헤모글로빈 분해 산물 빌리베르딘, 면역 방어 방해하고 코로나 경과를 악화시켜
- 건강의학 / 문광주 기자 / 2021-04-24 21:30:43
(3분 30초)
- 영국 프란시스 크릭 연구소(Francis Crick Institute), 바이러스성 면역 탈출 경로 발견
- 환자 혈액 혈청과 인공적으로 재생산된 스파이크 단백질을 사용한 용액의 녹변 관찰
- 녹색은 혈색소 헤모글로빈이 분해될 때 혈액에서 형성되는 단백질 빌리베르딘에 의해 유발
- 좋은 면역 반응에도 불구하고 코로나 환자가 심한 경과를 겪는 이유 설명
SARS-CoV-2 코로나바이러스 감염 또는 예방 접종에 대응해 우리의 면역 체계는 바이러스의 뾰족한 표면 단백질에 대한 항체를 생성한다. 이들의 구조는 이 바이러스 스파이크 단백질의 다른 지점에 결합할 수 있도록 조정된다. 일부는 수용체 결합 부위에, 다른 일부는 바이러스 단백질의 인접 부위인 소위 N-말단에 결합한다.
그러나 면역 체계의 항체 반응은 코로나바이러스가 우리 세포를 감염시키고 증식하는 것을 성공적으로 막기에 충분하지 않다. 이는 Covid-19 환자가 충분한 효과적인 항체를 생성하지 못하기 때문일 수 있지만 항체가 일치하지 않거나 바이러스가 이러한 면역 글로불린과 결합하는 것을 회피할 때도 발생한다.
녹색으로 변한 것 우연히 관찰
런던에 있는 프란시스 크릭 연구소(Francis Crick Institute)의 아나치아라 로사(Annachiara Rosa)가 이끄는 연구원들은 이전에는 인지하지 못했던 이 바이러스성 면역 탈출 경로를 발견했다.
환자 혈액 혈청과 인공적으로 재생산된 스파이크 단백질을 사용한 실험실 테스트에서 용액이 종종 녹색으로 변한다는 것을 관찰했다. 이것이 예상치 못한 계기가 됐다.
"이 특성은 스파이크 단백질의 N-말단에만 국한되었으며 수용체 결합 부위에서는 발생하지 않았다"고 그들은 보고했다.
자세히 분석한 결과, 녹색은 혈색소 헤모글로빈이 분해될 때 혈액에서 형성되는 단백질인 빌리베르딘에 의해 유발된 것으로 나타났다.
무엇보다도 biliverdin은 타박상이 잠시 후 녹색으로 변한다는 사실에 책임이 있지만 내부 혈관의 미세 부상이나 조직 손상에도 발생한다. 심한 경과를 가진 Covid 19 환자는 종종 혈중 빌리베르딘과 빌리루빈 수치가 상승하는 것으로 알려져 있다.
Biliverdin은 스파이크 단백질에 결합
하지만 빌리베르딘은 코로나바이러스와 어떤 관련이 있을까?
Rosa와 그녀의 팀이 알아낸 대로 빌리베르딘(biliverdin)은 스파이크 단백질의 N-말단에 붙을 수 있다.
"Cryo-electron 현미경 이미지는 빌리베르딘 분자가 N-말단 도메인의 한면에 있는 깊은 주머니에 결합돼 있음을 보여 주었다"고 연구진은 보고했다.
문제 :
스파이크 단백질의 끝에는 면역 체계가 병원체를 인식하는 데 도움이 되는 구조가 있다.
항체는 또한 바이러스 단백질의 N-말단에 결합한다. 따라서 우리는 빌리베르딘의 축적이 바이러스의 이러한 항원 특성을 숨기거나 변경할 수 있다고 의심했다. 즉, 신체 혈액의 일부가 바이러스가 면역 체계로부터 자신을 위장하는 데 도움이 된다는 의미다.
항체 차단
이를 확인하기 위해 연구진은 회복된 Covid-19 환자의 혈액 혈청과 코로나바이러스의 정상적인 스파이크 단백질에 대한 53개의 다른 단일 클론 항체와 빌리베르딘이 더 도킹할 수 없는 인위적으로 돌연변이 된 항체의 효과와 결합 능력을 테스트했다.
환자의 상황을 이해하기 위해 그들은 각각 10㎕(마이크로 리터)의 빌리베르딘을 테스트 용액에 추가했다. 이것은 대략 Covid-19 환자에게도 발생하는 농도에 해당한다.
결과 :
빌리베르딘이 있는 경우 항체 용액의 중화율이 30~50% 감소했다.
53개의 단일 클론 항체 중 9개는 바이러스 스파이크 단백질에 결합하는 능력을 완전히 상실했다. 빌리베르딘이 없거나 돌연변이에 의해 결합이 차단된 경우에는 이런 일이 발생하지 않았다.
