초고해상도 현미경으로 COVID 이론의 정체를 밝히다 – 단일 바이러스, 단일 수용체 결합 공개
https://scitechdaily.com/super-resolution-microscopy-debunks-covid-theory-single-virus-single-receptor-binding-revealed/
주제:코로나 19뷔르츠부르크 대학교바이러스학
By UNIVERSITY OF WÜRZBURG 2023년 6월 18일
스파이크 단백질(청록색)이 있는 코로나바이러스(둥근 입자)는 산발적인 ACE-2 수용체(분홍색)를 운반하는 숙주 세포를 감염시킵니다. 막이 융합되어 바이러스 성분(보라색)을 방출한 후. (보라색)이 출시되었습니다. 크레딧: RVZ Würzburg
새로운 연구에 따르면 SARS-CoV-2 바이러스는 이전 이론과 달리 단일 바이러스를 단일 ACE2 수용체에 결합하여 세포를 감염시킵니다. 이것은 또한 세포막에 낮은 밀도의 ACE2 수용체를 보여주는 초고해상도 현미경을 통해 발견되었으며, 바이러스 입자가 여러 수용체에 동시에 결합할 가능성에 도전했습니다. 이 새로운 이해는 개선된 COVID-19 예방 및 치료 방법을 고안하는 데 도움이 될 수 있습니다.
유럽에서는 2020년 SARS-CoV-2 코로나바이러스에 의해 촉발된 대유행이 현재 거의 통제되고 있습니다. 그러나 이 바이러스가 왜 그렇게 효율적으로 퍼질 수 있는지는 아직 명확하지 않습니다. JMU(Julius Maximilian University of Würzburg)의 Simone Backes 박사, Gerti Beliu 박사, Markus Sauer 교수가 이끄는 연구팀은 현재 Angewandte Chemie 의 간행물에서 일부 이전 가정을 재고할 필요가 있음을 보여주었습니다 . .
예를 들어, 바이러스는 감염될 세포의 여러 수용체에 동시에 여러 표면 단백질과 결합하지 않습니다. 이 가정은 이전에 바이러스가 감염성을 증가시키는 방법을 설명하려는 시도였습니다. 단일 수용체에 대한 결합은 또한 바이러스에 대한 추가 수용체의 후속 도킹으로 이어지지 않습니다. Würzburg 연구 그룹은 이제 단일 바이러스가 단일 수용체에 결합하여 매우 효율적인 감염의 문을 여는 증거를 제공했습니다.
추측할 수 밖에 없는 것
SARS-CoV-2는 표면에 평균 20~40개의 스파이크 단백질을 가지고 있습니다. 이를 통해 표적 세포의 막, 예를 들어 인간의 코와 목에 있는 ACE2 수용체에 결합합니다. 이러한 수용체가 항체로 차단되면 세포는 더 이상 감염될 수 없습니다. "이것은 바이러스가 ACE2 수용체에 결합하는 것이 감염의 결정적인 단계임을 시사합니다."라고 Sauer는 설명합니다.
ACE2 수용체와 바이러스 스파이크 단백질과의 상호 작용을 현미경으로 볼 수 있게 만드는 것은 지금까지 불가능했습니다. 따라서 바이러스가 세포로의 진입을 용이하게 하기 위해 여러 스파이크로 여러 수용체에 결합하는지 여부와 같은 많은 추측이 남았습니다.
또한 수용체가 삼합체 스파이크 단백질에 보다 효율적으로 결합할 수 있도록 오히려 쌍 또는 세 그룹으로 막에 존재하는 것으로 간주되었습니다. 또는 그들은 스파이크 단백질에 결합한 후에만 그러한 그룹으로 결합됩니다. 둘 다 막에 있는 ACE2 수용체의 밀도에 크게 의존합니다.
초고해상도 현미경으로 명확하게 확인
Würzburg 연구원들은 이 수수께끼를 밝히고 싶었습니다. 그들은 수용체를 볼 수 있고 셀 수 있도록 하기 위해 염료로 항체를 표시했습니다. 이를 위해 SARS-CoV 감염의 모델 시스템으로 사용되는 다양한 세포주와 Markus Sauer 연구 그룹에서 개발한 단일분자 민감형 초해상도 현미경법 dSTORM을 사용했다.
예를 들어 SARS-CoV-2 감염 모델로 자주 사용되는 Vero 세포는 세포막 제곱마이크로미터당 1~2개의 ACE2 수용체만 가지고 있는 것으로 밝혀졌습니다. 이것은 매우 적습니다. "다른 막 수용체에서 이 숫자는 종종 30에서 80 사이입니다."라고 Sauer는 덧붙였습니다.
“인접한 ACE2 수용체 사이의 평균 거리는 약 500나노미터입니다. 따라서 100나노미터에 불과한 바이러스 입자보다 훨씬 큽니다.”라고 Backes는 말합니다. 따라서 다중 스파이크 단백질을 가진 바이러스 입자가 다중 수용체에 동시에 결합할 수 있다는 생각은 매우 가능성이 낮다고 그녀는 덧붙였습니다.
ACE2 수용체는 항상 단일
다음 미결 질문: 수용체가 막에서 쌍으로 또는 3개의 그룹으로 존재합니까? "아니요. 그들은 거기에서만 단독으로 발생합니다. 그리고 바이러스 스파이크 단백질이 결합된 경우에도 그 상태를 유지합니다.”라고 Rudolf Virchow Centre의 그룹 리더인 Beliu는 말합니다. 감염의 경우 단일 스파이크가 단일 수용체에 결합하면 충분합니다.
이러한 결과를 통해 JMU 팀은 바이러스 입자와 여러 ACE2 수용체의 상호 작용에 대한 원래의 많은 가설이 틀렸음을 증명할 수 있었습니다. 또한 예상대로 ACE2 발현이 높은 숙주 세포가 더 쉽게 감염되는 것으로 나타났습니다. 그러나 막의 지질 조성 및 기타 요인도 감염 효율에 영향을 미칩니다.
다음은 무엇입니까?
JMU 팀은 감염 과정을 더 잘 이해하기 위해 코로나바이러스의 세포 진입 메커니즘에 대해 가능한 한 자세한 지식을 수집하고자 합니다. 이것은 궁극적으로 COVID-19에 대한 더 나은 예방 및 더 나은 약물 개발에 기여할 수 있습니다. 다음으로 Würzburg 연구원들은 고해상도 광 시트 현미경으로 진입 메커니즘을 분석하기를 원합니다.
참조: Patrick Eiring 박사, Teresa Klein 박사, Simone Backes 박사, Marcel Streit, Marvin Jungblut, Sören Doose 박사, Gerti Beliu 박사 및 Markus Sauer 교수의 "Coronavirus Use ACE2 Monomers as Entry-Receptors" , 2023년 3월 27일, Angewandte Chemie .
DOI: 10.1002/anie.202300821