코로나 19 바이러스는 어디에서 왔을까? Where did Covid-19 come from?

Photo by  CDC  on  Unsplash

 코로나 19 바이러스는 어디에서 왔을까?

 

 코로나 바이러스가 전세계적으로 유행하고 있다. Covid-19, 2019-nCoV(이제 부터는 Covid-19) 명칭을 갖는 이 바이러스의 위험성은 많은 사람들이 보고 들었기에 여기서는 그 기원을 논문을 통해 찾아본다. 

 

Fig. 1. (A) from https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104742

 
 Covid-19 은 사스(SARS-CoV), 박쥐 코로나바이러스(CoV-ZXC21) 와 더불어 베타 코로나 바이러스의 b 계통에 속한다. 

 

Fig. 1. (A) from https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104742

  위 이미지는 같은 b 계통에 속한 Covid-19 과 CoV-ZXC21(Covid-19 과 가장 가까운 계통) 의 S-protein(S-단백질) 염기서열(유전자 배열) 과 그에 해당하는 아미노산 서열(단백질 배열)을 비교한 자료이다.

 

 * S-protein 은 무엇일까?

 

이미지 출처: https://www.virology.ws/2020/02/13/furin-cleavage-site-in-the-sars-cov-2-coronavirus-glycoprotein/

 S-protein, Spike protein(스파이크 단백질)은 이름 그대로 바이러스 표면에 있는 가시모양의 단백질 돌기들을 말한다. S-protein 은 S1 subunit(돌기의 상단, 위 이미지의 꽃 잎 같은 부분,S1) 과 S2 subunit(돌기의 기둥, 줄기 같은 부분,S2)으로 나뉜다. 중요한 부분은 S1/S2 사이가 절단되어 S1이 떨어지면 S2 부분이 사람의 세포에 접할 수 있게(공격할 수 있게)된다. 

 

 * 그러면 S1/S2 사이는 어떻게 잘려질까?

 

Furin(퓨린) 단백질의 3D 모형. 이미지 출처: https://en.wikipedia.org/wiki/Furin#/media/File:Protein_FURIN_PDB_1p8j.png

 단백질들은 enzyme(효소)로 잘리는데, 그 중에서도 단백질 분해 전문인 protease(단백질분해효소)에 의해 잘린다. 이 효소들은 단백질내에 특정 아미노산배열을 인지하면 그 근방을 자른다. 사람 세포의 furin(퓨린)이라는 효소가 HIV, Influenza 바이러스의 S-protein의 특정 부위를 인지해 잘라야만 바이러스가 활성화되어 세포에 접한다. 즉, 퓨린효소가 인지할 아미노산배열이 없거나 퓨린이 비활성된다면 바이러스는 무용지물이 된다. 그런데...

 

Fig. 2. from https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104742

 

Fig. 2. from https://doi.org/10.1101/2020.02.07.939207

위 표들은 Covid-19 과 이전 코로나 바이러스 계통 그리고 천산갑, 박쥐 등의 동물로 부터 나온 코로나 바이러스의 아미노산서열을 비교했다. Covid-19 의 특이한 점은 천산갑, 박쥐 등과 유사한 아미노산서열을 갖고 있는 것이 보이는데 눈에 띄게 'PRRA' 라는 다른 동물에 없는 네개의 아미노산이 더 나열되어있다. 네개의 아미노산은 유전자에 12개의 추가 또는 변형 된 염기설열이(핵염기 3개가 아미노산 하나에 해당) 더해졌다는 것이다. 게다가 'PRRA'는 앞서 말한 퓨린이 인지하여 S1/S2를 절단하는 그 '특정 인지 부위'다. 퓨린이 PRRA 를 인지하여 바이러스는 활성화되어 세포를 공격한다. 바이러스는 매우 불안정하고 변이가 많은 생물도 무생물도 아닌 중간생물이다. 자연에서 우연히 신호가 될 수 있는 저런 서열이 추가되었는지, 인간이 유전자변형을 했는지는 모를일이다...