이것은 팀의 의심을 확인시켜 준다.
혈중 단백질 빌리베르딘의 존재는 코로나바이러스가 적어도 일부 항체로부터 자신을 보호하고 따라서 신체의 면역 체계로부터 자신을 보호하는 데 도움이 된다.
Rosa의 동료 페터 체레파노브(Peter Cherepanov)는 "항체 인식을 피하기 위한 바이러스의 새로운 트릭에 놀랐다"고 말했다.
좋은 면역 반응에도 불구하고 심한 경과를 겪는 이유 설명?
연구자들에 따르면 이것은 일부 환자가 코로나바이러스 감염을 통제하지 못하고 심각한 과정으로 발전하는 이유를 설명할 수 있다. “SARS-CoV-2가 환자의 폐에 영향을 미치면 혈관도 손상되고 면역세포 수가 증가한다. 둘 다 주변 조직에서 빌리베르딘과 빌리루빈의 농도를 높이는 데 기여한다”고 Rosa는 설명한다.
증가된 빌리베르딘 수치는 코로나바이러스가 면역 체계로부터 스스로를 위장하는 데 도움이 된다. 혈액 단백질이 N-말단에 부착되면 중요한 항체 결합 부위를 숨긴다. Rosa는 "바이러스가 자체적으로 발생한 손상의 부작용으로 인해 이익을 얻었기 때문에 정말 인상적인 프로세스다"고 말했다.
이 과정에 대해 알면 이제 특히 취약한 환자를 적시에 식별하는 데 도움이 될 수 있다.
동시에 빌리베르딘의 위장 기능에 대응할 수 있는 새로운 접근 방식을 제시한다.
(Science Advances, 2021; doi : 10.1126 / sciadv.abg7607)
출처 : The Francis Crick Institute, Science Advances
- 영국 프란시스 크릭 연구소(Francis Crick Institute), 바이러스성 면역 탈출 경로 발견
- 환자 혈액 혈청과 인공적으로 재생산된 스파이크 단백질을 사용한 용액의 녹변 관찰
- 녹색은 혈색소 헤모글로빈이 분해될 때 혈액에서 형성되는 단백질 빌리베르딘에 의해 유발
- 좋은 면역 반응에도 불구하고 코로나 환자가 심한 경과를 겪는 이유 설명
혈액 성분은 항체로부터 코로나바이러스를 보호한다.
헤모글로빈의 분해 산물은 면역 방어를 방해하고 Covid-19의 심한 과정을 촉진
놀라운 발견 :
우리 혈액의 분해 산물은 항체에 대한 코로나바이러스를 보호할 수 있으며 이로 인해 일부 사람들에게는 심각한 과정으로 이끈다. 연구 결과에 따르면 SARS-CoV-2에 대한 항체의 효과가 최대 50%까지 감소 할 수 있다. 이는 헤모글로빈이 분해될 때 생성되고 바이러스 스파이크 단백질의 N 말단에 부착돼 항체 결합을 차단하는 혈액 단백질 빌리베르딘(Biliverdin;적혈구에서 헤모글로빈의 헴 부분이 분해돼 생성된다) 때문이다.
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| ▲ 혈액 색소 헤모글로빈의 분해 산물은 코로나바이러스가 일부 항체로부터 스스로를 위장하는 데 도움이 된다. © NIAID |
SARS-CoV-2 코로나바이러스 감염 또는 예방 접종에 대응해 우리의 면역 체계는 바이러스의 뾰족한 표면 단백질에 대한 항체를 생성한다. 이들의 구조는 이 바이러스 스파이크 단백질의 다른 지점에 결합할 수 있도록 조정된다. 일부는 수용체 결합 부위에, 다른 일부는 바이러스 단백질의 인접 부위인 소위 N-말단에 결합한다.
그러나 면역 체계의 항체 반응은 코로나바이러스가 우리 세포를 감염시키고 증식하는 것을 성공적으로 막기에 충분하지 않다. 이는 Covid-19 환자가 충분한 효과적인 항체를 생성하지 못하기 때문일 수 있지만 항체가 일치하지 않거나 바이러스가 이러한 면역 글로불린과 결합하는 것을 회피할 때도 발생한다.
녹색으로 변한 것 우연히 관찰
런던에 있는 프란시스 크릭 연구소(Francis Crick Institute)의 아나치아라 로사(Annachiara Rosa)가 이끄는 연구원들은 이전에는 인지하지 못했던 이 바이러스성 면역 탈출 경로를 발견했다.
환자 혈액 혈청과 인공적으로 재생산된 스파이크 단백질을 사용한 실험실 테스트에서 용액이 종종 녹색으로 변한다는 것을 관찰했다. 이것이 예상치 못한 계기가 됐다.
