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바이러스 막아내는 세포의 ‘슈퍼파워’를 찾아서
In search of virus defense ‘super powers’ in cells

유주연 교수 (생명과학과)

바이러스는 생물도 무생물도 아닌 어정쩡한 존재다. 숙주세포에 빌붙지 않고서는 자손을 낳을 수도 없다. 그래서 바이러스의 목표는 하나다. 숙주세포에 잘 침투해서 가능한 많은 숙주세포를 감염시키고, 자손을 많이 증식하는 것이다. 그렇다면 숙주세포는 바이러스에 당하기만 하고 있을까.
 
유주연 포스텍 생명과학과 교수가 이끄는 세포면역유전체학 연구실은 바이러스나 박테리아가 체내에 침입했을 때 우리 몸이 어떻게 대응하는지 세포와 분자 수준에서 일어나는 생체 방어 메커니즘을 연구하고 있다.
 
유 교수는 “바이러스 같은 외부물질이 세포질 안에서 인지되는 방식과 이때 나타나는 신호전달 경로를 이해하기 위해 미토콘드리아, 소포체 등 세포 내 소기관의 역할을 연구하고 있다”고 말했다.
 
바이러스가 우리 몸에 침입할 때 세포가 어떻게 방어하는지 밝혀내는 것은 치료제나 백신 개발의 첫 단계로 여겨진다. 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19)을 유발하는 코로나19 바이러스처럼 돌연변이가 자주 나타나는 RNA 바이러스는 백신만으로는 대응에 한계가 있다. 유 교수는 “인체 세포는 바이러스에 감염되면 다양한 물질을 만들어내고 이를 통해 방어 기작을 작동시킨다”며 “세포에 대한 기초 연구를 통해 이런 물질을 찾아내는 것은 결국 치료제를 개발하는 데 중요한 단서를 제공할 수 있다”고 말했다.
 
실제로 연구실은 그간 대사증후군 관련 질병 예방·치료용 물질, C형 간염 바이러스(HCV) 감염질환 예방·치료 물질 등을 찾아내 특허를 등록했다. 2016년에는 코로나19 바이러스처럼 RNA 바이러스인 인플루엔자바이러스의 감염질환 예방·치료물질 특허도 출원했다.
 
유 교수는 “바이러스에 감염됐을 때 세포가 만들어내는 방어 단백질을 발굴하고, 이런 단백질이 만들어지는 기전을 찾는 기초 연구가 연구실의 주된 관심사”라며 “이를 통해 발굴한 여러 단백질 중 항바이러스 효능이 좋은 후보 물질은 치료제가 될 가능성도 있다”고 말했다.
 
연구실은 최근 세포에서 일어나는 액체 상태 내 상 분리 현상(LLPS·Liquid-Liquid Phase Separation)을 집중적으로 연구하고 있다. LLPS는 세포 안에서 단백질이 자연스럽게 뭉쳤다가 흩어지는 물리적 현상을 말한다. 외부에서 에너지를 가하지 않아도 자발적으로 나타난다. 세포생물학 분야에서는 아주 오래전부터 Membrane-less organelles에 주목하고 있었으나, 이것이 어떻게 만들어지는 지는 잘 알려지지 않았었다. 최근 들어 LLPS가 그 이유라는 것이 밝혀지고 있다. LLPS는 활발하게 연구된 기간이 10년이 채 안 된 신생 분야다. 그런데도 최근 전 세계 세포생물학계는 LLPS가 세포생물학에 대변혁을 일으킬 것이라며 주목하고 있다. LLPS에 세포의 작동 기작을 설명할 열쇠가 담겨 있을 것으로 추정되기 때문이다.
 
유 교수는 “바이러스 감염과 같은 위급한 상황에서도 세포 내에서 LLPS가 관찰되며, 바이러스의 감염을 조절할 것으로 예상되는 단백질도 LLPS의 성질을 보인다”며 “바이러스가 인체 세포에 침투했을 때 세포 활동을 순간적으로 바꿔 방어 기작을 작동시키는 비밀이 LLPS에 담겨 있고, 이는 곧 치료제나 백신 개발의 실마리를 제공할 수 있다”고 말했다.

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