스파이크단백질
1. 개요
스파이크 단백질은 바이러스 표면에 돌출된 막대 또는 곤봉 모양의 구조물로, 바이러스 침입에 관여하는 중요한 역할을 한다. 바이러스 외피에 고정된 막 단백질이며, 일반적으로 당단백질이다. 스파이크 단백질은 세포 표면 수용체와 상호 작용하거나 효소로 작용하며, 비리온 표면에 노출되어 항원으로 작용할 수 있다. 코로나바이러스, 인플루엔자 바이러스, 레트로바이러스 등 다양한 바이러스에서 발견되며, 특히 코로나바이러스의 스파이크 단백질은 백신 개발의 주요 표적이 된다.
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| 유형 | 당단백질 |
|---|---|
| 기능 | 세포 침투 |
| 발견 위치 | 바이러스 캡시드 또는 바이러스 외피 표면 |
| 관련 질병 | 코로나19 |
| 구조 | 스파이크 단백질은 바이러스의 캡시드나 외피 표면에 존재하는 당단백질이다. "페플로머 단백질(peplomer protein)"이라고도 불린다. 코로나바이러스의 스파이크 단백질은 숙주 세포 표면의 수용체와 결합하여 바이러스가 세포에 침투하는 데 중요한 역할을 한다. |
|---|---|
| 역할 | 바이러스의 숙주 세포 침투를 매개한다. 코로나19 백신 개발의 주요 표적이다. |
| 기타 명칭 | 페플로머 단백질 (Peplomer protein) |
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바이러스학 -
코로나19 백신
코로나19 백신은 코로나19 감염을 예방하기 위해 개발되었으며, 다양한 기술 플랫폼을 기반으로 전 세계적으로 사용되었으나, 백신 접근성 불평등, 허위 정보, 법적 책임 문제 등 논란과 변이 바이러스 출현으로 인한 효과 감소, 부작용 등의 문제도 존재한다. -
바이러스학 -
백신
백신은 약화된 병원체나 일부를 활용하여 인체의 면역계를 활성화, 특정 질병에 대한 항체 생성을 유도하는 의약품으로 감염병 예방에 효과적이지만, 부작용 발생 가능성과 효과의 다양성, 백신 거부와 오해로 인한 접종률 저하 및 감염병 확산의 위험이 존재하며, 지속적인 연구개발을 통해 안전성과 효능이 향상되고 새로운 기술을 이용한 백신들이 개발되고 있다.
2. 역사 및 어원
"페플로머"라는 용어는 바이러스 표면의 개별 스파이크를 지칭하며, 비리온의 외부 표면에 있는 물질 층을 "페플로스"라고 한다. 이 용어는 그리스어 페플로스에서 유래되었으며, "헐렁한 겉옷", "로브 또는 망토", 또는 "여성용 망토"를 의미한다. 1960년대에 제안된 르보프–호른–투르니에 시스템과 같은 초기 바이러스 분류 시스템은 "페플로스"와 페플로머의 외형 및 형태를 분류의 중요한 특징으로 사용했다. 최근에는 "페플로스"라는 용어가 바이러스 외피의 동의어로 간주된다.
3. 구조 및 특징
스파이크 또는 페플로머는 일반적으로 바이러스 표면에서 솟아 있는 막대 또는 곤봉 모양의 돌기이다. 스파이크 단백질은 일반적으로 크고 외부의 외배엽 도메인, 바이러스 외피에 고정하는 단일 막 관통 도메인, 바이러스 내부에 짧은 꼬리를 가진 막 단백질로 구성된다. 또한 뉴클레오캡시드를 형성하는 것과 같이 다른 바이러스 단백질과 단백질-단백질 상호작용을 형성하기도 한다. 일반적으로 당단백질이며, O-결합형 당화보다 N-결합형 당화를 받는 것이 일반적이다.
4. 기능
스파이크는 일반적으로 바이러스 침입에 관여한다. 스파이크는 세포 표면 수용체와 상호 작용할 수 있으며, 그 결과 혈구 응집 활성을 나타내거나, 다른 경우에는 효소가 될 수 있다. 예를 들어, 인플루엔자 바이러스는 헤마글루티닌과 뉴라미니다제라는 두 가지 기능을 가진 표면 단백질을 가지고 있다. 세포 표면 수용체에 대한 결합 부위는 보통 스파이크의 끝 부분에 위치한다. 많은 스파이크 단백질은 막 융합 단백질이다. 비리온 표면에 노출된 스파이크 단백질은 항원이 될 수 있다.
5. 종류
스파이크 또는 펩로머는 오르토믹소바이러스, 파라믹소바이러스, 라브도바이러스, 필로바이러스, 코로나바이러스, 분야바이러스, 아레나바이러스 및 레트로바이러스와 같은 외피 바이러스의 전자 현미경 이미지에서 확인할 수 있다.
5.1. 코로나바이러스
코로나바이러스는 표면에 코로나바이러스 스파이크 단백질(S 단백질)을 가지고 있으며, 이는 클래스 I 융합 단백질로 바이러스 감염의 첫 단계인 바이러스 진입을 매개한다. S 단백질은 항원성이 매우 높아 감염에 대한 면역 체계에서 생성되는 항체의 대부분을 차지한다. 이 때문에 S 단백질은 SARS-CoV-2 바이러스로 인한 COVID-19 대유행에 대응하여 COVID-19 백신 개발의 주요 표적이 되었다. 베타코로나바이러스의 아속 중 하나인 엠베코바이러스(SARS 유사 코로나바이러스를 제외)는 헤마글루티닌 에스테라제라는 추가적인 짧은 표면 단백질을 가지고 있다.
COVID-19 대유행 상황에서 환자 조직 샘플의 전자 현미경 사진을 통해 바이러스 입자를 식별해야 했다. 많은 보고서에서 코로나바이러스 형태와 표면적으로 유사하고, 코로나바이러스의 특징적인 스파이크가 네가티브 염색으로 뚜렷하게 나타나지만 초미세 절단에서는 덜 보이기 때문에, 정상적인 세포 내 구조를 코로나바이러스로 오인하는 경우가 발생했다.
5.2. 인플루엔자 바이러스
대부분의 인플루엔자 바이러스는 뉴라미니다아제(효소의 일종)와 헤마글루티닌(클래스 I 융합 단백질)이라는 두 가지 표면 단백질(펩로머)을 가지고 있다. 일부 인플루엔자 바이러스는 헤마글루티닌 에스테라아제 단백질 하나로 두 가지 기능을 모두 수행한다.
5.3. 레트로바이러스
레트로바이러스는 인간 면역 결핍 바이러스(HIV)와 같은 표면 펩플로머를 가지고 있다. 이들은 gp41과 gp120 두 개의 단백질로 형성된 단백질 복합체이며, 둘 다 env 유전자에서 발현되어 바이러스 진입을 매개하는 스파이크 단백질 복합체를 형성한다.
6. 관련 용어
* 바이러스 침입
* 바이러스 생활 주기
* 유형 (분류학)
7. 갤러리
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