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- 새로운 현미경 기술로 인플루엔자 바이러스의 진입 경로 밝혀
- 세포는 단순히 감염을 수동적으로 견디는 것이 아니라, 바이러스 흡수를 적극적으로 촉진
- 세포는 이 진입 메커니즘을 이용 호르몬, 콜레스테롤, 철분 등 신진대사에 필수적인 온갖 물질을 적극적으로 흡수

독감 바이러스가 세포에 침투하는 방식
새로운 현미경 기술로 인플루엔자 바이러스의 진입 경로 밝혀

범죄 현장, 세포 표면:
최초로 독감 바이러스가 인체 세포에 침투하는 과정을 현미경으로 생생하게 관찰됐다. 연구 결과에 따르면, 세포는 단순히 감염을 수동적으로 견디는 것이 아니라, 바이러스의 흡수를 적극적으로 촉진한다. 즉, 바이러스를 포획한 후 세포막 소포를 통해 세포 내부로 운반한다. 그 이유는 독감 바이러스가 세포보다 더 교묘하게 침투하기 때문이다. 이러한 발견은 새로운 항바이러스 치료법 개발에 도움이 될 수 있다. 

 

발열, 몸살, 콧물 - 특히 겨울철에는 독감이 만연하여 전형적인 계절성 독감 유행을 유발한다. 이 시기에 인플루엔자 바이러스는 우리가 호흡하는 공기 중의 비말을 통해 인체에 쉽게 침투하여 호흡기 세포를 감염시킬 수 있다. 그러나 독감 바이러스가 세포에 정확히 어떻게 부착하여 증식하는지 이전에는 밝혀지지 않았다.

감염 중 인플루엔자 바이러스 포획

취리히 연방공과대학교(ETH Zurich)의 요헤이 야마우치(Yohei Yamauchi)가 이끄는 연구진은 이 현상을 더욱 자세히 조사했다. 그들은 원자간력 현미경과 형광 현미경을 결합한 새로운 현미경법을 개발했다. 이 현미경법을 통해 인체 세포 표면을 거의 원자 수준까지 확대하여 생생하고 매우 상세하게 관찰할 수 있게 되었다. 이 기술을 사용하여 과학자들은 인플루엔자 A 바이러스가 살아있는 세포에 침투하는 방식을 처음으로 관찰했다. 

 

▲ MDCK 세포에서 IAV 세포 진입 연구를 위한 바이러스 뷰 AFM 구축. (A) 액체 배지에서 형태학적 및 형광 이미징을 동시에 보여주는 바이러스 뷰 듀얼 공초점 및 AFM(ViViD-AFM)의 개략도. 바이러스 뷰 AFM의 캔틸레버는 살아있는 세포와 바이러스 입자의 표면을 스캔하여 형태학적 이미지를 제공하고, 공초점 현미경은 형광 신호를 검출한다. (출처:Enhanced visualization of influenza A virus entry into living cells using virus-view atomic force microscopy / PNAS / September 18, 2025)

그들은 놀라운 발견을 했다. 숙주 세포는 단순히 독감 바이러스의 수동적인 공격을 받는 것이 아니라, 적극적으로 바이러스를 포획한다. 야마우치는 "우리 몸의 세포 감염은 바이러스와 세포 사이의 춤과 같다"고 설명했다. 바이러스 외피의 이동성 단백질은 세포의 다양한 세포막 구성 요소와 느슨하게 상호 작용하며, 이 구성 요소들은 바이러스를 포획하기 위해 파도처럼 반복적으로 재배열되고 이동한다. 이는 생방송 기록에서 드러났다.

▲ 세포는 인플루엔자 바이러스를 포획하고 섭취하는 데 적극적으로 도움을 준다. 사진에는 세포가 표시되어 있고, 이미지 중앙에는 바이러스가 그려져 있다. © Emma Hyde/ ETH Zurich

바이러스는 자연 침입 메커니즘을 장악한다.

세포는 감염 과정에 적극적으로 참여함으로써 어떠한 이득도 얻지 못한다. 오히려 그 반대다. 그렇다면 왜 그들은 이런 일을 할까요? 연구팀의 설명에 따르면, 우리 세포로 들어가는 입구는 사실 바이러스를 위한 것이 아니다. 세포는 이 진입 메커니즘을 이용하여 호르몬, 콜레스테롤, 철분 등 신진대사에 필수적인 온갖 물질을 적극적으로 흡수한다.

영양소와 마찬가지로 인플루엔자 바이러스도 세포 표면의 특정 수용체 ​​분자에 부착하다. 세포는 이 신호를 인식하고 세포막에 움푹 들어간 부분을 진입점으로 삼는다. 그런 다음 부착된 물질을 세포막 소포에 넣어 세포 내부로 운반한다. 세포 내부에서 운반막이 용해되면서 영양소나 바이러스가 방출된다.

▲ 인플루엔자 바이러스는 세포 표면의 막 구성 요소에 부착합니다. 나머지는 세포가 스스로 처리한다. © nopparit/iStock

이 과정을 세포내포작용이라고 하며, 아군이든 적군이든 적절한 크기의 모든 물질에 작용한다. 인플루엔자 바이러스는 크기가 충분히 작으며 진화 과정에서 적절한 수용체에 결합하도록 적응해 왔다. 이를 통해 바이러스는 어떤 의미에서는 우리 세포를 속일 수 있다.

감염 연구에 유용한 도구

이러한 연구 결과는 새로운 현미경 기술을 사용하여 새로운 항바이러스제를 개발하고 세포 배양에서 실시간으로 효과를 시험하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 이 방법을 사용하면 엔도사이토시스 감염 또는 백신 투여 중 다른 바이러스의 행동도 더욱 면밀히 조사할 수 있다.

참고: PNAS, 2025; doi: 10.1073/p
출처: ETH(Eidgenössische Technische Hochschule Zürich)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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