제6장 바이러스란 무엇인가?.

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1 제6장 바이러스란 무엇인가?

2 6.1 바이러스에 대한 연구 천연두와 소아마비 같은 바이러스성 전염병이 사람 간에는 분명히 일어나는 것은 알았지만 그 원인균인 바이러스는 오랫동안 알지 못했다. 1890년대 담배의 질병이 담배모자이크 바이러스에 의한 것임을 최초로 밝힘

3 6.2 생물계에서 바이러스의 위치 바이러스는 세균, 조류, 진균류, 원생동물, 식물 및 동물 등 모든 종류의 세포를 감염
바이러스는 살아있는 생명체인가? 바이러스의 독특한 생물학적 특성은 무엇인가? 그렇게 작고, 단순하고, 보잘 것 없어 보이는 입자가 어떻게 질병을 일으키고 죽음에 이르게 하는가? 바이러스와 암의 연관성은 무엇인가? 바이러스는 숙주세포로부터 독립적으로 존재할 수 없다 바이러스는 세포내 절대기생체

4 6.3 바이러스의 일반적 구조 (1) 크기 바이러스는 가장 작은 감염원이다.
2,000개의 박테리오파지가 일반적인 세균 크기와 같다. 사람세포에는 소아마비바이러스가 5,000만 개나 들어갈 수 있다. 바이러스의 구조는 전자현미경하에서 특수 염색을 통해 관찰할 수 있다. 음성염색은 바이러스의 윤곽을 어두운 배경을 통해 볼 수 있다 (불투명한 염의 매우 얇은 막을 사용) 양성염색은 단백질과 핵산을 염색

5 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피
실제로 정제된 바이러스는 큰 집단이나 결정을 이루기도 한다. 바이러스는 숙주세포로의 침투와 숙주세포의 조절에 필요한 부분만을 가지고 있다. 외부의 껍질 핵산 (DNA 또는 RNA)을 가진 중심부 그림 6.3 바이러스 결정의 모양.  (a) 순수 정제된 소아마비 바이러스 결정의 광학현미경 사진(1,200×). (b) 수백 개의 단일 바이러스 결정의 고배율(150,000×) 전자현미경 사진. 

6 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피 핵산 (DNA 또는 RNA)을 가진 중심부
핵산을 둘러싸고 있는 단백질 캡시드 캡시드와 핵산을 합쳐서 뉴클레오캡시드 뉴클레오캡시드로만 이루어진 외피가 없는 바이러스는 외피를 가진 바이러스와 숙주세포에 침입하는 방법과 나오는 방법이 다르다. 숙주세포 내에서 감염성을 가진 완전한 바이러스로 형성된 것을 비리온 (virion)이라 함 그림 6.4 바이러스의 일반적인 구조.  (a) 가장 단순한 바이러스는 핵산 가닥(들) 주위를 둘러싸고 있는 기하학적인 캡시드로 이루어진 외피가 없는 바이러스(뉴클레오캡시드)이다. (b) 외피를 가진 바이러스는 뉴클레오캡시드 외부에 외피라는 유연한 막이 둘러싸여 있다. 외피에는 일반적으로 특별한 수용체인 스파이크가 삽입되어 있다. 

7 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피 캡시드: 보호 장치인 바깥 껍질
캡시드는 많은 캡소머라는 단백질 소단위체로 되어 있다. 자가조립 방식으로 캡시드를 형성 두 가지 형태의 조립: 나선형과 정이십면체 그림 6.4 바이러스의 일반적인 구조.  (a) 가장 단순한 바이러스는 핵산 가닥(들) 주위를 둘러싸고 있는 기하학적인 캡시드로 이루어진 외피가 없는 바이러스(뉴클레오캡시드)이다. (b) 외피를 가진 바이러스는 뉴클레오캡시드 외부에 외피라는 유연한 막이 둘러싸여 있다. 외피에는 일반적으로 특별한 수용체인 스파이크가 삽입되어 있다. 

