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세포막은 COVID-19 질병의 원인이 되는 새로운 코로나 바이러스인 SARS-CoV-2에 대항하는 세포의 가장 바깥쪽 방어선이다. 세포막은 몇 나노미터 두께에 불과하지만 생명에는 필수적이다. 세포 내부와 주변환경 사이의 장벽 역할을 하며 세포 기능에 필요한 많은 활동을 주관한다.미국 Virginia 공대와 에너지부(DOE) 산하 Oak Ridge 국립연구소(ORNL) 연구진은 중성자 산란을 이용해 세포막과 바이러스가 서로 어떤 영향을 미치는지, 어떤 치료방법이 세포막을 바이러스 유입에 더 저항적으로 만들 수 있는지를 조사하고 있다. 이러한 정보는 바이러스 감염의 진행을 늦추고 악영향을 줄이기 위한 전략을 설계하는데 도움이 된다.ORNL의 John Katsaras는 바이러스 감염을 방해하는 치료법을 개발하면 COVID-19 질병의 심각성을 줄이고 환자가 더 빨리 회복할 수 있다면서 이를 통해 입원 횟수를 줄이고 의료시설의 활용도를 높일 수 있다고 밝혔다. 코로나 바이러스가 세포막을 어떻게 침투하는지 알게 되면 이 과정을 방해하는 치료법을 개발할 수 있다. 많은 연구자들이 스파이크 단백질을 표적 삼아 바이러스와 싸우는 방법을 연구하고 있지만 감염 과정이 시작되는 지점인 세포막에 관심을 기울이는 연구 거의 없었다.연구진은 바이러스 통과가 가능한 막 속성에 대한 분자적 이해, 바이러스와 접촉했을 때 막이 어떻게 변화하는지, 그리고 막을 어떻게 바꾸면 감염과정을 억제할 수 있는지를 규명했다. 연구진은 ORNL에 있는 Spallation Neutron Source(SNS)의 LIQREF(liquids reflectometer)를 사용하여 막과 바이러스 스파이크 단백질의 적합성을 검사하고 있다. 이 기구로 이용하면 중성자가 다른 생물학적 물질과 상호작용할 때 중성자의 궤적을 측정할 수 있다. 그런 다음 이 정보를 사용하여 분자 수준에서 어떻게 구성되는지 결정한다.생물학적 막은 나노급 프로파일을 가지고 있어 구조를 조사하고 어떻게 행동하는지 연구하는 것이 힘들지만 중성자는 생물학적 물질을 손상시키지 않고 고해상도로 탐사할 수 있기 때문에 중성자 산란을 이용하면 바이러스와 치료 후보물질이 나노 크기의 막과 어떻게 상호작용하는지를 탐구하기 용이하다. 또한 중성자는 중수소 등 수소와 그 동위원소를 구별할 수 있기 때문에 이 연구에 이상적이다.초기 연구결과는 막이 멜라토닌이나 azithromycin에 접할 때 더 촘촘하게 포장되는 것을 보여주었다. 이 변화는 잠재적으로 바이러스성 스파이크 단백질에 대한 막 침입을 더 어렵게 만들게 된다. 연구진은 바이러스성 스파이크 단백질을 생체막 시료에 통합하여 단백질-막 복합체에서 스파이크 단백질이 막에 결합하는 방법, 단백질의 삽입 메커니즘, 막의 압축이나 뻣뻣함 변화 등 단백질에 대한 막의 반응 등이 연구할 계획이다. 그런 다음 연구팀은 치료 후보물질이 있는 상태에서 이러한 상호작용이 중단되는지 여부를 연구할 것이다.연구진은 새로운 방법이 현재 유행병과 미래에 발생할 수 있는 다른 바이러스성 호흡기 질병을 완화시키는 다양한 치료법을 신속하고 체계적으로 선별하는 플랫폼을 구축하는데 사용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. |