"이 특성은 스파이크 단백질의 N-말단에만 국한되었으며 수용체 결합 부위에서는 발생하지 않았다"고 그들은 보고했다.
자세히 분석한 결과, 녹색은 혈색소 헤모글로빈이 분해될 때 혈액에서 형성되는 단백질인 빌리베르딘에 의해 유발된 것으로 나타났다.
무엇보다도 biliverdin은 타박상이 잠시 후 녹색으로 변한다는 사실에 책임이 있지만 내부 혈관의 미세 부상이나 조직 손상에도 발생한다. 심한 경과를 가진 Covid 19 환자는 종종 혈중 빌리베르딘과 빌리루빈 수치가 상승하는 것으로 알려져 있다.
Biliverdin은 스파이크 단백질에 결합
하지만 빌리베르딘은 코로나바이러스와 어떤 관련이 있을까?
Rosa와 그녀의 팀이 알아낸 대로 빌리베르딘(biliverdin)은 스파이크 단백질의 N-말단에 붙을 수 있다.
"Cryo-electron 현미경 이미지는 빌리베르딘 분자가 N-말단 도메인의 한면에 있는 깊은 주머니에 결합돼 있음을 보여 주었다"고 연구진은 보고했다.
문제 :
스파이크 단백질의 끝에는 면역 체계가 병원체를 인식하는 데 도움이 되는 구조가 있다.
항체는 또한 바이러스 단백질의 N-말단에 결합한다. 따라서 우리는 빌리베르딘의 축적이 바이러스의 이러한 항원 특성을 숨기거나 변경할 수 있다고 의심했다. 즉, 신체 혈액의 일부가 바이러스가 면역 체계로부터 자신을 위장하는 데 도움이 된다는 의미다.
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| ▲ SARS-CoV-2의 스파이크 단백질에 대한 빌리베르딘의 부착 부위. © Francis Crick Institute |
항체 차단
이를 확인하기 위해 연구진은 회복된 Covid-19 환자의 혈액 혈청과 코로나바이러스의 정상적인 스파이크 단백질에 대한 53개의 다른 단일 클론 항체와 빌리베르딘이 더 도킹할 수 없는 인위적으로 돌연변이 된 항체의 효과와 결합 능력을 테스트했다.
환자의 상황을 이해하기 위해 그들은 각각 10㎕(마이크로 리터)의 빌리베르딘을 테스트 용액에 추가했다. 이것은 대략 Covid-19 환자에게도 발생하는 농도에 해당한다.
결과 :
빌리베르딘이 있는 경우 항체 용액의 중화율이 30~50% 감소했다.
53개의 단일 클론 항체 중 9개는 바이러스 스파이크 단백질에 결합하는 능력을 완전히 상실했다. 빌리베르딘이 없거나 돌연변이에 의해 결합이 차단된 경우에는 이런 일이 발생하지 않았다.
이것은 팀의 의심을 확인시켜 준다.
혈중 단백질 빌리베르딘의 존재는 코로나바이러스가 적어도 일부 항체로부터 자신을 보호하고 따라서 신체의 면역 체계로부터 자신을 보호하는 데 도움이 된다.
Rosa의 동료 페터 체레파노브(Peter Cherepanov)는 "항체 인식을 피하기 위한 바이러스의 새로운 트릭에 놀랐다"고 말했다.
좋은 면역 반응에도 불구하고 심한 경과를 겪는 이유 설명?
연구자들에 따르면 이것은 일부 환자가 코로나바이러스 감염을 통제하지 못하고 심각한 과정으로 발전하는 이유를 설명할 수 있다. “SARS-CoV-2가 환자의 폐에 영향을 미치면 혈관도 손상되고 면역세포 수가 증가한다. 둘 다 주변 조직에서 빌리베르딘과 빌리루빈의 농도를 높이는 데 기여한다”고 Rosa는 설명한다.
증가된 빌리베르딘 수치는 코로나바이러스가 면역 체계로부터 스스로를 위장하는 데 도움이 된다. 혈액 단백질이 N-말단에 부착되면 중요한 항체 결합 부위를 숨긴다. Rosa는 "바이러스가 자체적으로 발생한 손상의 부작용으로 인해 이익을 얻었기 때문에 정말 인상적인 프로세스다"고 말했다.
이 과정에 대해 알면 이제 특히 취약한 환자를 적시에 식별하는 데 도움이 될 수 있다.
동시에 빌리베르딘의 위장 기능에 대응할 수 있는 새로운 접근 방식을 제시한다.
(Science Advances, 2021; doi : 10.1126 / sciadv.abg7607)
출처 : The Francis Crick Institute, Science Advances
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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