COVID-19로 전세계가 사투를 벌리고 있는 가운데, 코로나19와 같은 RNA 바이러스가 우리 몸에 침입시 이를 이겨내는 면역체계에 있어 매우 중요한 조절 역할을 수행하는 ‘MARCH5’ 단백질의 기능을 규명한 연구가 발표됐다.

아주대학교 의과대학 생화학교실 조혜성 교수팀은 ‘MARCH5’ 단백질이 인체 내 선천성 면역반응을 조절하는 기능을 갖고 있음을 추가로 확인했다고 밝혔다.

우리 몸은 외부에서 바이러스가 침입하면, 즉각적으로 대응하여 면역물질인 ‘인터페론’과 ‘사이토카인’을 생산 및 분비하여, 침입한 바이러스의 증식을 억제하는 선천성 면역반응체계를 가동한다. 수많은 바이러스에 노출되어도 건강을 유지할 수 있는 것은 바로 이 때문이다.

좀더 자세히 살펴보면, 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 촉진한다.

RIG-I 단백질과 MAVS 단백질은 활성화되었을 때 단단한 다중체(oligomer)를 형성하는데 이는 싸이토카인 합성에 강력한 신호촉진자로 작용하지만, 지속적으로 활성화되었을 때는 인터페론과 싸이토카인을 지나치게 많이 생산하는 ‘싸이토카인 폭풍(cytokine storm)’을 유발할 수 있다. 싸이토카인 폭풍과 같은 과도한 면역반응이 지속되면 정상의 신체 조직을 심각하게 파괴하여 사망에 이르게 할 수 있다. 즉 우리 몸에 외부 바이러스 침입시 효과적으로 면역반응체계가 가동되는 것 뿐만 아니라 차단시키는 것이 반드시 필요하다.

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

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

반면 MARCH5가 결핍되면, 활성화된 RIG-I와 MAVS 복합체가 분해되지 않고 지속적으로 존재하여, RNA 바이러스 감염시 인터페론과 싸이토카인 생성이 현저히 증가하는 것을 발견하고 그 작용기전을 제시했다고 연구팀은 밝혔다.

바이러스는 DNA 바이러스와 RNA 바이러스로 나뉘며, RNA 바이러스는 유전 정보를 복제하는 과정에서 DNA 바이러스 보다 변이가 더 많아 백신이나 치료제 개발이 힘들다. COVID-19, 사스(SARS, Severe Acute Respiratory Syndrome)를 일으키는 코로나 바이러스(Corona Virus) 그리고 독감을 일으키는 인플루엔자 바이러스(Influenza Virus)가 RNA 바이러스에 속한다.

조혜성 교수는 “이번에 새롭게 규명한 MARCH5 단백질은 바이러스 감염시 면역물질인 인터페론과 사이토카인의 과도한 생성을 효율적으로 억제하는 매우 중요한 ‘타이머’ 역할을 수행한다는 것을 확인했다”고 밝혔다.

또 “이번 연구결과는 현재 코로나19와 같이 인류에 위협이 되고 있는 ‘신종·변종 바이러스 감염병의 대응 및 자가면역질환의 원인 규명을 위한 연구’에 도움이 될 수 있다‘는 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.