[지금은 과학] 코로나바이러스 고해상도 시계열 지도 완성

[아이뉴스24 정종오 기자] 코로나바이러스 번역체와 전사체에 대한 고해상도 시계열 지도가 완성됐다. 관련 치료제 개발에 실마리를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 박만성(고려대 의과대학), 김윤기(고려대 생명과학과), 백대현(서울대 생명과학부) 교수 공동 연구팀이 신종 코로나 바이러스감염증(COVID-19)의 원인인 사스코로나바이러스-2(SARS -CoV-2)의 감염 후 시간에 따른 번역체(전사체를 해독해 단백질을 생산하는 번역과정의 종합적 양상)와 전사체(유전정보가 담긴 유전체에서 전사되는 RNA 총체)의 양상을 측정한 고해상도의 지도를 제작했다고 25일 발표했다.

코로나19의 병태생리를 이해하고 백신과 치료제를 개발하기 위해 바이러스 유전자의 발현의 원리를 밝히는 것은 중요하다. 감염 이후 인간과 바이러스 유전자 발현 패턴의 변화를 관찰하는 것이 필수적이다.

사스코로나바이러스-2는 스파이크 같은 특징적 구조 단백질과 유전체를 숙주에 퍼트리기 위한 복제 단백질 등에 대한 정보를 담은 12개의 유전자를 가지고 있다.

이들 유전자로부터 단백질을 만드는 중간과정인 전령RNA(mRNA)를 만드는 전사과정은 비교적 잘 알려져 있다. 반면 전령RNA로부터 단백질이 생성되는 번역과정은 많이 알려지지 않았다.

감염 후 시간에 따른 숙주와 바이러스의 유전체 발현의 변화를 측정한 데이터도 부족해 병리학적 기전 이해에 어려움이 있었다.

연구팀은 사스코로나바이러스-2 감염 후 다양한 시간대에 걸쳐 인간 세포와 바이러스 유전체의 번역과 전사 양상을 측정하고 대규모 차세대 염기서열 분석 데이터를 얻는 데 성공했다. 차세대 염기서열분석(next-generation sequencing; NGS)cmx DNA 혹은 RNA 서열을 대규모, 고속으로 분석하는 기법을 말한다.

이렇게 얻은 사스코로나바이러스-2 번역체 지도를 토대로 바이러스의 단백질 생성 효율을 조절하는 신규 인자를 발굴하고 TIS-L(translation initiation site located in the leader)이라 이름 지었다. 사스코로나바이러스-2 유전체의 리더 지역에 있는 번역 시작 부위라는 의미를 담았다.

연구팀은 TIS-L이 신종 코로나바이러스감염증 백신의 주요 표적인 스파이크 단백질을 비롯한 바이러스 단백질들의 번역 효율에 큰 영향을 미침을 실험적으로 검증했다.

인간 유전자의 발현 패턴 변화를 분석해 바이러스 감염 후 시간에 따라 서로 유사한 발현 양상을 보이는 유전자 집단을 탐지했다. 감염 초기에는 세포 스트레스와 관련한 유전자들이, 후기에는 면역 반응과 관련한 유전자들이 크게 반응함을 확인했다.

연구팀은 이번 연구결과가 사스코로나바이러스-2의 감염기작, 병태생리의 이해를 돕는 한편 TIS-L을 표적으로 한 치료제 연구의 실마리가 될 것으로 기대하고 있다.

연구 성과(논문명: A high-resolution temporal atlas of the SARS-CoV-2 translatome and transcriptome)는 국제학술지 네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 8월 25일자에 실렸다.

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