감염 초기 코로나19 항체치료제가 필요한 이유. ACE2 수용체
바이러스는 살아있는 세포 속에 들어가야만 증식을 할 수 있습니다. 코로나19 바이러스는 스파이크 단백질을 우리 몸의 세포막에 있는 ACE2 수용체와 결합시킨 후 세포 속으로 들어갑니다. 따라서, 코로나19 바이러스에 감염되면 ACE2 수용체의 숫자가 급격하게 줄어듭니다. ACE2는 산화제를 항산화제로 만드는 중요한 역할을 하기 때문에, ACE2가 없어진다는 것은 세포가 산화제에 노출된다는 것을 의미합니다. 감염 초기 코로나19 항체치료제가 필요한 이유입니다. 이 포스팅이 이러한 메커니즘을 이해하는데 도움이 되길 바랍니다.
글의 순서
코로나19 바이러스가 ACE2 수용체에 붙어 세포로 침투하는 과정
ACE2는 안지오텐신2를 항산화제로 …
ACE2가 세포막에서 없어지면
감염 초기 코로나19 항체치료제가 필요한 이유
건강 상식 : 혈압조절과 안지오텐신 II
코로나19 바이러스가 ACE2 수용체에 붙어 세포로 침투하는 과정
‘세포 침투의 열쇠. 코로나19 스파이크 단백질’이라는 포스팅에서 코로나19 바이러스가 우리 몸의 세포 안으로 들어가는 과정을 아래와 같이 3단계로 요약한 적이 있습니다.
(1) 코로나19 바이러스가 우리 몸의 세포막과 가까워진다.
(2) 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질이 세포막의 ACE2 수용체에 달라붙는다.
(3) 세포막의 ACE2 수용체에 붙은 채로 바이러스는 세포막에 직접 융합되어 세포 속으로 풍덩 빠지듯이 들어간다.
그런데, (2)단계와 (3)단계 사이에 좀더 복잡한 과정이 들어 있습니다. 지금부터는 그 과정을 살펴보겠습니다.
코로나19 스파이크 단백질을 확대해서 보면, 마치 나무처럼 생겼습니다. 공 모양의 세포막에 붙어있는 스파이크는 마치 나무가 바이러스 표면에 뿌리를 박고 있는 것처럼 보입니다. ACE2 수용체와 결합하는 스파이크 단백질의 수용체 결합 부위(RBD, Receptor Binding Domain)는 나뭇잎과 나뭇가지로 비유할 수 있습니다. 코로나19 바이러스를 보호하고 있는 나뭇잎 부분이 ACE2 수용체에 붙으면, 이파리들이 잘려지게 됩니다. 그래서 남아있는 나뭇가지 부분이 우리의 세포막을 뚫고 들어가면, 바이러스의 껍데기와 우리 몸의 세포막이 붙어 융합되는 것입니다.
※ ACE : 안지오텐신 전환효소(Angiotensin Converting Enzyme)
※ RBD : 수용체 결합 부위(Receptor Binding Domain)
ACE2 수용체는 안지오텐신 II를 항산화제로 …
코로나19 바이러스가 ACE2 수용체에 붙어 세포속으로 들어가면, 세포막에 있던 ACE2 효소의 수는 급격하게 줄어들게 됩니다. 세포막에 있던 ACE2 효소가 없어진다면 어떤 일이 벌어질까요? ACE2는 위험한 물질인 안지오텐신2를 이로운 물질로 바꾸는 작용을 합니다. 따라서, ACE2 효소가 없어진다면 위험한 물질인 안지오텐신 II 에 우리의 세포가 노출됩니다.
ACE2 수용체가 세포막에서 없어지면
안지오텐신2는 혈압을 조절하는 중요한 물질입니다만, 일종의 산화제입니다. 세포가 안지오텐신2 에 의해 스트레스를 받습니다. 세포를 계속 자극하면 세포가 죽어버립니다. 폐의 세포가 죽은 경우를 폐섬유화 되었다고 말합니다. 혈관도 마찬가지이며, 심장의 경우 허혈성 심장 근육질환에까지 이르게 됩니다.
감염 초기 코로나19 항체치료제가 필요한 이유
‘코로나19 바이러스 치료제의 원리. 혈장치료제, 항체치료제 비교’라는 포스팅에서 항체치료제 개발의 세계적인 추세가 단클론항체를 이용하는 것이라고 말씀드린 바 있습니다. 단클론항체는 항원-항체 반응이 일어날 때 항원의 특정 부위에만 결합하게 됩니다. 코로나19의 경우에는 이 특정 부위가 바로 스파이크 단백질과 ACE2 수용체가 결합하는 부위입니다.