8 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피
단순한 나선형 캡시드는 막대 모양의 캡소머가 모여서 팔찌와 비슷한 모양의 속이 빈 디스크 형태를 이룬다. 뉴클레오캡시드가 형성될 때 디스크가 연결되면서 연속적인 나선 형태를 이루며 핵산 가닥을 둘러싸게 된다. 그림 6.5 나선형 뉴클레오캡시드의 조립.  (a) 캡소머가 속이 빈 디스크 형태로 조립된다. (b) 핵산이 디스크의 중앙부에 삽입된다. (c) 뉴클레오캡시드의 확장은 길어지고 있는 나선형이 핵산을 둘러싸는 방식으로 양방향으로 진행된다.

9 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피
나선형 캡시드는 바이러스 유형에 따라 다른 모습으로 나타남 외피가 없는 나선형 바이러스의 뉴클레오캡시드는 매우 견고하고 단단하게 감겨져서 원통형을 이루게 된다. 담배모자이크 바이러스 외피를 가진 나선형 뉴클레오캡시드는 유연하고 외피 내에 느슨한 나선 형태로 배열되어 있다. 인플루엔자, 홍역바이러스, 광견병바이러스 등 그림 6.6 나선형 뉴클레오캡시드를 가진 바이러스의 전형적인 형태.  외피가 없는 나선형 바이러스(담배 모자이크 바이러스): (a) 개략도. (b) 고배율 현미경 사진. 전체적인 원통형 구조를 주목하라. 외피를 가진 나선형 바이러스(인플루엔자 바이러스): (c) 개략도. (d) 조류 인플루엔자 바이러스의 양성염색에 의한 천연색 현미경 사진(300,000×). 이 바이러스는 H5N1 형이라는 스파이크를 가진 잘 발달된 외피를 가지고 있다.

10 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피
대다수 바이러스의 캡시드는 20개의 모서리와 12개의 꼭지점을 갖는 3차원 구조의 정이십면체 형태로 배열된다. 캡소머의 배열 형태는 바이러스마다 매우 다양하다. 한 종류와 여러 종류의 캡소머 그림 6.7 정이십면체 바이러스(아데노 바이러스를 모델로)의 구조와 형성.  (a) 캡시드의 ’면’은 21개의 동일한 캡소머가 삼각형을 이루고 있다.’꼭짓점’은 중심에 5단위 연쇄체(penton) 모양을 이루는 5개의 캡소머로 구성되어 있다. 다른 바이러스들은 캡소머의 수와 유형 또는 배열이 다를 수도 있다. (b) 조립된 바이러스는 핵산 주위를 둘러싼 껍질을 이루기 위해서 어떻게 면과 꼭짓점이 연결되는지를 보여준다. (c) 이 바이러스의 3차원 구조 모델(640,000×)은 5단위 연쇄체에 부착된 섬유를 보여준다. (d) 이 바이러스는 음성염색으로 그 구조와 분리된 섬유가 눈에 띈다.

11 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피
캡소머의 수: 소아마비바이러스는 32개, 아데노바이러스는 242개. 각각의 캡소머는 고리 또는 막대모양으로 보임 캡시드 자체는 구형이나 육면체모양으로 보임 바이러스의 조립 중에 핵산은 정이십면체 중앙에 위치하여 뉴클레오캡시드를 형성 그림 6.8 고배율 현미경으로 관찰한 정이십면체 바이러스의 두 가지 유형.  (a) 위 그림: 로타 바이러스의 음성염색으로 바퀴에 달린 살과 같은 모양의 특이한 캡소머를 가지고 있다; 아래 그림은 이 바이러스의 3차원 모델이다. (b) 허피스 심플렉스 바이러스, 외피를 가진 정이십면체 바이러스의 한 유형(300,000×).

