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[표지로 읽는 과학] 코로나바이러스, 유연한 관절 달린 스파이크로 인체 침투한다

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[표지로 읽는 과학] 코로나바이러스, 유연한 관절 달린 스파이크로 인체 침투한다

2020.10.11 08:20
사이언스 제공
사이언스 제공

국제학술지 사이언스는 이번 주 표지로 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)가 인체에 침투할 때 이용하는 스파이크 단백질이 흔들리는 모습을 실었다. 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19)을 일으키는 사스코로나바이러스-2는 돌기처럼 난 스파이크 단백질로 인체 세포의 안지오텐신전환효소-2(ACE2)를 붙잡은 후 세포를 감염시킨다. 과학자들은 스파이크 단백질의 세밀한 구조를 파악해 바이러스의 능력을 파악하고 있다.

 

마틴 벡 독일 막스플랑크 생물물리연구소 단장과 유럽분자생물학연구소, 독일 구텐베르크대 공동연구팀은 스파이크 단백질의 구조를 분석한 결과 단백질의 기둥에 해당하는 부위가 세 개의 관절 부위를 갖고 유연하게 꺾여 인체 세포와 결합력을 극대화한다는 사실을 밝혀 이달 9일 사이언스에 인쇄본으로 발표했다. 이 논문은 앞서 8월 18일 사이언스에 온라인으로 먼저 발표됐다.

 

연구팀은 바이러스 1000개를 극저온전자단층촬영으로 분석해 바이러스가 평균 40개씩 갖고 있는 스파이크 단백질의 모습을 들여다봤다. 스파이크 단백질은 ACE2와 결합하는 머리 부분과 머리가 달린 줄기 부분으로 나뉜다. 그중 줄기 부분은 세 개의 연결 부위로 이어진 형태여서 마치 관절이 꺾이듯 자유롭게 줄기를 꺾을 수 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 세 관절에 ‘골반’, ‘무릎’, ‘발목’이라는 이름을 붙였다.

 

이러한 구조는 평평한 세포 표면에 바이러스의 스파이크 단백질이 여럿 결합해 감염 확률을 높이는 데 도움을 준다. 바이러스가 세포에 다가가도 스파이크 단백질의 줄기가 유연하게 꺾이며 이를 방해하지 않기 때문이다. 연구팀은 “마치 실에 매달려있는 풍선 같은 구조”라고 설명했다.

 

연구팀은 스파이크 단백질의 구조를 분석하면서 스파이크 단백질 주변을 당 분자인 ‘글리칸’이 감싸고 있는 것도 발견했다. 표지의 푸른 스파이크 단백질을 둘러싼 하얀 물질이 글리칸이다. 인체가 바이러스를 무력화하기 위해 만드는 항체는 주로 스파이크 단백질을 표적으로 삼는다. 하지만 글리칸이 스파이크 머리 표면을 코팅하듯 감싸면서 항체로부터 스파이크 단백질을 보호해주는 역할을 한다.

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