항체치료제는 코로나19 바이러스츼 스파이크 단백질이 ACE2 수용체에 결합하는 것을 막습니다. 그러므로, 바이러스가 세포속으로 들어가지 못합니다. 세포 속으로 들어가지 못하므로, 바이러스는 증식할 수 없습니다. 더 중요한 것은 바로 ACE2 수용체가 없어지는 것을 방지한다는 것입니다. 결과적으로 안지오텐신2가 세포를 산화시키고 죽이는 것을 막을 수 있습니다.
이로부터, 코로나19 항체치료제가 왜 바이러스 감염 초기에 중요한 것인지, 초기에 투약했을 경우 중증으로 발전하는 것을 어떻게 막을 수 있는지를 알 수 있습니다.
건강 상식 : 혈압조절과 안지오텐신 II
(1) 안지오텐신2 단백질이 만들어지는 과정
안지오텐신에 레닌이 작용해서 안지오텐신1 이 만들어진다고 말씀드렸는데요. 레닌은 신장에 있는 단백질 분해효소 중 하나입니다. 혈압이 떨어지면 신장으로 가는 혈류량이 감소하게 됩니다. 신장에서는 이것을 감지해서 레닌(renin)이라는 효소를 분비합니다.
간에 있는 안지지오텐시노젠이라는 단백질은 신장에서 나온 레닌에 의해 안지오텐신 I 이라는 단백질로 바뀝니다. 안지오텐신 I 은 폐에서 ACE 효소에 의해 안지오텐신 II 가 됩니다. 이 안시오텐신 II 가 바로 우리 몸에서 혈압을 올리는 기능을 하는 단백질입니다.
(2) 혈압 상승 메커니즘 : 레닌-안지오텐신-알도스테론 시스템
안지오텐신 II 가 혈압을 올리는 방법은 혈관을 수축시키고, 피의 양을 증가시키는 것입니다. 안지오텐신 II 는 신장 밑에 있는 내분비 샘인 부신피질을 자극해서 알도스테론이라는 호르몬을 만듭니다. 알도스테론은 신장으로 가서 나트륨의 재흡수를 증가시킵니다. 이 과정으로 혈중 나트륨 농도가 올라가게 됩니다. 혈중 나트륨 농도가 능가하면 삼투압 작용에 의해 혈액의 양이 증가합니다. 그러면 결국 신장으로 가는 혈류량이 증가하게 되는 것입니다. 혈류량이 증가하면 혈압이 상승합니다. 신장에서는 이를 감지하고 레닌 효소를 더 이상 분비하지 않게 됩니다.
▶ 안지오텐신 II 가 부신피질 자극 → 알도스테론 → 나트륨의 재흡수 → 혈중 나트륨 농도 증가 → 혈액량 증가 → 신장으로 가는 혈류량 증가 → 혈압상승
마치며 …
이 포스팅에서는 감염 초기 코로나19 항체치료제가 필요한 이유를 ACE2 수용체를 통해 알아보았습니다. ACE2를 보다가 ACE의 A에 해당하는 안지오텐신이라는 단백질까지 자연스럽게 접하게 되었습니다.
코로나19 바이러스에 감염되면 바이러스가 세포 속으로 들어갈 때, ACE2 수용체와 결합해야 하므로, ACE2 수용체의 숫자가 급격하게 줄어듭니다. ACE2 는 산화제를 항산화제로 만드는 중요한 역할을 하기 때문에, ACE2가 없어진다는 것은 세포에 손상이 생기거나 세포가 죽을 수도 있다는 것을 의미합니다. 그렇기 때문에 ACE2 수용체를 지키기 위해서는 바이러스의 스파이크 단백질을 항체로 묶어두는 것이 필요합니다. 코로나19 바이러스의 항체치료제가 감염 초기부터 필요한 이유입니다.
더불어서, 우리 몸에서 혈압을 올려주는 안지오텐신 II가 만들어지는 과정, 그리고 혈압을 조절하는 레닌-안지오텐신-알도스테론 시스템까지 알아보았습니다.
이 포스팅이 넘쳐나는 코로나19 바이러스 뉴스, 특히 항체치료제 뉴스를 이해하는 데 도움이 되길 바랍니다.
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3. 코로나19 바이러스 치료제의 원리. 혈장치료제, 항체치료제 비교
참고자료
[1] 제41강:ACE2를 공격하는 코로나 바이러스에 걸렸더니, DR. Ezra Hangjun Jang 장항준 내과TV
[2] Muthiah Vaduganathan, M.D., M.P.H., Orly Vardeny, Pharm.D., Thomas Michel, M.D., Ph.D., John J.V. McMurray, M.D., Marc A. Pfeffer, M.D., Ph.D., and Scott D. Solomon, M.D.(2020), “Renin–Angiotensin–Aldosterone System Inhibitors in Patients with Covid-19“ N Engl J Med 2020; 382:1653-1659.
[3] [네이버 지식백과] 안지오텐신 [angiotensin] (영양학사전, 1998. 3. 15., 채범석, 김을상)
[4] [네이버 지식백과] 알도스테론 [aldosterone] (동물학백과)