바이오인포매틱스 기법을 활용한 코로나 바이러스의 면역 특이성 연구

Abstract

새로운 감염병의 창궐은 공중 보건에 심각한 위협이고 해결해야 할 과제이다. 2015년 한국에 출현한 중동 호흡기 증후군을 일으킨 코로나 바이러스(MERS-CoV)는 국민과 보건당국에 혼란을 주었고, 사회경제적으로 심각한 손실을 초래 하였다. 결과적으로, 한국의 감염병 대응 체계와 의료서비스 환경의 문제점을 인식하게 되었으며, 고위험성 바이러스 감염에 대처하는 한국의 보건 현황과 한계점을 보여 주었고, 치료제와 백신의 개발이라는 과제를 남겨 주었다. 60년전에 처음 발견된 코로나 바이러스는 2003년 사람에게 치명적인 호흡기 감염을 일으키는 SARS-CoV가 유행 되면서 세상의 주목을 받게 되었다. 그 후 코로나 바이러스의 병원성 및 숙주의 면역반응에 관한 이해가 필요함을 재조명하게 되었다. 전 세계적으로 코로나 바이러스에 대한 연구가 진행이 되고 있어서, 코로나 바이러스의 분자 생물학적인 결과와 면역 기전이 밝혀지고는 있지만, 아직 정보들이 산재되어 있고, 기존에 구축된 데이터베이스들 또한 접근과 이용이 용이하지 않다. 따라서 본 연구에서는 코로나 바이러스와 면역 관련 단백질들의 생물학적 특징 및 유전자 정보를 제공하는 HCoV-IMDB를 구축하여 연구자들 에게 유용한 정보를 제공해 주고자 한다. 구축된 데이터베이스의 자료를 기반으로 계통 발생 분석을 시행하여 기존에 알려지지 않았던 코로나 바이러스의 위험성을 예측한 결과, HCoV-OC43의 S 단백질이 MERS-CoV의 S단백질과 진화적으로 유사하였으며, 이를 통하여 HCoV-OC43의 변이 여부의 지속적인 감시가 필요함을 제시하였다. 본 연구는 새로운 바이러스의 창궐과 기존의 바이러스의 감시 등에 이용 할 수 있는 바이오인포매틱스적인 분석 방법을 제공함으로써 예방을 위한 보건학적 방법을 제시하였다. 또한, 코로나 바이러스의 면역 특이성 분석을 위하여, 네트워크 분석을 시행한 결과, 사람 단백질의 IC1 단백질과 SARS-CoV의 비구조 단백질들 사이의 상호 작용을 확인하였다. IC1은 면역기전 중 보체계의 활성, 혈액응고, 피브린의 분해와 키닌 합성 등의 물리적인 기전에 관여하는 단백질로써 앞으로 연구가 더 진행이 된다면, 아직 밝혀지지 않은 코로나 바이러스의 면역 기전의 이해에 대한 실마리를 제공해 주고 이는 항생제나 백신의 개발에 도움을 줄 수 있을 것이다. 더 나아가서는 개인의 유전적 차이에 적합한 개인 맞춤형 치료제의 개발에 기반이 되는 연구 자료가 될 것이다. 본 연구에서 이용한 네트워크 분석 방법은 기존의 면역학적 연구 결과들을 통합하여 보여 줌으로써 간과하고 넘어갈 수 있는 부분의 해석이 가능하며, 이러한 연구는 시스템적인 면역 기전의 이해에 기초로 사용될 수 있을 것이다.