고해상도 이미징으로 HTLV 바이러스 구조 규명, 암 치료 가능성 열려
연구진이 cryo-EM/ET 이미징을 사용해 HTLV 캡시드 단백질 구조를 분석하여 바이러스 조립 방식과 성인 T세포 백혈병/림프종 치료 표적에 대한 통찰을 얻었다. 이 연구는 바이러스가 어떻게 조립되고 복제되는지 처음으로 확인했으며, HIV 치료제와 유사한 약물 설계에 활용될 수 있는 발견을 했다. 현재 HTLV 감염에 대한 승인된 치료제가 없는 상황에서 이 연구는 중요한 필요를 해결한다.
미네소타 대학교 치과대학과 메이슨 암 센터의 새로운 연구가 혈액암을 일으키는 인간 바이러스의 구조에 대한 중요한 통찰을 제공하고 있다. 연구팀은 성인 T세포 백혈병/림프종을 일으키고 HIV와 관련된 인간 레트로바이러스인 인간 T세포 백혈병 바이러스(HTLV)를 고해상도 이미징 기술을 사용해 분석하여 치료가 성공할 수 있는 지점을 밝혀냈다.
연구진은 극저온으로 샘플을 급속 냉각한 후 이미징하여 세포 구조의 고해상도 3D 이미지를 생성하는 이미징 기술인 극저온 투과 전자 현미경 및 단층촬영(cryo-EM/ET)을 사용해 HTLV 캡시드 단백질을 조사했다. 캡시드 단백질은 바이러스를 둘러싸고 유전 물질을 보호하며 분자 조립에서 중요한 역할을 하는 껍질이다. 이는 연구진이 최근 이 방법으로 HIV 치료에 성공적으로 사용했기 때문에 HTLV 치료에 유망한 표적이다.
cryo-EM/ET 과정을 사용해 연구진은 캡시드 단백질의 구조를 성공적으로 연구할 수 있었는데, 이는 구조 기반 약물 설계 개발에 도움이 되는 강력한 도구다. 연구진은 처음으로 바이러스가 어떻게 조립되고 복제되는지 확인할 수 있었다. 한 예로 연구진은 캡시드 단백질과 바이러스 외층 사이의 거리를 측정하여 캡시드 단백질이 바이러스 입자 내에서 어떻게 분포하는지에 대한 정보를 얻었다.
연구팀은 HIV 입자 구성에 필요한 특정 음전하 분자가 HTLV 치료에도 사용될 수 있지만 필수는 아니라는 사실을 발견했다. 이는 연구용 약물이 HIV에 결합하는 위치이기 때문에 약물 설계에 도움이 될 수 있다.
"이러한 고해상도 이미지는 HTLV 감염성이 세포와의 연관성과 강하게 상관관계가 있는 이유를 이해하는 데 유용할 것이며, 바이러스 확산이 직접적인 세포 간 접촉을 통해 발생하는 곳을 이해하는 데 도움이 될 것이다"라고 분자 바이러스학 연구소 소장은 말했다. "이는 이 분야의 오랜 질문으로 남아 있으며 HTLV 감염 치료 설계를 안내하는 데 도움이 될 수 있다. 현재 그러한 승인된 치료제가 없다는 점을 고려할 때 매우 중요한 과제다."
연구팀은 HTLV 캡시드 단백질이 바이러스 입자 구축을 어떻게 돕는지 연구하고 항바이러스 약물과 같은 치료제가 이 과정을 방해하도록 유도될 수 있는 방법을 확인하기 위한 추가 연구를 수행할 계획이다. 미네소타 대학교 연구팀은 이 연구에서 델라웨어 대학교와 중앙 플로리다 대학교 연구자들과 협력했다. 이 연구 결과는 최근 Nature Communications에 발표되었다.