돼지델타코로나바이러스(PDCoV)는 신종 돼지 장염 바이러스로 신생 자돈에 심각한 융모 위축을 포함한 장 병변과 설사를 유도하여 심한 경우에는 폐사에 이르게 하는 병원체이다. 돼지델타코로나바이러스는 Nidovirales 목(order), Coronaviridae 과(family), Deltacoronavirus 속(genus)에 속하며, 약 25.4-kb의 양성 단일 가닥 RNA를 유전체로 가진다. 2014년, 국내에 처음 유입된 것으로 확인된 돼지델타코로나바이러스는 앞으로의 양돈 산업에 큰 피해를 줄 것으로 판단되고 있다. 바이러스성 질병의 적절한 예방 및 통제 그리고 효과적인 백신 개발을 위해 바이러스-숙주 상호작용, 바이러스의 병원성, 바이러스의 복제 기전 및 바이러스 단백질의 분자 구조학적 역할 등에 대한 기초적인 이해가 선행되어야 한다.
돼지델타코로나바이러스는 5′ 말단의 캡 구조와 3′ 말단의 폴리아데닐레이티드 테일을 가지며, 바이러스 유전체의 3분의 2는 ORF1a와 ORF1b로 구성되는데, 이는 바이러스의 replication에 관여하는 역할을 하는 비구조(nonstructural) 단백질이다. 나머지 3분의 1은 구조(structural) 단백질인 spike (S), envelope (E), membrane (M), nucleocapsid (N) 그리고 악세사리(accessory) 단백질인 NS6, NS7, NS7a로 구성된다. 돼지델타코로나바이러스의 유전체 내에서 NS6 유전자는 M과 N 사이에 위치하고, NS7은 N 안에 존재한다. NS7a의 경우에는 NS7의 3′ 말단 100개의 아미노산 잔기와 동일하다.
코로나바이러스의 genus-specific 한 단백질인 악세사리 단백질은 in vitro 상에서 바이러스 복제에는 큰 영향을 미치지 않지만, 최근에 다양한 연구들을 통해 in vivo 상에서 바이러스가 면역 기능을 조절하고 병원성을 나타내는 데 관여한다고 밝혀졌다. 돼지델타코로나바이러스는 NS6, NS7 그리고 NS7a 이렇게 3개의 악세사리 단백질을 암호화한다. 하지만 NS7 단백질이 돼지델타코로나바이러스의 복제, 병원성 그리고 면역 조절에서는 어떤 생물학적 역할을 하는지는 확인되지 않았다.
돼지델타코로나바이러스 악세사리 단백질의 생물학적 특징을 이해하기 위한 첫걸음으로 돼지델타코로나바이러스의 NS7 단백질을 지속적으로 발현하는 cell line을 만들어 바이러스 복제에 대한 NS7의 기능학적 특징을 연구하였다. 공초점현미경과 subcellular fractionation을 통해 NS7 단백질이 미토콘드리아에 광범위하게 위치하는 것을 알아냈다. 이후, 프로테오믹스 분석을 통해 돼지델타코로나바이러스의 NS7 단백질을 발현하는 세포에서 숙주 단백질 발현의 역학을 평가하였다. 고해상도 2D 겔 전기영동에서 전체 1,230 ± 33 단백질 스팟 중 control normal PK 세포와 비교했을 때, 48개의 단백질 스팟이 NS7의 발현으로 인해 영향을 받는 것을 확인하였다. 이 중 2개의 up-regulated 그리고 5개의 down-regulated 단백질 스팟, 이렇게 7개의 단백질이 통계학적으로 큰 유의성을 나타냈다. NS7의 발현으로 영향을 받은 단백질은 세포골격 네트워크와 세포 커뮤니케이션, 신진대사, 그리고 단백질 생합성과 같은 다양한 세포 과정에 관여하는 기능적 그룹으로 확인되었다.
다양한 바이러스들은 액틴 조절 기작을 통해 세포 안으로 들어오는 과정을 이롭게 한다. 앞서 확인된 7개의 단백질 스팟 중에서, α-actinin-4 (ACTN4) 단백질의 상당한 수준의 down-regulation이 NS7 단백질 발현 세포와 돼지델타코로나바이러스 감염 세포에서 확인되었다. 본 연구에서는, 바이러스의 감염과 복제를 이롭게 하는 기작 중 하나인 cytoskeletal organization의 조절에 액틴 결합 단백질인 ACTN4가 관련이 있다고 보게 되었다. 또한, 바이러스는 host antiviral defense를 피해 자신의 복제를 이롭게 하는데, 다른 연구에서 ACTN4가 NF-kB와 binding 하여 NF-kB를 활성화한다는 것이 확인되었다. 따라서, 돼지델타코로나바이러스의 NS7이 ACTN4를 조절하여 NF-kB 경로를 방해함으로써 면역 관련 cytokine 그리고 chemokine을 억제할 수 있게 해주는 역할과 관계가 있을 것으로 판단된다.
이러한 연구를 통해 돼지델타코로나바이러스 감염 동안 악세사리 단백질에 대한 숙주 세포의 특정 반응을 이해하는데 있어서 통찰력을 제공해 주고, 바이러스와 숙주 간의 상호작용 메커니즘을 이해하는데 중요한 기초 자료로 활용이 될 것이다.

Porcine deltacoronavirus (PDCoV) is an emerging swine enteric coronavirus which causes diarrhea in neonatal piglets. Like other coronaviruses, PDCoV encodes at least three accessory or species-specific proteins; however, the biological roles of these proteins in PDCoV replication remain undetermined. As a first step toward understanding the biology of the PDCoV accessory proteins, we established a stable porcine cell line constitutively expressing the PDCoV NS7 protein to investigate the functional characteristics of NS7 for viral replication. Confocal microscopy and subcellular fractionation revealed that the NS7 protein was extensively distributed in the mitochondria. Proteomic analysis was then conducted to assess the expression dynamics of the host proteins in the PDCoV NS7-expressing cells. High-resolution 2-dimensional gel electrophoresis initially identified a total of 48 protein spots which were to be differentially expressed in the presence of NS7. Of these spots, seven protein spots showed a statistically significant alteration, including two up-regulated and five down-regulated protein spots, and were picked for subsequent protein identification. The affected cellular proteins identified in this study were classified into functional groups involved in various cellular processes such as cytoskeleton networks and cell communication, metabolism, and protein biosynthesis. A substantial down-regulation of α-actinin-4 was confirmed in NS7-expressing and PDCoV-infected cells. These proteomic data will provide insights into the understanding of specific cellular responses to the accessory protein during PDCoV infection.