오미크론 변이의 돌기 단백질 구조를 밝히다.

 (Atomic structure of the Omicron variant spike protein (purple) bound with the human ACE2 receptor (blue). Credit: Dr. Sriram Subramaniam)

 오미크론 변이의 강력한 전파력과 면역 회피 능력의 핵심은 바로 돌기 단백질 (Spike protein, S protein)에 생긴 수많은 변이 덕분입니다. 캐나다의 브리티시 컬럼비아 대학 (University of British Columbia)의 연구팀은 냉동 전자 현미경 (cryo-electron microscope)을 이용해 거의 원자 수준까지 해상도를 높인 오미크론 변이의 돌기 단백질 구조를 확인하고 ACE2 수용체에 결합하는 방식 역시 확인했습니다. 

 연구팀에 따르면 오미크론 변이는 지금까지 보고된 대부분의 변이보다 3-5배 정도 더 많은 아미노산 돌연변이를 포함하고 있는데, 특히 R493, S496, R498 같은 변이가 돌기 단백질과 ACE2 수용체를 더 단단히 결합하게 만드는 새로운 결합을 형성합니다. 반대로 몇몇 돌연변이 (K417N)은 오히려 결합력을 떨어뜨리지만, 전체적으로 봤을 때는 오리지널 SARS-CoV-2는 말할 것도 없고 델타 변이보다도 더 강력한 결합력을 지녀 더 뛰어난 전염력을 지닌 것으로 보입니다. 

 이렇게 항원의 구조가 변한 덕분에 오미크론 변이는 자연적이든 백신에 의한 것이든 간에 항체를 회피하는 능력이 뛰어납니다. 연구팀의 이론적 예측에 따르면 어떤 항체든 잘 피하지만, 백신 접종을 하지 않고 감염에 의해 형성된 자연 면역 항체를 더 잘 피하는 능력이 있습니다. 다만 2회 접종 정도로는 백신 역시 효과가 현저히 떨어지고 부스터샷 접종을 통해서만 어느 정도 면역을 확보하는 점을 생각할 때 그냥 오미크론 변이 자체가 면역 회피 능력이 뛰어다나고 인정해야 할 것 같습니다. 

 오미크론 변이의 돌기 단백질 구조에 대한 이해는 더 좋은 백신과 치료제 개발에 도움이 될 뿐 아니라 앞으로 어떤 변이가 출현할지에 대한 힌트를 제공할 것으로 생각됩니다. 

 참고 

Dhiraj Mannar et al, SARS-CoV-2 Omicron Variant: ACE2 Binding, Cryo-EM Structure of Spike Protein-ACE2 Complex and Antibody Evasion (2021). DOI: 10.1101/2021.12.19.473380

https://medicalxpress.com/news/2021-12-world-molecular-level-analysis-omicron-variant.html