[분자생물학] 바이러스 (파지, 바이러스 종류와 특징)

바이러스 개요

바이러스는 살아있는 세포를 통해 생명활동을 하는 감염원으로, 단백질과 핵산으로 구성되어 있고,

수용체 매개 내포작용을 통해 세포 내로 침투하고, 디네인을 타고 핵 근처로 이동한 뒤 캡시드를 탈피합니다.

외피 바이러스는 외피에 당단백질(스파이크)을 가지고 있고, 출아법(조립 후 방출)으로 번식합니다.

노출 바이러스는 외피가 없으며 분해 효소로 번식합니다.

증식할 때 필요한 캡시드(유전물질을 감싸는 단백질)를 숙주의 리보솜을 이용해 합성합니다.

 

 

파지

파지는 세균을 숙주로 하는 바이러스이며, 독성 파지(ex : T1, T2, T4)와 온건성 파지(ex : 람다)가 있습니다.

 

독성 파지는 초기/후기 유전자 발현 단계가 구분되며, 용균성 생활사만 거칩니다.

초기에는 먼저 숙주의 시그마 인자를 비활성화시키고, 숙주의 유전체를 절편화시키는 효소를 만듭니다.

자기 증식에 필요한 효소(DNA 의존성 DNA Polymerase)를 합성하고, 후기 유전자 발현에 필요한 단백질을 합성합니다.

후기에는 초기에 합성한 효소 단백질로 자기 DNA를 발현하여 캡시딘과 리소자임을 합성한 뒤, 조립 후 방출합니다.

 

온건성 파지는 초기에 모두 발현하며, 용균성/용원성 생활사를 조절하며 거칩니다.

(용원성 생활사는 영양분과 O2가 부족한 환경에서, 숙주가 잘 증식한다면 같이 증식할 수 있다는 장점이 있습니다.)

세균 숙주의 성장이 느려서 Cro 단백질이 쌓이면, 용균 유전자의 프로모터를 활성화하고, (+ cI 억제)

세균 숙주이 성장이 빨라서 cI 단백질이 쌓이면, 용원 유전자의 프로모터를 활성화합니다. (+ Cro 억제)

+ 대장균 성장이 빨라도 오히려 cI 단백질의 양이 부족하면 용균성 생활사를 거칠 수 있습니다.

바이러스 분류

유전 물질에 따라 DS DNA, SS DNA, DS RNA, SS RNA(주형이 +/- 또는 역전사)로 분류할 수 있습니다.

 

DS DNA 바이러스의 아데노 바이러스는 외피가 없고, 헤르페스 바이러스는 숙주 세포의 핵막을 외피로 사용합니다.

 

SS RNA (+) 바이러스는 (+) RNA 가닥을 기반으로 (-) 가닥을 합성한 뒤, 다시 (+) 만들어서 단백질 합성하거나 (+) 가닥을 증폭시킵니다.

(-) 단일 가닥 RNA는 가공이 안 되어 리보솜 결합(= 단백질 합성)이 불가능해서 (+) 가닥을 다시 합성해야 합니다.

따라서 (-) 바이러스보다 복제를 더 많이 하므로 돌연변이가 많아서 백신 개발이 어렵습니다.

소변이는 RNA Polyermase가 교정수선 기능이 없어서 나타나는 돌연변이 때문에 발생합니다.

대변이는 바이러스 간 절편들이 섞여서 발생합니다.

- 코로나 바이러스는 외피의 스파이크 당단백질이 크고, RNA 바이러스 중 유전체 양이 가장 많습니다.

 

SS RNA (-) 바이러스는 (-) RNA 가닥을 기반으로 (+) 가닥을 합성한 뒤, 단백질을 합성하거나 (-) 가닥을 증폭시킵니다.

- 인플루엔자(= 오소믹소) 바이러스는 RNA Polymerase가 있으며, 캡시드가 핵산과 나선형 구조를 가집니다.

  외피에 Hemagglutinin(세포 외부의 시알산에 부착)과 Neuraminidase(시알산 분해하여 세포 침투)가 있습니다.

 

SS RNA 역전사(= 레트로) 바이러스는 보조 T 세포를 파괴하여 AIDS를 유발합니다.

- HIV 바이러스는 동일한 RNA 가닥 두 개, 역전사 효소, RNase(역전사 후 RNA만 제거), DNA 복제 효소가 있습니다.

  스파이크 gp120이 세포 원형질막의 CD4 수용체에 인식되며 침투합니다.

  역전사시켜 만든 cDNA가 숙주의 DNA에 삽입(치료 불가능)되며 잠복기 후 대체 가공됩니다.

 

+ 헤르페스를 제외한 예시의 바이러스들은 숙주 세포의 원형질막을 외피로 사용합니다.

+ 치료제 DNA : cyclovir(DNA Polymerase 억제), RNA (-) : ~mir(시알산 유사체), 레트로 : AZT(역전사 인산이에스테르결합 저해)