나노기술 및 정책 정보

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메릴랜드의 NCATS (National Center for Advancing Translational Sciences)의 연구팀이 실제로 스파이크가 ACE 2 (안지오텐신 전환 효소 2)에 결합하는 것을 시각화하는 데 성공함. 이것이 시작되지 않은 사람에게는 무해한 것처럼 들릴지 모르지만, 이 결합은 최악의 유행병을 유발할 수 있는 바이러스 확산 과정의 첫 번째 단계임.

"스파이크"는 SARS-CoV-2 바이러스의 단백질로, 바이러스 DNA를 숙주 세포로 침투시키기 위한 주요 공격 무기로 널리 알려져 있음. ACE2 수용체는 이 공격에 문을 효과적으로 여는 인간세포 단백질임. 워싱턴 D.C.에 있는 해군연구소(NRL)의 고르시코프와 오은케 우는 양자점을 사용하여 ACE2와 스파이크 단백질이 상호 작용할 때 발생하는 결합 및 이어지는 내재화를 이미지화 할 수 있었음. Gorshkov는 "실시간으로 이러한 일이 발생하는 것을 실제로 볼 수 있습니다. 이것이 이 분석의 장점이며 약물 스크리닝에 중요하다고 생각하는 이유입니다."라고 덧붙였음. 바이러스는 숙주 세포에 들어가지 않고는 번식할 수 없으므로 전 세계의 연구자들은 이 단계를 차단하고 COVID19의 발병을 예방하기 위해 SARS-CoV-2가 세포와 상호작용하고 세포에 침투하는 방식을 이해하기 위해 노력하고 있음. 연구팀은 이미 암, 바이러스 및 리소좀 저장 질환에 대한 다양한 영상 분석을 연구하고 있었음. 이전의 SARS 연구는 이러한 종류의 바이러스의 확산을 막기 위해 인간 세포에서 ACE2와의 상호 작용의 중요성을 강조했으며 이미 이러한 수용체 단백질을 녹색 형광 단백질로 태그하여 움직임을 이미지화 할 수 있었음. 바이러스가 세포에 들어갈 수 있도록 ACE2를 거점에 고정시킬 수 있는 SARS-CoV-2의 특정 스파이크 단백질을 찾아내는 증거도 축적되었음. 그러나 스파이크 단백질 상호 작용에 대한 정보는 대부분 생화학적 또는 근접 분석 및 바이러스에서 추출한 단백질 및 단백질의 일부인 "준바이러스 입자(pseudo-viro-particles)"를 사용한 테스트에서 간접적으로 얻고 있음.

NRL에서 연구원들은 항 -COVID19 약물을 찾는 노력을 돕기 위해 세포 전달 및 바이오 센싱을 위한 나노 입자에 대한 전문 지식을 활용하려고 했음. 연구팀은 15 년 넘게 일해온 단백질-나노구조 결합 기술을 적용 할 수 있는 방법을 찾기 시작했음. 결합 친화도를 공유하는 두 단백질(하나에 부착된 양자점과 다른 것에 부착 된 형광 나노 입자)을 사용하면 두 단백질 사이의 결합이 나노구조를 그들 사이에 두고도 에너지 전달에 충분히 가깝게 만들 수 있음. 결과적인 형광 소광은 연구자들이 단백질 결합을 모니터링 할 수 있도록 함.

본 연구 성과는 ‘ACS Nano’ (“Quantum-Dot-Conjugated SARS-CoV-2 Spike Pseudo-Virions Enable Tracking of Angiotensin Converting Enzyme 2 Binding and Endocytosis”) 지에 게재됨