기본 콘텐츠로 건너뛰기

코로나 19 (SARS-CoV-2) 바이러스의 심장부를 확인하다.


(Overlapping X-ray data of the SARS-CoV-2 main protease shows structural differences between the protein at room temperature (orange) and the cryogenically frozen structure (white). Credit: Jill Hemman/ORNL, U.S. Dept. of Energy)

(SARS-CoV-2 protease crystals, grown in ORNL's Protein Crystallization and Characterization laboratory and pictured in microscopic view, will be used in X-ray scattering experiments. Credit: Daniel Kneller/ORNL, U.S. Dept. of Energy)

(The protease protein is both shaped like a heart and functions as one, allowing the virus to replicate and spread. Inhibiting the protease would block virus reproduction. Credit: Credit: Andrey Kovalevsky/ORNL, U.S. Dept. of Energy)


 미국 에너지부 산하의 오크 릿지 연구소 및 아르곤 국립 연구소(Department of Energy's Oak Ridge and Argonne national laboratories)의 과학자들이 코로나 19를 일으키는 SARS-CoV-2의 중요한 효소의 구조를 X선을 통해 확인했습니다. 코로나바이러스는 사람 세포로 침투한 후 세포 내 자원을 이용해 바이러스 복제에 필요한 단백질과 RNA를 합성합니다. 바이러스의 유전 정보는 일단 한 번에 통으로 복사된 후 프로테아제 (단백질 분해효소)에 의해 쪼개져 바이러스 복사에 필요한 단백질이 됩니다. 따라서 프로테아제를 차단하면 바이러스 증식을 억제할 수 있습니다. 


 오크 릿지 국립 연구소의 안드레이 코발레프스키(ORNL's Andrey Kovalevsky)가 이끄는 연구팀은 상온에서 X선을 이용해 SARS-CoV-2의 프로테아제의 3차원적 구조를 확인했습니다. X선을 이용해 분자의 구조를 확인하는 것은 이런 연구에서 흔한 일이지만, 이번 연구의 핵심은 일반적으로 X선 연구에 활용되는 100K 정도의 저온이 아니라 상온에서 단백질 결정을 키워 X선 이미지를 확인했다는 것입니다. 바이러스가 실제로 증식하는 온도에서 프로테아제 구조를 확인했다는 데서 큰 의미가 있습니다. 


 이렇게 확인된 바이러스 프로테아제는 발렌타인 하트 모양으로 연구팀은 저온 냉동 상태와 상온 상태의 차이점을 쉽게 확인할 수 있었습니다. 그 다음 중요한 부분은 이 프로테아제에 결합해 작동을 방해할 수 있는 약물을 찾거나 개발하는 일입니다. 연구팀은 현재 슈퍼컴퓨터 서밋을 이용해 이 작업을 진행하고 있습니다. 


 하지만 이번 연구만으로 바이러스 프로테아제의 모든 모습을 확인한 것은 아닙니다. 연구팀은 오크 릿지 국립 연구소의 High Flux Isotope Reactor와 Spallation Neutron Source를 이용해 중성자 산란 (neutron scattering) 효과를 통해 프로테아제의 3차원적 모습과 다른 분자와의 상호 작용을 연구할 예정입니다. 중성자 산란을 통해 수소 원자의 반응을 예측하면 프로테아제와 더 잘 결합하는 분자를 예측할 수 있습니다. 


 현재 코로나 19 치료제로 승인된 렘데시비르는 앞서 설명한 것처럼 RNA 의존 RNA 중합효소 (RNA-dependent RNA polymerase (RdRp))를 차단합니다. 현재 개발 중인 돌기 단백질 차단제에 이어 앞으로 프로테아제 차단제를 개발하면 서로 기전이 다른 약물의 병합 요법을 통해 치료 성적을 더 끌어올릴 수 있을 것으로 기대합니다. 



