과학자들은 인간 세포에 침입하는 독감 바이러스를 실시간으로 포착합니다.

스위스와 일본의 연구팀은 이 바이러스가 어떻게 행동하는지 매우 면밀히 조사했습니다. 과학자들은 스스로 만든 현미경 접근법을 사용하여 페트리 접시에 있는 인간 세포의 외부 표면을 확대할 수 있습니다. 이 설정을 통해 그들은 인플루엔자 바이러스가 살아있는 세포에 침투하는 순간을 관찰하고, 실시간으로, 또렷한 세부사항을 볼 수 있게 되었습니다.

ETH Zurich의 분자의학 교수인 Yohei Yamauchi의 지시에 따라, 그룹은 예상치 못한 것을 발견했습니다. 인플루엔자 바이러스가 접근하는 동안 세포는 단순히 가만히 앉아 있지 않습니다. 대신에 그들은 그것을 붙잡기 위해 노력하는 것처럼 보입니다. “우리 몸 세포의 감염은 바이러스와 세포 사이의 춤과 같습니다”라고 Yamauchi는 말합니다.

세포 표면의 바이러스 서핑

비록 세포가 감염되어도 아무 것도 얻지 못하더라도 바이러스는 세포가 없이는 할 수 없는 일상적인 세포 흡수 시스템을 이용하기 때문에 상호 작용이 활발해 보입니다. 이 시스템은 일반적으로 호르몬, 콜레스테롤 또는 철분과 같은 필수 물질을 세포로 가져옵니다.

감염을 시작하려면 인플루엔자 바이러스가 세포 표면의 특정 분자에 부착됩니다. 이 과정은 멤브레인에서 서핑하는 것과 비슷합니다. 바이러스는 표면을 따라 이동하면서 이러한 수용체가 풍부한 부위에 도달할 때까지 분자 하나하나에 달라붙습니다. 많은 수용체가 나란히 있는 지점은 가장 효율적인 진입 경로를 제공합니다.

세포의 수용체가 바이러스가 부착되었음을 감지하면 막은 해당 지점에 작은 들여쓰기를 형성하기 시작합니다. 클라트린(clathrin)이라는 구조 단백질이 이 깊어지는 주머니를 형성하고 지지합니다. 주머니가 확장되면서 바이러스를 감싸고 소포를 형성합니다. 그런 다음 세포는 이 소포를 안쪽으로 끌어당겨서 외피가 용해되어 바이러스를 방출합니다.

이전 현미경이 부족했던 이유

감염의 이 중요한 순간을 연구하려는 이전의 시도는 이미지를 얻기 위해 세포를 파괴해야 하는 전자 현미경과 같은 방법에 의존했습니다. 결과적으로 그들은 단 한 순간만을 포착했습니다. 또 다른 일반적인 도구인 형광 현미경은 라이브 이미징을 제공하지만 공간 해상도가 낮습니다.

ViViD-AFM은 바이러스 침입을 밝혀줍니다

원자현미경(AFM)과 형광현미경을 융합한 새로운 방법을 바이러스 뷰 이중 공초점 및 AFM(ViViD-AFM)이라고 합니다. 이 결합된 접근 방식을 사용하면 바이러스가 세포에 들어갈 때 관련된 미세한 움직임을 추적할 수 있습니다.

이 도구를 사용하여 연구원들은 세포가 여러 진입 단계에서 바이러스를 돕는다는 것을 입증했습니다. 그들은 바이러스가 부착된 부위로 중요한 클라트린 단백질을 소환합니다. 그 시점의 막도 마치 바이러스를 붙잡으려는 것처럼 위쪽으로 밀려납니다. 바이러스가 표면에서 멀어지려고 하면 이러한 파도 같은 움직임은 더욱 심해집니다.

항바이러스 연구에 대한 시사점

ViViD-AFM을 사용하면 과학자들은 감염이 발생하는 동안 관찰할 수 있으므로 세포 배양에서 직접 항바이러스 약물 후보를 테스트할 수 있는 귀중한 방법을 제공합니다. 연구팀은 이 기술이 다른 바이러스나 심지어 백신 연구에도 적용될 수 있어 연구자들이 이러한 입자가 세포와 어떻게 상호 작용하는지 실시간으로 볼 수 있다고 지적했습니다.