“지용성 비타민 코로나19 억제, 콜레스테롤은 촉진”

과학기술

“지용성 비타민 코로나19 억제, 콜레스테롤은 촉진”
바이러스에 인체 면역계보다 더 직접적으로 작용

2021.02.02 09:04 김병희 객원기자

비타민 D를 비롯해 비타민 K와 A도 코로나19와의 전투에 도움이 될 수 있다는 증거들이 나오고 있다.

영국 브리스톨대 연구팀은 최근 독일 화학회 기관지인 ‘응용 화학(Angewandte Chemie)’ 국제판 1월 19일 자에 발표한 새로운 연구에서, 이런 비타민류와 다른 항바이러스 약물들이 어떻게 작용하는지를 보여주었다.

연구에 따르면 이런 식이 보충제와 화합물들은 바이러스 스파이크 단백질에 부착돼 코로나19 원인 바이러스인 SARS-CoV-2의 감염성을 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.

그러나 이와 대조적으로 콜레스테롤은 감염성을 증가시킬 수 있으며, 이는 높은 콜레스테롤 수치가 심각한 질병 위험요소로 간주되는 이유를 설명할 수 있다는 것이다.

비타민 D와 K, A 등 지용성 비타민들이 코로나19 감염을 줄이는데 면역계보다 직접적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 또 비만하거나 콜레스테롤 수치가 높은 경우에는 감염 위험이 높은 것으로 확인됐다. 사진은 인체 세포와 결합하는 스파이크가 튀어나온 코로나19 바이러스에서 모형 그림. © Pixabay

리놀레산, 스파이크 단백질에 결합해 감염 줄여

연구팀은 이번 연구에서 건성유나 반건성유에 많은 불포화지방산인 리놀레산(linoleic acid)이 바이러스 스파이크 단백질의 특정 부위에 결합함으로써 감염이 덜 한 폐쇄된 상태로 고정시킨다는 사실을 확인했다.

그리고 컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 가능성 있는 치료법으로서 동일한 효과를 낼 수 있는 화합물들을 찾아냈다.

연구팀은 바이러스 스파이크 단백질이 감염을 위해 인간의 단백질(ACE2)과 상호 작용할 수 있을 정도로 충분히 개방되는 것을 차단함으로써, 감염을 막을 수 있을 것으로 기대했다.

새로운 항바이러스 약물을 설계, 개발 및 테스트를 하려면 수 년이 걸리기 때문에, 연구팀은 승인된 약물과 비타민 목록을 조사해 최근에 발견된 SARS-CoV-2 스파이크 단백질 내부의 ‘약물 투여가 가능한 주머니(druggable pocket)’에 결합할 수 있는 화합물들을 식별해 냈다.

연구팀은 먼저 리놀레산이 스파이크 단백질에 미치는 영향 연구에 착수해, 리놀레산이 스파이크 단백질의 폐쇄된 형태를 안정화시킨다는 사실을 컴퓨터 시뮬레이션으로 확인했다.

추가 시뮬레이션에 따르면 코로나19에 효과적인 치료제인 덱사메타손도 이 부위에 결합해 바이러스 감염을 줄이는 데 도움을 주고, 인체 면역계에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

SARS-CoV-2의 스파이크 당단백질 모형. © WikiCommons /5-HT2AR

스파이크 폐쇄에 초점

연구팀은 이어 다른 화합물들도 지방산 부위에 결합하는지를 확인하기 위해 시뮬레이션을 수행했다. 실험을 통해 바이러스에 대해 활성을 나타내는 것으로 밝혀진 일부 약물들도 지방산 부위에 결합한다는 사실이 확인됐다.

이에 따라 연구팀은 리놀레산과 같은 방식으로 바이러스 스파이크 구조를 잠가 복제를 방지하는 것이 하나의 메커니즘일 수 있다고 생각하고 있다.

이번 연구 결과, 실험실 실험에서 SARS-CoV-2 복제를 늦추는 것으로 밝혀진 일부 화합물을 포함해, 사용 가능한 의약품과 식이 성분 중에서 몇 가지 약물 후보가 제안됐다.