 참고 




Daniel W. Kneller et al, Structural plasticity of SARS-CoV-2 3CL Mpro active site cavity revealed by room temperature X-ray crystallography, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-16954-7




라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다. 잘 쓰지도 않을 방법을 열심히 공부하는 것은 아무래도 효율
댓글 4개
자세한 내용 보기

150년 만에 다시 울린 희귀 곤충의 울음 소리

  ( The katydid Prophalangopsis obscura has been lost since it was first collected, with new evidence suggesting cold areas of Northern India and Tibet may be the species' habitat. Credit: Charlie Woodrow, licensed under CC BY 4.0 ) ( The Museum's specimen of P. obscura is the only confirmed member of the species in existence. Image . Credit: The Trustees of the Natural History Museum, London )  과학자들이 1869년 처음 보고된 후 지금까지 소식이 끊긴 오래 전 희귀 곤충의 울음 소리를 재현하는데 성공했습니다. 프로팔랑곱시스 옵스큐라 ( Prophalangopsis obscura)는 이상한 이름만큼이나 이상한 곤충으로 매우 희귀한 메뚜기목 곤충입니다. 친척인 여치나 메뚜기와는 오래전 갈라진 독자 그룹으로 매우 큰 날개를 지니고 있으며 인도와 티벳의 고산 지대에 사는 것으로 보입니다.   유일한 표본은 수컷 성체로 2005년에 암컷으로 생각되는 2마리가 추가로 발견되긴 했으나 정확히 같은 종인지는 다소 미지수인 상태입니다. 현재까지 확실한 표본은 수컷 성체 한 마리가 전부인 미스터리 곤충인 셈입니다.   하지만 과학자들은 그 형태를 볼 때 이들 역시 울음 소리를 통해 짝짓기에서 암컷을 유인했을 것으로 보고 있습니다. 그런데 높은 고산 지대에서 먼 거리를 이동하는 곤충이기 때문에 낮은 피치의 울음 소리를 냈을 것으로 보입니다. 문제는 이런 소리는 암컷 만이 아니라 박쥐도 잘 듣는다는 것입니다. 사실 이들은 중생대 쥐라기 부터 존재했던 그룹으로 당시에는 박쥐가 없어 이런 방식이 잘 통했을 것입니다. 하지만 신생대에 박쥐가 등장하면서 플로팔랑곱
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

9000년 전 소녀의 모습을 복원하다.

( The final reconstruction. Credit: Oscar Nilsson )  그리스 아테나 대학과 스웨덴 연구자들이 1993년 발견된 선사 시대 소녀의 모습을 마치 살아있는 것처럼 복원하는데 성공했습니다. 이 유골은 그리스의 테살리아 지역의 테오페트라 동굴 ( Theopetra Cave )에서 발견된 것으로 연대는 9000년 전으로 추정됩니다. 유골의 주인공은 15-18세 사이의 소녀로 정확한 사인은 알 수 없으나 괴혈병, 빈혈, 관절 질환을 앓고 있었던 것으로 확인되었습니다.   이 소녀가 살았던 시기는 유럽 지역에서 수렵 채집인이 초기 농경으로 이전하는 시기였습니다. 다른 시기와 마찬가지로 이 시기의 사람들도 젊은 시절에 다양한 질환에 시달렸을 것이며 평균 수명 역시 매우 짧았을 것입니다. 비록 젊은 나이에 죽기는 했지만, 당시에는 이런 경우가 드물지 않았을 것이라는 이야기죠.   아무튼 문명의 새벽에 해당하는 시점에 살았기 때문에 이 소녀는 Dawn (그리스어로는  Avgi)라고 이름지어졌다고 합니다. 연구팀은 유골에 대한 상세한 스캔과 3D 프린팅 기술을 적용해서 살아있을 당시의 모습을 매우 현실적으로 복원했습니다. 그리고 그 결과 나타난 모습은.... 당시의 거친 환경을 보여주는 듯 합니다. 긴 턱은 당시를 살았던 사람이 대부분 그랬듯이 질긴 먹이를 오래 씹기 위한 것으로 보입니다.   강하고 억센 10대 소녀(?)의 모습은 당시 살아남기 위해서는 강해야 했다는 점을 말해주는 듯 합니다. 이렇게 억세보이는 주인공이라도 당시에는 전염병이나 혹은 기아에서 자유롭지는 못했기 때문에 결국 평균 수명은 길지 못했겠죠. 외모 만으로 평가해서는 안되겠지만, 당시의 거친 시대상을 보여주는 듯 해 흥미롭습니다.   참고  https://phys.org/news/2018-01-teenage-girl-years-reconstructed.html
댓글 쓰기
자세한 내용 보기