[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국연구재단(NRF)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 및 전사체의 양상을 측정한 고해상도의 지도를 제작했다고 30일 밝혔다.

코로나19(COVID-19)의 원인 바이러스, 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)는 바이러스의 복제에 필요한 단백질과 바이러스의 구조를 형성하는 단백질 등의 정보를 담은 12개의 유전자들을 유전체에 지니고 있다.

현재까지 사스코로나바이러스-2 유전자로부터 전령RNA(mRNA)를 만드는 과정(전사)은 비교적 명확히 규명된 데 반해 전령RNA로부터 단백질을 생성하는 과정 (번역)에 대해서는 상대적으로 밝혀진 것이 많이 없었다.

또 사스코로나바이러스-2 감염 이후 시간에 따른 인간 숙주 및 바이러스의 유전체 발현의 변화를 측정한 고품질의 데이터 또한 부족해 SARS-CoV-2의 병리학적 기전의 이해에 어려움이 있다.

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 사스코로나바이러스-2와 인간 숙주의 번역체 및 전사체의 양상을 종합적으로 측정한 고품질의 지도를 제작했다.

연구과정을 보면 사스코로나바이러스-2 감염 후 다양한 시간대에 걸쳐 인간 세포 및 바이러스 유전체의 번역 및 전사 양상을 측정하고 대규모 차세대 염기서열 분석 데이터를 확보했다.

차세대 염기서열분석(next-generation sequencing, NGS)은 DNA 혹은 RNA 서열을 대규모, 고속으로 분석하는 기법으로 돌연변이 감지, 유전자 발현량 측정 등에 활용된다.

이 과정에서 얻은 사스코로나바이러스-2 번역체 지도를 토대로 바이러스의 단백질 생성 효율을 조절하는 신규 인자를 발굴하고 TIS-L(translation initiation site located in the leader)이라고 지칭했다.

이는 사스코로나바이러스-2 유전체의 리더 지역에 위치한 번역 시작 부위라는 의미를 가지고 있다.

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

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

이 연구결과에 의하면 사스코로나바이러스-2 감염 후 시간에 따른 인간 유전자의 발현 패턴의 변화를 측정했으며 유사한 시계열적 반응을 보이는 유전자 집단을 탐지해 면역 및 스트레스 반응 등에 관련되어 있음을 확인했다.

특히 안티센스 올리고뉴클레오타이드 등을 통해 TIS-L의 기능을 저해함으로써 사스코로나바이러스-2 유전자 발현을 교란해 바이러스의 감염성을 억제하는 전략을 제시했다.

연구 관계자는 “이번 연구결과가 사스코로나바이러스-2의 감염기작 및 병태생리의 이해를 돕는 한편 TIS-L을 표적으로 한 치료제 연구의 실마리가 될 것”이라고 말했다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업 등의 지원으로 수행됐고 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 8월 25일 게재됐다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업 등의 지원으로 수행됐고 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 8월 25일 게재됐다.