스가 혈관이나 혈관을 둘러싸고 있는 내피세포를 심각하게 손상시키고 있음을 나타낸다. 따라서 코로나19는 호흡기 질환일 뿐만 아니라 혈관 질환이기도 하다”고 말했다.
이를 명확히 하기 위해 제1저자인 로산나 마오즈(Rossana Rauti)와 그녀의 팀은 코로나바이러스의 29개 단백질 중 혈관 손상에 관여하는 단백질을 체계적으로 조사했다. 이를 위해 그들은 무해한 렌티바이러스에 바이러스 단백질을 각각 장착하고 인간 내피세포 배양물에 추가했다. 그런 다음 그들은 전도도를 사용해 무엇보다도 이들 세포에 의해 형성된 혈관 벽 장벽이 여전히 손상되지 않았는지 여부를 테스트하고 영향을 받은 세포의 세포대사를 분석했다.
29개 중 3개는 특히 해롭다.
결과:
연구원들은 29개의 코로나바이러스 단백질 중 18개에서 혈관 손상 효과를 발견했다. 그러나 예상과 달리 SARS-CoV-2의 외피 구조에 관여하는 스파이크 단백질이나 다른 단백질이 가장 큰 피해를 준 것은 아니다. 대신, Maoz와 그의 팀은 코로나바이러스의 3가지 비구조적 단백질을 가장 공격적인 내피 손상으로 식별했다.
"이 세 가지 바이러스 단백질은 내피 장벽의 완전성을 손상시킬 뿐만 아니라 응고 인자 VWF와 사이토카인의 방출을 증가시킨다"고 과학자들은 보고했다. 따라서 이러한 단백질은 혈전이 생기고 혈관에 염증 변화가 있다는 사실에 적극적으로 기여한다. 이것은 특히 뇌와 폐에서 코로나19의 심각한 경과에 전형적인 합병증에 기여한다.
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| ▲ 중증 급성 호흡기 증후군(SARS)-CoV-2 단백질이 내피 세포에 미치는 영향. (a) SARS-CoV-2의 영향을 받는 주요 장기를 나타내는 스케치; (b) SARS-CoV-2의 구조 및 유전자 구성. (출처: 관련논문 Effect of SARS-CoV-2 proteins on vascular permeability / eLife) |
무엇보다 비구조적 단백질이 유해
어떤 바이러스 단백질이 관련되어 있는지도 흥미롭다.
이 단백질 중 2개인 nsp-2와 nsp-5는 세포의 면역 방어를 방해하는 것으로 알려져 있다. 그들은 세포가 감염된 후에만 생성되며 무엇보다도 팀이 보고한 대로 항바이러스 메신저 물질의 방출을 차단한다. 반면에 세 번째 단백질은 바이러스가 증식하는 데 중요한 효소인 바이러스 RNA 중합효소의 일부인 복합체에 속한다.
과학자들은 모델을 사용하여 SARS-CoV-2, nsp4 및 nsp11의 다른 두 가지 비구조 단백질도 다른 유형의 내피 세포에 특히 손상을 주는 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 어떤 경우에는 이러한 바이러스 생체 분자가 표적 세포에서 최대 40개의 단백질과 상호작용하여 기능을 방해한 것으로 나타났다.
잠재적 약물 표적
Maoz와 그의 팀에 따르면 이러한 발견은 SARS-CoV-2의 혈관 손상 효과를 더 잘 이해하고 보다 표적화된 방식으로 이를 중화하는 데 도움이 될 수 있다. 지금까지 COVID-19의 심각한 과정과 그에 따른 혈관 손상을 치료하는 효과적인 방법은 몇 가지만 가능하다.
"우리 연구에서 제시된 데이터는 혈관과 세포 시스템이 바이러스에 의해 공격받는 메커니즘에 대한 더 나은 관점을 제공한다"고 Maoz는 설명한다. "이러한 효과를 지배하는 단백질을 구체적으로 표적화함으로써 바이러스에 대한 활성 물질을 보다 신속하게 개발할 수 있다."
(ELife, 2021; doi: 10.7554 / eLife.69314)
출처: Tel-Aviv University
[더 사이언스 플러스]
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