인플루엔자 바이러스가 살아 있는 세포로 들어가는 모습을 포착하다.

(Using a new kind of microscopy process researchers have watched a flu virus break into a human cell in real time.Emma Hyde / ETH Zurich)

바이러스는 스스로 증식할 수 없기 때문에 반드시 살아 있는 세포 안으로 침투해야 합니다. 이 사실은 모두가 알고 있지만, 작은 바이러스 입자가 실제 세포 안으로 들어가는 모습을 실시간으로 포착하기는 어려웠습니다. 워낙 작을 뿐 아니라 짧은 시간에 일어나고, 또 평면이 아닌 3차원적인 환경에서 일어나는 일이기 때문입니다.

스위스 취리히 연방 공대의 요헤이 아마구치 (Yohei Yamauchi at ETH Zurich)가 이끄는 일본 및 스위스의 과학자들은 Atomic Force Microscopy(AFM) 기술을 한 단계 진화시켜 이 과제에 도전했습니다. AFM은 미세 탐침(프로브) 을 시료 표면에 근접시켜, 시료와 탐침 사이의 원자간력 등 미세한 힘을 측정 나노미터(nm) 수준의 매우 높은 분해능으로 시료 표면을 3차원으로 측정하는 비접촉식 현미경 입니다.

연구팀이 개발한 virus-view dual confocal and AFM (ViViD-AFM)는 움직이는 세포 표면과 바이러스 입자의 움직임을 실시간으로 관측할 수 있는 기술로 연구팀은 인플루엔자 바이러스가 세포 속으로 들어가는 모습을 처음으로 영상으로 관측했습니다.

관측 결과 바이러스 표면에 있는 Hemagglutinin(HA) (바이러스가 숙주 세포에 부착해 침투하는 역할을 하는 물질. HA의 머리 부분(HA1)은 세포 표면의 수식된 시알산(sialic acid)을 인식해 결합하며, 꼬리 부분(HA2)은 바이러스와 세포막의 융합을 유도해 RNA가 세포 안으로 침투)가 세포 표면의 시알산과 결합한 후 부드럽게 세포와 융합한다는 기존의 생각가 달리 세포 표면은 물결치듯 움직였습니다.

(동영상)

세포 표면의 움직임은 마치 바이러스 입자의 침투를 막으려는 듯 역동적이긴 했지만, 일단 표면 분자와 결합한 바이러스는 세포의 형태를 유지하는 단백질인 액틴을 이용해 마치 솟아오른 봉오리 같은 구조를 만든 후 세포 안으로 들어 갔습니다.

연구팀은 앞으로 이 기술이 바이러스의 침투 방식을 더 자세히 규명하고 항바이러스제나 백신의 효과를 실시간으로 검증하는데 도움을 줄 것으로 기대하고 있습니다. 아무튼 이렇게 작은 미시세계의 일을 실시간으로 3차원으로 확인할 수 있다는 일이 놀랍습니다.

참고

https://newatlas.com/infectious-diseases/how-influenza-enters-human-cells/

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2500660122

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