새로운 코로나 바이러스 돌연변이가 백신에 영향을 미칠까요?

코로나 바이러스의 새로운 변종의 출현은 스파이크 단백질 (spike protein)로 알려진 바이러스의 일부에 대한 새로운 관심을 불러 일으켰습니다.

새로운 변종은 밀접하게 관련된 다른 변종에 비해 단백질에 몇 가지 특이한 변화를 가지고 있으며, 이것이 과학자들이 이전에 관찰 한 바이러스의 다른 무해한 변화보다 더 걱정스러운 이유 중 하나입니다. 새로운 돌연변이는 스파이크의 생화학을 변화시키고 바이러스의 전파에 영향을 미칠 수 있습니다.

스파이크 단백질은 또한 이에 대한 면역 반응을 유도하려는 현대 COVID-19 백신의 중추입니다. 그러나 스파이크 단백질이란 무엇이며 왜 그렇게 중요할까요?

세포 침입자

기생충 세계에서 많은 박테리아 또는 곰팡이 병원균은 감염된 숙주 세포없이 스스로 생존 할 수 있습니다. 그러나 바이러스는 그렇게 할 수 없습니다. 대신, 그들은 복제하기 위해 세포 내부로 들어가야하며, 세포 자체의 생화학 기계를 사용하여 새로운 바이러스 입자를 생성하고 다른 세포 나 사람에게 퍼집니다.

우리 세포는 그러한 침입을 막기 위해 진화했습니다. 침입자로부터 세포 생명을 보호하는 주요 방어 수단 중 하나는 세포를 구성하는 모든 효소, 단백질 및 DNA를 포함하는 지방층으로 구성된 외피입니다.

지방의 생화학 적 특성으로 인해 외부 표면은 음전하를 띠고 반발합니다. 바이러스는 세포에 접근하기 위해이 장벽을 극복해야합니다.

세포 생명체와 마찬가지로 코로나 바이러스는 외피로 알려진 지방 막으로 둘러싸여 있습니다. 세포 내부로 들어가기 위해 외피 바이러스는 단백질 (또는 종종 미끄러운 당 분자로 코팅 된 당 단백질)을 사용하여 자신의 막을 세포막에 연결하고 세포를 차지합니다.

코로나 바이러스의 스파이크 단백질은 그러한 바이러스 성 당 단백질 중 하나입니다. 에볼라 바이러스에는 1 개, 독감 바이러스에는 2 개, 단순 포진 바이러스에는 5 개가 있습니다.

다람쥐 아키텍처

스파이크 단백질은 1273 개 아미노산으로 구성된 선형 사슬로 구성되어 있으며, 최대 23 개의 당 분자가 점선으로 된 구조로 깔끔하게 접혀 있습니다. 스파이크 단백질은 서로 달라 붙는 것을 좋아하며 세 개의 개별 스파이크 분자가 서로 결합하여 기능적인 "삼량 체"단위를 형성합니다.

단백질은 단백질의 다양한 생화학 적 기능을 수행하는 도메인으로 알려진 별개의 기능 단위로 세분화 될 수 있습니다.이 단위는 표적 세포에 결합하고, 막과 융합하고, 접착력이 바이러스 외피에 놓 이도록합니다.

SARS-CoV-2 스파이크 단백질은 대략 구형의 바이러스 입자에 달라 붙어 외피에 박혀 우주로 튀어 나와 의심의 여지가없는 세포에 달라 붙을 준비가됩니다. 바이러스 당 약 26 개의 가시 삼량 체가있는 것으로 추정됩니다.

스파이크 단백질은 기능이 다른 여러 부분으로 구성됩니다. © Rohan Bir Singh, CC BY
이러한 기능 단위 중 하나는 ACE2라는 세포 표면의 단백질에 결합하여 바이러스 입자를 포착하고 결국 막 융합을 유발합니다. 스파이크는 조립, 구조적 안정성 및 면역 회피와 같은 다른 프로세스에도 관여합니다.

스파이크 단백질 백신

스파이크 단백질이 바이러스에 얼마나 중요한지를 감안할 때 많은 항 바이러스 백신 또는 약물은 바이러스 당 단백질을 표적으로합니다.

SARS-CoV-2에서 백신은 면역 체계가 면역화 직후에 발생하는 스파이크 단백질의 자체 버전을 생성하도록 지시합니다. 세포 내 유착의 생성은 보호 항체와 T 세포의 생성을 촉발합니다.

SARS-CoV-2 스파이크 단백질의 가장 충격적인 특징 중 하나는 바이러스가 진화함에 따라 시간이 지남에 따라 이동하거나 변화하는 방식입니다. 바이러스 게놈에 암호화 된 단백질은 바이러스가 발달함에 따라 돌연변이를 일으키고 생화학 적 특성을 변경할 수 있습니다.

대부분의 돌연변이는 유익하지 않으며 스파이크 단백질의 작동을 중단하거나 기능에 영향을 미치지 않습니다. 그러나 일부는 새로운 버전의 바이러스를 더 전염성있게 만들어 선택적으로 유리하게 만드는 변화를 가져올 수 있습니다.

이것이 일어날 수있는 한 가지 방법은 보호 항체가 결합하는 것을 방지하는 스파이크 단백질의 일부를 돌연변이시키는 것입니다. 또 다른 방법은 가시를 세포에 더 "끈적"하게 만드는 것입니다.

이것이 스파이크의 기능을 변경하는 새로운 돌연변이가 특히 우려되는 이유입니다. SARS-CoV-2의 확산을 제어하는 ​​방법에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어 영국과 다른 국가에서 발견 된 새로운 변종은 인간 세포로의 침투에 관여하는 단백질의 일부와 접착에 돌연변이가 있습니다.

연구자들은 이러한 돌연변이가 스파이크 단백질을 크게 변경하는지, 현재 대조군이 효과적인지 여부를 확인하기 위해 실험을 수행해야합니다.