12 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피 그림 6.9 바이러스 구조의 기본 유형.
정이십면체 바이러스의 모습을 달라지게 만드는 또 다른 요소는 외피의 유무 파필로마 바이러스 (사마귀)의 외피가 없는 뉴클레오캡시드와 허피스 심플렉스 바이러스 (입가의 발진)의 외피를 가진 뉴클레오캡시드 그림 6.9 바이러스 구조의 기본 유형.

13 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피 바이러스의 외피
외피를 가진 바이러스 (대부분은 동물바이러스)는 숙주세포에서 나올 때 막 일부를 외피로 이용 바이러스에 따라서 세포막, 핵막 또는 소포체를 갖고 나온다. 외피는 막 단백질의 일부 또는 모두가 바이러스 고유의 단백질로 바뀜 돌출된 분자는 스파이크 또는 페플로마라고 불리는 바이러스가 다음 숙주세포에 흡착시 필수 구형에서 섬유모양까지 모양이 다양

14 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피 바이러스의 캡시드와 외피의 기능
바이러스의 최외각에 있는 덮개: 바이러스가 숙주세포 밖에 있을 때에 다양한 효소와 화학물질로부터 핵산을 보호. 소아마비와 A형 간염바이러스 같은 장내바이러스의 캡시드는 위장에서의 산과 단백질 분해효소에 저항성을 가짐 캡시드와 외피는 바이러스의 DNA나 RNA를 숙주세포 안으로 주입하는 것을 도와 줌 캡시드와 외피의 일부분이 면역반응을 일으켜 바이러스를 중화시키고 숙주세포에 장차 일어날 바이러스 감염을 방지하는 항체를 생산하게 함

15 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피 그림 6.10 복합바이러스의 자세한 구조.
복합바이러스: 격식을 벗어난 바이러스 나선형, 정이십면체, 또는 외피를 가진 바이러스 보다 훨씬 복잡하다. 폭스 바이러스 (천연두바이러스 포함)는 매우 큰 DNA 바이러스로 전형적인 캡시드가 아니라 두터운 지질단백질로 둘러싸여 있으며 그 바깥 표면에 느슨한 섬유들이 있는 구조 박테리오파지: 다면체를 이루고 있는 캡시드 머리와 숙주세포에 흡착하는 나선형 꼬리와 섬유로 구성 그림 6.10 복합바이러스의 자세한 구조.  (a) 폭스 바이러스인 백시니아 바이러스(vaccinia virus)의 단면도에서 내부 성분을 볼 수 있다. (b) T4 박테리오파지의 현미경 사진과 (c) 모식도.

16 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피 핵산: 바이러스의 중심부
한 생물이 갖고 있는 유전정보의 총합을 유전체 (genome)라 한다. 유전체는 핵산 (DNA, RNA)을 통해 보존과 발현이 이루어진다. DNA와 RNA를 모두 갖고 있는 세포와 달리 바이러스는 DNA 또는 RNA 중 한 가지만 갖고 있다. 4개의 유전자를 가지고 있는 B형 간염바이러스에서부터 수백 개의 유전자를 가진 일부 허피스 바이러스까지 매우 다양하다. E. coli는 약 4,000개의 유전자, 사람의 세포는 약 30,000~40,000개의 유전자를 갖음 단일가닥의 DNA를 갖는 파보 바이러스, 이중가닥의 RNA를 갖는 레오 바이러스 (기관지와 장에 감염)

17 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피
단일가닥 RNA 유전체 중에서 즉시 단백질로 번역할 수 있는 것을 양성 RNA (positive sense RNA) 어떤 RNA 유전체는 단백질 합성을 하려면 적합한 형태로 전환시켜야 하는데 이를 음성 RNA (negative-sense RNA) 인플루엔자 바이러스는 RNA 유전체는 여러 조각으로 존재 리트로바이러스는 핵산을 RNA에서 DNA로 바꿀 수 있다. 바이러스는 유전적 기생체이다.

