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세계 최초 신종코로나바이러스 “진상” 밝혀낸 이들...평균 년령 28세 미만

[흑룡강신문] | 발행시간: 2020.11.27일 09:41
  2020년에 전 세계를 혼란에 빠뜨린 신종코로나바이러스, 대체 어떤 신비하고 강력한 구조를 가졌을가? 많은 국내외 구조 생물학자들이 그 연구에 푹 빠졌다.



  올 년초부터 청화대학 생명과학학원의 “80년대생” 연구원 리새(李赛)는 평균 년령이 28세 미만인 젊은 팀원들을 이끌고 100일간 연구에 몰두해 신종코로나바이러스 구조해석에서 중대한 돌파를 가져왔다.

  그들은 중국공정원 원사이며 절강대학 교수인 리란연 연구팀과의 협력을통해 랭동전자현미경으로 처음 신종코로나바이러스의 내부에서 외부에 이르는 전 바이러스 3차원 구조를 확인하면서 해당 바이러스의 본질을 발견하였다. 바이러스 표면은 볼록한 왕관 모양의 자돌 단백질이 무작위로 분포되여 있고 자유로 이동할 수 있으며 또한 방향을 조절해 수용체를 진공할수 있다. 바이러스 내부는 초장 리보핵산 ( R N A )이 규칙적으로 수납되여 특수한 구조 조립을 거쳐 “새둥지 모양” 과 “피라미드 형”을 이루면서 바이러스에 튼튼한 “골격” 을 제공해주었다.



  5.5만개 “왕관”중 바이러스 외관 확정

  바이러 스 구조를 해체하려면 우선 바이러스 샘플을 얻어야 한다. 당시 전방의 전염병 대응 사업은 관건적인 시기에 처해 있었고 여러모로 알아보았지만 샘플을 얻지 못했다. 하여 리새 연구원은 중국과학원 원사에게 도움을 청했고 방역 제1선에 있는 리란연 원사 연구팀과 련락을 취했다. 리란연 원사팀은, 리새의 수요에 근거해 전자현미경 연구에 알맞는 바이러스 샘플을 선별하고 샘플을 1000 ~2000배 농축한후 엄격한 불활성화 처리를 진행하였다.

  “전염병”이 한창 기승을 부리던 2, 3월 불활성화 처리를 거친 바이러스라도 캠퍼스에 들어간다는 것은 매우 위험한 일이였다. 이를 위해 리새 연구원은 자세한 실험계획과 안전수칙을 제정해 바이러스의 운송, 보존, 견본추출, 랭동 견본 채취 등을 주밀하게 포치하였다. 또한 실험실의 생물안전 담당 관리원에게 P2 실험실 개조를 주문하였다. 당시 세계적으로 신종코로나바이러스에 대한 연구가 많지 않았다. 하여 그는 “바이러스학” 두권을 탐독하였을뿐 만아니라 사스 등 관상 바이러스 자료도 찾아보면서 참고할 만한 구상을 찾았다.

  반복적인 검토를 거쳐 지난 3월 말, 불활성화 바이러스가 청화대학 P2 실험실에 운송되였고 시간과의 경주도 따라서 시작되였다.

  그때 당시 무한의 전염병 상황은 지속되고 있었고 전 세계적으로 병례가 지속적으로 늘어나고 있었다. 이는 과학연구 종사자들의 사명감을 더 한층 높여주었다.

  불활성 화 바이러스 배양액을 1000배로 농축해 랭동전자현미경 연구용 샘플을 만들고 그것을 랭동전자현미경으로 관찰해 얻은 영상으로 신종코로나바이러스의 진 모습을 처음 본 “95년후생” 연구원 송우동은, 너무 놀란 나머지 울음을 터뜨렸다. “한 방울의 투명한 액체가 랭동 전자현미경 밑에서 갑자기 온 렌즈를 가득채우는 바이러스로 변할 줄은 상상도 못했습니다.” 당시 그는 기쁨과 우려가 반반이였다. 기쁜 것은, 고강도의 실험이 드디여 성공한 것이고 우려는, 바이러스의 농도가 이토록 높다는 데서 비롯됐다.

  신종코로나바이러스는 낭막 바이러스에 속한다. 그 뚜렷한 특징은 “천독 천면(千毒千面)”으로 바이러스마다 다른 모양을 갖고 있다. 때문에 각이한 형태의 바이러스의 공통된 특징을 찾아내는 것은 쉬운 일이 아니다.

