미국 록펠러대학 연구진이 코로나19를 일으키는 바이러스 SARS-CoV-2의 분자 모터를 연구하고 돌연변이에 의해 완화되지 않는 억제제 후보를 조사했다.

SARS-CoV-2의 표적 헬리카제에 대한 억제제 후보의 효능을 조사한 연구진은 헬리카제가 바이러스 복제를 방지하기 위해 억제될 수 있음을 발견했다. 연구진은 변화에 영향을 받을 가능성이 적은 억제제 후보를 예측하기 위해 전산기법을 사용했다.

바이러스 복제를 위한 헬리카제

바이러스가 숙주 세포를 감염시키면 세포를 탈취해 더 많은 사본을 복제하고, 그 결과 더 많은 세포를 감염시킨다. 바이러스 복제 과정은 세포가 정상적으로 사용하는 효소와 단백질을 탈취해 활용하는 과정이다. 바이러스는 수천 개 복제본을 생성할 수 있다. 이렇게 탄생한 바이러스는 건강한 세포를 찾아 감염시킨 다음 바이러스를 복제하는 과정을 반복한다.

코로나19를 일으키는 바이러스인 SARS-CoV-2는 헬리카제라는 세포의 분자 모터를 차지해 복제 과정을 진행한다.

록펠러대학 교수 타룬 카푸어는 "헬리카제를 여러 부품을 가진 기계라고 생각한다면, 부품 중 하나에 달라붙어 기계를 방해하는 분자를 찾는 것이 이번 프로젝트의 목표다"라고 설명했다.

카푸어와 연구진은 악성 세포의 성장을 억제할 수 있는 다양한 약물과 기타 물질을 연구하고 있으며, 암세포에서 효소를 억제할 수 있는 몇 가지 화합물을 발견했다. 이 화합물은 암 환자를 돕는 치료제를 만들기 위해 정제된 것이다. 코로나19가 발생하면서 연구진은 이전에 진행하던 연구를 코로나19 연구에 통합했다.

연구진은 SARS-CoV-2로 관심을 전환하고 항암 전략을 코로나19에 맞게 수정했다. 실험실 분석에 따르면 코로나19 바이러스에 의해 조작되는 헬리카제가 밝혀졌다. DNA 관련 지시에 필요한 헬리카제는 살아 있는 유기체에서 발견될 수 있다. 코로나19 바이러스에 탈취당한 헬리카제는 바이러스 RNA의 압축을 풀고 복제 과정을 준비한다. 이때 헬리카제에서 특정 효소를 정복한다면 바이러스 복제 과정을 방해할 수 있다.

다양한 실험 끝에 연구진은 바이러스와 관련된 효소 NSP13을 확인했다. 2020년 1월부터 제공된 게놈 서열의 도움으로 공개된 것이다. 효소의 세부 사항에 따라 분자 구성도 공개됐다. 이를 토대로 연구진은 잠재적인 억제제를 찾아냈다.

연구진은 바이러스가 시간이 지남에 따라 돌연변이를 일으킬 수 있다는 점을 파악하고 RADD(Resistance Analysis during design)라는 계산 모델을 구현했다. 연구진은 이 기술을 억제제 후보인 NSP13에 적용했다. 화합물 중 하나는 코로나19 바이러스에 가장 높은 효능을 보이면서 숙주 세포에 무독성인 것으로 확인됐다. 연구진은 현재 이 화합물을 약물로 전환하는 작업을 진행 중이다.