18 6.3 바이러스의 일반적 구조 (2) 바이러스의 성분: 캡시드, 핵산과 외피 바이러스 입자에 있는 기타 물질
캡시드의 단백질, 외피의 단백질과 지질 그리고 중심부의 핵산 외피에도 바이러스는 숙주세포에서 고유한 기능 발휘를 위한 효소를 갖고 있을 수 있다. 중합효소, 복제효소, 역전사효소 아레나 바이러스는 숙주 리보솜을 완전히 차지하고 리트로 바이러스는 숙주의 tRNA를 ‘빌려서’ 사용한다.

19 6.4 바이러스의 분류와 명명법 동물, 식물 또는 세균 바이러스 외피를 가진 것과 없는 바이러스 DNA 또는 RNA 바이러스
나선형 또는 정이십면체 바이러스 현재의 바이러스를 분류하는 주된 기준은 구조, 화학적 조성 그리고 유전적 구성의 유사성 3목 63과 263속 과의 이름 끝에 ‘-viridae’를 붙이고 속은 ‘-virus’로 끝난다.

20 6.4 바이러스의 분류와 명명법 사람에 감염하는 바이러스는 숙주범위, 병원성 또는 항원성 등의 비교적 적은 차이점에 기초하여 종이 결정된다. 캡시드의 형태, 핵산 가닥의 수, 외피의 존재 및 형태, 바이러스 전체의 크기 그리고 숙주세포 내에서 증식하는 장소 등의 특성의 차이점 해부학적 또는 기하학적인 면

21 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 바이러스는 숙주와 밀접한 연관을 갖음
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 바이러스는 숙주와 밀접한 연관을 갖음 바이러스는 세포의 합성과 유전 도구의 조절을 장악하는 미세한 기생생물로 묘사되곤 한다. 증식주기의 성질은 병원성, 전염, 면역방어 등에 대한 반응과 바이러스 감염 방지를 위한 사람의 대책 등에 중대한 영향을 준다. 그림 6.11 외피를 가진 동물바이러스의 일반적인 증식주기.  RNA 바이러스(풍진바이러스)를 예로 하여 주요 사항을 나타내었다. 다른 바이러스의 경우, 주기의 자세한 방법이 다를 수도 있다.

22 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 생활주기는 흡착, 침투, 껍질벗기, 합성, 조립과 숙주로부터의 방출로 이루어짐 폴리오 바이러스의 8시간에서부터 허피스 바이러스의 36시간으로 다양 그림 6.11 외피를 가진 동물바이러스의 일반적인 증식주기.  RNA 바이러스(풍진바이러스)를 예로 하여 주요 사항을 나타내었다. 다른 바이러스의 경우, 주기의 자세한 방법이 다를 수도 있다.

23 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 흡착과 숙주범위
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 흡착과 숙주범위 바이러스가 적당한 숙주세포를 만나서 세포막의 특정 수용체에 흡착되면 침투가 시작 바이러스가 결합하는 세포막의 수용체는 보통 세포가 정상적인 기능을 수행하기 위해 필요한 당단백질이다. 광견병바이러스는 아세틸콜린 수용체에 부착, 인간 면역결핍바이러스 (HIV)는 일부 백혈구의 CD4 단백질에 결합 그림 6.12 동물바이러스가 숙주의 세포막에 흡착하는 양상.  (a) 뚜렷한 스파이크를 갖고 있는 외피를 가진 코로나 바이러스. 스파이크는 세포 수용체와 상보적으로 일치하는 구조를 갖는다. 바이러스가 세포와 만나서 수용체와 결합하는 것을 도킹이라고 한다. (b) 아데노 바이러스는 숙주세포막에 있는 수용체에 캡시드의 표면 분자가 결합함으로써 숙주세포에 부착하는 외피가 없는 캡시드를 가지고 있다.

