SARS-CoV-2 기원 규명: 게놈적 관점

COVID-19 팬데믹은 글로벌 공중보건에 강력한 위협으로 남아 있으며 전 세계 경제를 혼란에 빠뜨렸습니다. 발병을 일으키는 SARS-CoV-2는 일반적인 인플루엔자 균주가 아닙니다. 상기도와 하기도 모두를 표적화하여 필수 호흡 과정을 손상시키고 상당한 사망률을 초래합니다. 2020년 4월 6일 Worldometer 기준 전 세계 확진 1,337,166건, 사망 74,176건이 보고되었습니다.

SARS-CoV-2 게놈 분석은 바이러스 기원에 대한 중요한 통찰을 제공하고, 진단 개발을 알리며, 생명 손실을 줄이기 위한 치료 혁신을 안내합니다.

SARS-CoV-2 게놈 이해

SARS-CoV-2는 약 30킬로베이스 게놈과 12개의 추정 개방 독해 프레임을 가진 단일가닥 RNA 바이러스입니다. 중국 연구자들이 2019년 12월 게놈을 처음 시퀀싱했고, 여러 팀이 이후 완전한 서열을 공개했으며, 현재 GenBank와 코로나바이러스 데이터베이스에서 공개적으로 이용 가능합니다.

SARS-CoV-2 바이러스의 기원

음모론은 발병 시 종종 발생하여 국가, 문화, 커뮤니티에 대한 편견을 조장합니다. 잘못된 정보에 대응하기 위해 엄격하고 증거 기반 접근이 필수적입니다. 게놈 분석은 SARS-CoV-2가 자연적으로 진화했으며 실험실 조작물이 아님을 명백히 보여줍니다.^1,2 전 세계에서 샘플링된 100개 이상의 균주가 뉴클레오티드 수준에서 99.5% 이상 동일하여 최소한의 지역적 돌연변이와 높은 전파력을 나타냅니다.

이전 코로나바이러스인 SARS-CoV(2002, 중국)와 MERS-CoV(2012, 사우디아라비아)는 박쥐로 추적되었습니다. 박쥐 코로나바이러스 RaTG13 시퀀싱 결과 SARS-CoV-2와 96.2% 동일성이 확인되어 인수공통 감염 기원을 확증했습니다. 또한 말레이 천산갑 코로나바이러스와 91% 게놈 유사성은 천산갑이 중간 숙주 역할을 했을 가능성을 시사합니다. 천산갑은 아시아에서 전통 의학과 진미로 귀하게 여겨져 전 세계에서 가장 많이 밀매되는 포유류입니다.

SARS-CoV-2는 다른 코로나바이러스와 88% 이하의 서열 동일성을 가집니다. 계통발생 분석은 SARS-CoV-2, RaTG13, 천산갑 CoV를 새로운 베타코로나바이러스 계통으로 배치합니다.

코로나바이러스가 숙주에 진입하는 방식

스파이크(S) 단백질은 S1과 S2 두 서브유닛으로 구성된 다기능 분자 기계입니다. S1이 숙주 수용체에 결합하고 S2가 막 융합을 매개합니다. 수용체 결합 도메인(RBD)은 193개 아미노산 길이로 인간 ACE2 수용체에 부착됩니다. ACE2는 폐, 동맥, 심장, 신장, 장 세포에 발현되며 안지오텐신 II를 안지오텐신 1-7로 전환하여 혈압을 조절하지만 바이러스 진입점 역할도 합니다.

천산갑 CoV와 SARS-CoV-2는 핵심 결합 잔기(LFQSNY)를 포함한 높은 보존된 RBD 서열을 공유합니다. 대조적으로 박쥐 SARS-CoV-2 RBD는 5개 핵심 결합 부위를 포함해 17개 잔기에서 차이가 나 실험적 확인 없이는 제한된 ACE2 상호작용을 시사합니다.

스파이크 단백질은 S1/S2 경계에 푸린 절단 부위(PRRARSV)를 포함하며, 이는 숙주 FURIN 프로테아제에 의해 인식됩니다. 이 모티프 획득은 인간 세포를 효율적으로 감염시키도록 바이러스를 가능하게 한 '기능 획득' 이벤트를 나타낼 수 있습니다. 이 절단 부위 표적화는 바이러스 진입 차단 치료 전략이 될 수 있습니다.

전반적으로 스파이크 단백질의 최적화된 RBD, 푸린 절단 모티프, 강한 ACE2 친화성은 박쥐와 천산갑 코로나바이러스 간 자연 선택과 재조합 사건을 시사합니다. 이러한 발견은 실험실 조작이 아닌 자연적 재조합을 통한 인수공통 기원을 지지합니다.

인간에게 SARS-CoV-2를 전파한 직접적 숙주

SARS-CoV-2 게놈은 박쥐 RaTG13과 천산갑 CoV 서열의 모자이크를 보여주며 재조합과 일치합니다. 정확한 중간 숙주(다른 천산갑 종이든 우한 수산시장에 있던 다른 야생 동물이든)를 식별하는 것은 열린 질문으로 남아 있습니다. 기원 규명은 미래 유출 사건과 글로벌 팬데믹 예방에 필수적입니다.

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