연구원들은 HIV-1 바이러스 핵이 세포핵에 어떻게 들어가는지 처음으로 자세히 보여주었습니다.

최근 획기적인 연구에서 과학자들은 HIV-1이 세포 핵 장벽을 어떻게 침투하는지 밝혀냈습니다. 이는 항바이러스 전략에 대한 접근 방식을 바꿀 수 있는 발견입니다. 다이아몬드(Diamond)의 eBIC 소장인 페이준 장(Peijun Zhang) 교수가 이끈 이 연구는 최첨단 저온 전자 현미경을 사용하여 핵 진입 과정의 HIV-1 바이러스 핵을 영상화했습니다. 이는 바이러스의 생명 주기에서 매우 어렵지만 중요한 단계입니다.

Nature Microbiology 에 게재된 이번 연구 결과는 영국 국립 전자 바이오 이미징 센터(eBIC)의 저온 전자 현미경(cryo-EM) 기술을 통해 가능했습니다. 옥스퍼드 대학교 장 교수 연구실의 연구진은 세포 자체를 파괴하지 않고 세포막을 투과성으로 만들기 위해 '세포 투과화(cell permeabilisation)'라는 기술을 사용했습니다. 연구진은 인간 세포에서 HIV 감염 과정을 시뮬레이션하여 세포핵에 박힌 약 1,500개의 바이러스 핵을 포획하는 데 성공했습니다.

이 연구는 HIV-1이 핵에 진입하는 데 있어서 성공 여부가 바이러스 핵의 모양과 유연성, 핵모공 복합체(NPC)의 적응성, CPSF6와 같은 숙주 요인에 달려 있다는 것을 보여주었습니다.

CPSF6는 HIV-1 감염의 초기 단계, 특히 바이러스가 핵으로 침입하여 숙주 유전체에 통합되는 과정에서 중요한 역할을 하는 숙주 세포 단백질입니다.

이전에는 핵공 복합체가 특정 분자만 통과시키는 단단하고 고정된 구조라고 여겨졌습니다. 그러나 이번 연구는 핵공이 훨씬 더 유연하여 HIV 입자(바이러스 핵)가 통과할 수 있도록 확장되고 모양을 바꿀 수 있다는 것을 보여주었습니다.

그러나 모든 바이러스 핵이 핵 안으로 들어가는 것은 아닙니다. 핵이 너무 약하거나 CPSF6 단백질과 상호작용할 수 없으면 핵공에 갇히거나 핵 밖에 남게 됩니다. 즉, 핵공은 단순한 수동적인 "문"이 아니라 어떤 바이러스가 핵 안으로 들어올지 결정하는 능동적인 역할을 합니다. 이는 HIV 감염과 바이러스가 우리 세포와 상호작용하는 방식에 대한 근본적으로 새로운 이해입니다.

인간면역결핍바이러스 1형(HIV-1)은 1981년 첫 발병 이후 인류 건강에 가장 심각한 위협 중 하나로 남아 있으며, 매년 4,200만 명 이상의 사망자와 100만 명 이상의 신규 감염을 유발하고 있습니다. 이러한 연구 결과는 HIV-1에 대한 이해를 증진시킬 뿐만 아니라, 복잡한 세포 과정을 밝히는 현장 구조 생물학의 힘을 보여줍니다.

이 연구는 HIV가 위기에 처한 상황을 시각화하고 잠재적으로 이를 막을 수 있는 방법을 이해하는 데 있어 중요한 돌파구를 제시합니다.