이 후보들은 SARS-CoV-2 스파이크 단백질에 결합할 가능성이 있으며, 따라서 세포 침입을 방지하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 보고 있다.

코로나19 원인 바이러스인 SARS-CoV-2 입자 구조 그림. © WikiCommons / SPQR10

비타민 D, K 및 A, 같은 방식으로 감염 억제

시뮬레이션에서는 또한 지용성 비타민 D, K 및 A가 같은 방식으로 스파이크에 결합해 세포 감염을 줄일 수 있을 것으로 예측됐다.

논문 제1저자로 스파이크를 모델링 한 생화학부 데보라 슈마크(Deborah Shoemark) 박사는 “이번 연구 결과는 코로나19와의 싸움에서 일부 비타민이 기존 면역계 지원보다 더 직접적인 역할을 할 수 있음을 설명하는 데 도움이 된다”고 밝혔다.

그는 “비만은 중증 코로나19의 주요 위험요소로 간주되는데, 그 이유는 비타민 D가 지용성으로 지방조직에 축적되는 경향이 있어 비만한 사람이 이용할 수 있는 비타민 D의 양이 줄어들 수 있기 때문”이라고 설명했다.

따라서 이런 비타민 결핍증이 흔한 나라들은 이번 코로나 대유행 기간 동안 심각한 고통을 겪었다는 것.

그는 “이번 연구는 리놀레산을 포함한 일부 필수 비타민과 지방산이 스파이크/ACE2 상호작용을 방해하는데 기여할 수 있음을 시사한다”며, “이들 중 어떤 것이 부족하면 바이러스 감염이 더 쉬워질 수 있다”고 덧붙였다.

비타민 D의 저용량 보충(하루 400에서 1000 IU)은 전반적인 급성 기도 감염 위험을 얼마간 줄여주는 것으로 알려져 있다. © WikiCommons

높은 콜레스테롤 수치, 감염 촉진

평소의 높은 콜레스테롤 수치는 코로나19 증세를 심각하게 몰고 갈 위험을 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다.

연구팀은 SARS-CoV-2 스파이크 단백질이 콜레스테롤과 결합한다는 보고를 보고, 이 스파이크 단백질이 지방산 결합 부위에 부착할 수 있는지를 조사했다.

시뮬레이션 결과, 결합은 할 수 있으나 스파이크의 잠긴 형태 구조에 불안정한 영향을 미침으로써 개방이 돼 감염이 더 쉬운 형태가 될 수 있는 것으로 나타났다.

슈마크 박사는 “콜레스테롤 수치를 낮추는 스타틴 약물 사용은 심각한 코로나19 발병 위험을 줄이고, 덜 심각한 경우에는 회복 시간을 단축시켜주는 것으로 알고 있다”고 말했다.

그는 “콜레스테롤이 스파이크의 잠긴 형태를 불안정하게 하든 그렇지 않든 간에, 이번 연구 결과는 스파이크가 콜레스테롤과의 직접 상호작용을 통해 콜레스테롤을 격리해 세포 진입을 용이하게 하는 국소 농도를 달성할 수 있고, 이것은 감염 뒤 순환하는 콜레스테롤 양이 줄어든 것으로 설명할 수 있다”고 밝혔다.

브리스톨대 화학부 에이드리안 멀홀란드(Adrian Mulholland) 교수는 “우리의 시뮬레이션은 리놀레산 부위에서 결합하는 일부 분자가 스파이크의 역학에 어떻게 영향을 미치고 이를 잠그는지를 보여준다”고 말했다.

그는 “시뮬레이션을 통해 바이러스에 대해 활성을 보이는 약물과 비타민들이 같은 방식으로 작용할 수 있음을 확인함으로써 이 부위를 겨냥한 새로운 항바이러스제를 개발할 수 있을 것”이라며, “다음 단계로 식이 보충제의 효과를 살펴보고 세포에서 바이러스 복제를 시험해 보겠다”고 밝혔다.

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