[와우! 과학] 이것이 코로나19의 심장? 코로나바이러스 프로테아제의 모습을 보다

코로나19를 일으키는 SARS-CoV-2 코로나바이러스는 사람 세포에 침투한 후 내부에서 세포의 자원을 이용해 유전자와 단백질을 만든다. 인체의 자원을 가로채 자신의 유전자와 단백질을 만든 바이러스 입자들은 세포를 파괴한 후 탈출해 새로운 숙주가 될 세포를 찾아 나선다. 현재 전 세계 과학자들은 이 과정을 차단할 수 있는 약물을 개발하기 위해 사력을 다하고 있다.

가장 먼저 치료제로 승인을 받은 렘데시비르의 경우 코로나바이러스의 RNA 의존 RNA 중합효소 (RNA-dependent RNA polymerase, RdRp)를 억제하는 약물이다. 그 외에 바이러스가 세포 내로 침투하는데 필요한 프로테아제(Protease)나, 바이러스가 세포에 달라붙는데 필요한 돌기 단백질 (Spike protein) 등이 현재 개발 중인 코로나 19 치료제의 주요 목표다.

미국 에너지부 산하의 오크리지 국립연구소 (ORNL) 및 아르콘 국립연구소의 과학자들은 상온에서 X선을 이용해 코로나바이러스의 주요 단백질을 만드는데 필요한 프로테아제의 3차원 구조를 확인했다. (사진 참조)

이 프로테아제는 바이러스가 생산한 긴 단백질 사슬을 적당한 크기로 잘라 바이러스 복제에 필요한 단백질로 만든다. 따라서 이 과정을 막으면 코로나바이러스의 증식을 막을 수 있다. 따라서 과학자들은 코로나바이러스 프로테아제의 3차원적 구조를 상세히 연구했다. 다만 이를 위해서 프로테아제를 매우 낮은 온도에서 얼려야 하는 문제점이 있었다.

저널 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 발표된 논문에서 오크리지 및 아르곤 국립연구소의 과학자들은 프로테아제 결정의 크기를 키워 온도를 낮추지 않고도 X선을 통해 프로테아제의 3차원 형태를 분석했다.

연구를 이끈 오크릿지 국립연구소의 안드레이 코발레프스키(Andrey Kovalevsky)에 의하면 이 프로테아제는 바이러스이 심장이나 다름없는 중요한 효소로 그 기능이 정지되면 코로나바이러스가 더 이상 증식하거나 퍼지지 못하게 된다. 이번 연구는 바이러스가 실제로 증식하는 온도에서 3차원 구조를 확인했다는 데 의의가 있다.

연구팀은 현재 이 데이터를 바탕으로 슈퍼컴퓨터 서밋 (Summit)을 통해 프로테아제에 가장 잘 결합할 수 있는 물질을 찾고 있다. 프로테아제와 결합해서 그 기능을 방해하면 코로나 19 치료제로 사용할 수 있기 때문이다. 물론 이번 연구가 바로 신약 개발이 가능하다는 의미는 아니지만, 효과적인 신약 개발을 도울 수 있을 것으로 기대된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com