신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)으로 전세계가 사투를 벌이고 있는 가운데, 코로나19와 같은 RNA 바이러스 침입 시 면역체계의 중요 조절 역할을 수행하는 ‘MARCH5’ 단백질 기능을 규명한 연구가 발표돼 주목된다.

아주의대 생화학교실 조혜성 교수팀은 MARCH5 단백질이 인체 내 선천성 면역반응을 조절하는 기능을 갖고 있음을 추가로 확인했다.

우리 몸은 외부에서 바이러스가 침입하면 즉각 대응해 면역물질인 ‘인터페론’과 ‘사이토카인’을 생산 및 분비해 침입한 바이러스의 증식을 억제하는 선천성 면역반응체계를 가동한다. 수많은 바이러스에 노출돼도 건강을 유지할 수 있는 것은 바로 이 때문이다.

세포에 침입한 외부 바이러스의 RNA 게놈을 인지한 RIG-I 단백질이 활성화되고 이러한 활성화가 다시 미토콘드리아 외막에 존재하는 MAVS(Mitochondrial AntiViral Signaling) 단백질을 활성화시킴으로써 인터페론과 싸이토카인의 생산을 촉진하는 것이다.

RIG-I 단백질과 MAVS 단백질은 활성화됐을 때 단단한 다중체(oligomer)를 형성하는데 이는 싸이토카인 합성에 강력한 신호촉진자로 작용하지만 지속적으로 활성화됐을 때는 인터페론과 싸이토카인을 지나치게 많이 생산하는 ‘싸이토카인 폭풍(cytokine storm)’을 유발할 수 있다.

싸이토카인 폭풍과 같은 과도한 면역반응이 지속되면 정상의 신체 조직을 심각하게 파괴해 사망에 이르게 할 수 있다. 즉, 우리 몸에 외부 바이러스 침입 시 효과적으로 면역반응체계가 가동되는 것 뿐만 아니라 차단시키는 것이 반드시 필요하다.

연구팀에 따르면 바이러스 감염으로 RIG-I와 MAVS가 활성화됐을 때 MARCH5 단백질이 활성화된 MAVS 뿐만 아니라 RIG-I 활성복합체를 선택적으로 인지함과 동시에 분해시킴으로써 과도한 인터페론의 생성을 효율적으로 억제하는 것을 규명했다.

MARCH5 단백질은 활성화된 RIG-I와 MAVS 복합체에 각각 유비퀴틴이란 단백질을 접합시켜 표시하고 접합된 RIG-I와 MAVS 복합체는 단백질분해효소복합체(프로테아좀, proteasome)로 이동해 단백질 분해효소들에 의해 분해된다. 유비퀴틴은 아미노산 76개로 구성된 단백질이다.

반면 MARCH5가 결핍되면 활성화된 RIG-I와 MAVS 복합체가 분해되지 않고 지속적으로 존재해 RNA 바이러스 감염 시 인터페론과 싸이토카인 생성이 현저히 증가한다. 연구팀은 그 그 작용기전을 제시했다.

바이러스는 DNA 바이러스와 RNA 바이러스로 나뉘며 RNA 바이러스는 유전 정보를 복제하는 과정에서 DNA 바이러스 보다 변이가 더 많아 백신이나 치료제 개발이 힘들다.

코로나19, 사스(SARS, Severe Acute Respiratory Syndrome)를 일으키는 코로나 바이러스(Corona Virus), 그리고 독감을 일으키는 인플루엔자 바이러스(Influenza Virus)가 RNA 바이러스에 속한다.

조 교수는 “이번에 새롭게 규명한 MARCH5 단백질은 바이러스 감염 시 면역물질인 인터페론과 사이토카인의 과도한 생성을 효율적으로 억제하는 매우 중요한 타이머 역할을 수행한다는 것을 확인했다”고 밝혔다.

조 교수는 “이번 연구결과는 현재 코로나19와 같이 인류에 위협이 되고 있는 신종·변종 바이러스 감염병의 대응 및 자가면역질환의 원인 규명을 위한 연구에 도움이 될 수 있다는 점에서 의의가 있다”고 덧붙였다.

한편 이번 연구결과는 2015년 세계적 학술지 Nature Communications에 게재한데 이어 2020년 3월 국제학술지 Cellular Signalling에 ‘Dual targeting of RIG-I and MAVS by MARCH5 mitochondria ubiquitin ligase in innate immunity(선천성 면역에서 MARCH5 미토콘드리아 유비퀴틴 리가제에 의한 RIG-I 및 MAVS의 이중 표적화)’란 제목으로 게재됐다.