UC 리버사이드(UC Riverside) 생물공학 팀이 세포에서 복제하는 데 필요한 인간 단백질에 접근하는 인플루엔자 바이러스의 한 변종을 차단하는 방법을 발견했다. 그리고 이 발견은 독감을 치료하는 매우 효과적인 방법으로 이어질 수 있으며 코로나19와 같은 다른 호흡기 바이러스에도 적용될 수 있다.
매년 독감은 수억 명의 사람들에게 발생하고 전 세계적으로 수십만 명의 목숨을 앗아가는데 그 희생자들은 인구의 가장 어리거나 나이 많은 구성원들이다. 질병 통제 예방 센터(Centers for Disease Control and Prevention)는 미국에서만 독감으로 인해 매년 1만 2천 명에서 5만 명이 사망하는 것으로 추산하고 있다.
독감 백신은 바이러스가 인체 내에 침투했을 때 바이러스를 인식하고 공격하는 방법을 신체의 면역 체계에 가르치는 방식으로 작동한다. 하지만 과학자들은 독감 백신을 아직 완전히 이해하지는 못하고 있어 이 방식이 항상 효과적인 것은 아니다. 이것은 면역 체계와 바이러스 돌연변이의 복잡성과 관련이 있을 수 있다.
그런데 ‘바이러스(Viruses)’ 저널에 발표된 새로운 연구는 바이러스를 막기 위해 면역 체계에 의존하지 않는다.
바이러스가 사람을 아프게 하려면 인체의 세포를 감염시켜야 하는데, 그곳에서 복제를 하여 더 많은 세포를 감염시킨다. UC 리버사이드 연구원들은 인류에게 가장 흔한 두 가지 유형의 독감 바이러스 ‘인플루엔자 A’와 ‘인플루엔자 B’가 세포에서 증식한 다음 더 많은 세포를 감염시키기 위해 고유한 인간 단백질을 필요로 하다는 것을 발견했다.
현재의 작업은 이 필요한 단백질을 차단하여 ‘인플루엔자 B 바이러스’의 복제를 방지하는 방법을 확인했다. 단백질이 없으면 바이러스 복제가 세포에서 완전히 차단된다.
‘인플루엔자 B 바이러스’는 M1이라는 유전자를 변형하기 위해 소위 수모화(SUMOylation)로 불리는 인간 세포 과정(cellular process)을 사용하는데, M1은 인플루엔자 바이러스 수명 주기에서 여러 역할을 수행한다. 수모화는 수명이 다한 단백질에 달라붙어 단백질 분해 과정에 참여하는 인체 내 단백질인 작은 유비퀴틴(ubiquitin)과 같은 변경유전자(modifier) 혹은 수모 단백질이 다른 단백질에 부착 및 분리되어 생화학적 활성과 기능을 변경할 때 발생한다.
연구팀의 실험에 따르면 ‘STE025’라는 수모화 억제제가 B형 인플루엔자 바이러스 복제를 완전히 차단할 수 있다.
수모화 억제제로 처리된 B형 인플루엔자 바이러스는 M1 단백질에 있어 수모화 부족으로 인간 세포에서 복제를 할 수가 없었다. ‘인플루엔자 A’는 또한 수모화 단백질을 가지고 있기 때문에 수모화 억제제에 취약할 수 있다.
‘인플루엔자 B’의 수모화 의존성을 완전히 이해하려면 더 많은 연구가 필요하지만 STE025가 수모화를 억제하고 독감 바이러스 복제를 방지한다는 발견은 과학이 우리를 독감으로부터 영원히 벗어나게 하는 데 한 걸음 더 가까이 다가갈 수 있도록 한다.
[GT] Human SUMOylation Pathway Is Critical for Influenza B Virus
A team of UC Riverside bioengineers has just found a way to block one strain of the influenza virus from accessing a human protein it needs to replicate in cells. And this discovery could lead to highly effective ways to treat the flu and could also apply to other respiratory viruses, such as Covid-19.
Each year the flu is miserable for hundreds of millions of people and it kills hundreds of thousands worldwide. Often the youngest and oldest members of a population suffer the most. The Centers for Disease Control and Prevention estimates that, just in the United States, the flu causes 12,000 to 50,000 deaths.
Flu vaccines, which work by teaching the body’s immune system how to recognize and attack the virus when it enters the body, are not always effective for reasons scientists don’t yet fully understand. This is likely related to the complexities of the immune system and viral mutations.
The new research, published in the journal Viruses, does not rely on the immune system to stop the virus.
In order to make a person sick, the influenza virus has to infect cells in the body, where it replicates and infects more cells. The UC Riverside researchers previously discovered that the two most common types of flu virus, Influenza A and Influenza B, require a unique human protein to proliferate in cells and then infect more cells.
The current work has identified a way to prevent Influenza B virus replication by blocking this necessary protein. Without the protein, virus amplification is blocked completely in cells.
The Influenza B virus uses a human cellular process called SUMOylation to modify a gene called M1, which plays multiple roles in the influenza viral life cycle. SUMOylation occurs when small ubiquitin-like modifier, or SUMO, proteins attach to and detach from other proteins to change their biochemical activities and functions.
The team’s experiments found that a SUMOylation inhibitor called STE025 can completely block Influenza B virus replication.
The Influenza B virus treated with the SUMOyaltion inhibitor showed lack of SUMOylation on the M1 protein and was incapable of replicating in human cells. Influenza A also has SUMOylated proteins and could be susceptible to the SUMOyaltion inhibitor as well.
Though more work is needed for a thorough understanding of Influenza B’s dependence on SUMOylation, the finding that STE025 inhibits SUMOylation and prevents flu virus replication brings science one big step closer to making us flu free forever.