  신종코로나 바이러스 표면의 볼록한 “왕관”모양의 자돌 단백질은, 인체 세포에 침입하는 “열쇠”이다.

  자료분석을 통해 이 들은 융합 전 상태와 융합 후 상태에 있는 세가지 각이한 배렬의 자돌단백질 구조를 해석해냈다. 이로써 신종코로나바이러스 의 외부 “진상”이 확인되였다. 신종코로나바이러스 표면의 자돌단백질은 아주 적어 평균 30개 미만이였고 분포 또한 무작위 상태라 표면에서 자유롭게 이동할 수 있었다.

  “이는 낭막 바이러스에서 처음으로 발견된 것입니다.” 리새 연구원은, 이런 령활성은 “열쇠”가 쉽게 방향을 조절해 세포 상의 더 많은 “자물쇠” 와 결합하는데 유리하며 더 나아가 세포를 침습할 확률을 증가시킬 수 있다며 이는 신종코로나바이러스가 전파력이 강한 원인 중 하나일 것이라고 분석했다.

  사흘간의 불철주야 연구로 론문 완성

  리새 연구원에 따르면, 연구팀이 론문 작성에 착수했을 당시 국외의 3 개 경쟁팀이 나흘 사이에 bioRxiv사이트에 각기 3편의 중요 글을 올려 신종코로나바이러스 외부의 3차원 구조를 잇달아 밝혀냈다.

  이는 리새 연구팀의 핵심 “카드”는 내부 구조 투시 밖에 남지 않았고 바이러스의 내부 “진상” 을 하루라도 빨리 밝혀내야 한다는 것을 의미했다.

  사흘간의 불철주야 분투 끝에 7월 초, 론문 초고가 완성되였다.

  청화대학 생명과학학원 여러 선임 교수들의 수정과 심열을 거친 이후에도 리새는 론문을 다시 세밀하게 다듬어 비오르 bioRxiv사이트와 “세포”잡지에 투고하였다.

  ”세 포”잡지 두 심사원은 그들의 성과를 매우 긍정적으로 평가하였다. “이는 지금까지 내가 본 가장 완벽한 신종코로나바이러스의 진상입니다. 이 또한 랭동전자현미경 단층 촬영 방법으로 완정한 과립구조를 해석한 절묘한 응용입니다.”

  9월 15일 “신종코로나바이러스의 전 분자 구조” 라는 제목의 글이 “세포”잡지에 실렸다. 투고로부터 발표에 이르기까지 한달 반 밖에 걸리지 않았다. 리새 연구원은, 이러한 중요한 간행물에 투고하여 한달 반 만에 발표된다는 것은 매우 보기드문 현상입니다. 보통 반년에서 2년 간의 원고 수정기가 필요하거든요.”



  구조자료 공개, 전 세계에 무료사용

  사실 이들 연구팀은 설립된지 2년 밖에 안된다. 팀원들은 모두 아직까지중대 프로젝트에 참가한 경력이 없는 새내기들이다. 리새는 자신을 “신병 훈련영”의 교관이라고 말한다. 그는 매일 새벽 5시에 출근해 매주 120시간 넘게 사업하면서 학생들을 이끌고 함께 실험을 하고 팀회의에서 또 전염병 의 정세로 나젊은 팀원들의 사명감과 책임감을 진작시켰다.

  “이 바이러스는 확실히 강합니다!” 앞으로 리새 연구팀은 바이러스 내부의 RNA와 핵단백질이 어떻게 얽히고, 단백질 사이에 서로를 어떻게 흡인하는지, 또 어떻게 탄탄한 구조를 형성하는지를 파헤칠 계획이다. “현재 대부분 항바이러스나 바이러스 예방 약물은 모두 바이러스 표면을 겨냥한 자돌단백질이입니다. 이제 내부구조를 더 잘 파악하게 되면 RNA와 핵단백질의 결합을 조직하는 방법을 찾아낼 수 있고 이는 또 약물 연구제조와 백신 개발에 새로운 가능성을 가져다줄 것입니다.”

   현재, 리새 연구팀은 신종코로나바이러스 고해상도 3차원 구조를 구조생물학 데이터 베이스 EMDB ( E l e c t r o n M i c r o s c o p y D a t a B a n k ) 에 올려 전 세계 과학연구진이 무료로 다운로드 할 수 있도록 하였다. 리새 연구원은, 전 세계 과학자들과 함께 신종로코나바이러스 후속 과학연구와 백신 개발, 과학적 방역 보급 등을 추진하는데서 중국 학자의 역할을 발휘할 수 있길 바란다고 말한다.

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