24 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 바이러스는 숙주의 특정 분자와 정확하게 들어맞아야만 숙주세포로 침투할 수 있기 때문에 자연 상태에서 감염될 수 있는 숙주범위는 제한적이다. 인간의 간세포에만 감염되는 B형 간염바이러스 영장류 (인간, 원숭이 등)의 장과 신경세포에 감염되는 소아마비바이러스 모든 포유류의 다양한 세포에 감염되는 광견병바이러스 바이러스가 일반적으로 신체의 특정세포에 대한 항성이라고 불리는 조직 특이성을 갖는 이유이다. B형 간염바이러스는 간이, 이하선염 바이러스는 침샘이 표적이 된다.

25 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 동물바이러스의 침투/ 껍질벗기
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 동물바이러스의 침투/ 껍질벗기 유동성이 있는 숙주의 세포막으로 바이러스 전체 또는 핵산 만이 침투된다. 세포내흡입으로 침투할 경우에는 바이러스 전체가 소낭 또는 액포에 둘러싸인 채 세포 안으로 들어가게 된다. 액포 내의 효소에 의해 외피와 캡시드가 분해되었을 때 바이러스는 껍질을 벗음 (핵산이 세포질로 방출)

26 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 바이러스의 외피가 숙주의 세포막과 직접 융합되는 (독감과 이하선염바이러스 등) 것. 이러한 방법의 침투에서는 외피가 세포막과 직접적인 융합을 일으키고 뉴클레오캡시드가 세포 내로 들어가게 된다.

27 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 합성: 복제와 단백질 생성
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 합성: 복제와 단백질 생성 동물바이러스의 합성과 복제 과정은 분자 수준에서 정교하게 조절되고 엄청나게 복잡함 자유로운 바이러스의 핵산은 숙주의 합성 및 대사 기구들의 조절을 수행한다. DNA 바이러스 (폭스 방이러스 제외)는 숙주세포의 핵으로 들어가고, 이곳에서 증식과 조립이 일어난다. 리트로 바이러스 같은 RNA 바이러스는 세포질에서 증식과 조립이 일어난다. 침투와 거의 동시에 바이러스의 핵산이 숙주의 유전자 발현을 변형시키고 새로운 바이러스를 만들 재료를 합성하도록 지시한다. 바이러스의 RNA 자체가 바이러스의 단백질을 합성하는 데 필요한 메시지가 된다. 캡시드, 스파이크와 바이러스의 효소 등의 단백질은 숙주의 아미노산을 사용하여 숙주의 리보솜에서 합성된다.

28 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 동물바이러스의 조립: 공장으로서의 숙주세포
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 동물바이러스의 조립: 공장으로서의 숙주세포 주기의 마지막에 이르러서는 성숙된 바이러스 입자가 만들어진다. 캡시드가 먼저 빈 껍질 형태로 만들어진 후에 핵산 가닥을 받아들이게 된다. 외피를 가진 바이러스의 방출을 일으키는 중요한 과정은 숙주세포막에 바이러스의 스파이크를 삽입하고 바이러스가 그 부분을 외피로 받아들이면서 발아에 의한 방출이 일어나는 것이다. 그림 6.14 세포핵 안에 있는 아데노 바이러스의 거대한 결정 덩어리(35,000×).

29 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 성숙된 바이러스의 방출
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 성숙된 바이러스의 방출 조립된 바이러스는 두 가지 중 한 가지 방법으로 숙주세포를 나오게 된다. 외피가 없는 바이러스나 복합바이러스는 핵이나 세포질에서 성숙된 후에 세포가 분해 또는 파열되었을 때에 방출된다. 외피를 가진 바이러스는 발아 또는 세포외방출 방식으로 세포막, 핵막, 소포체 또는 소낭의 막으로부터 방출된다. 치명적인 손상에는 대사활동과 유전자발현의 완전한 억제, 세포막과 세포소기관의 손상, 바이러스 성분의 독성과 리소솜의 방출 등이 포함된다. 그림 6.15 외피를 가진 바이러스의 성숙과 방출.  (a) 파라인플루엔자 바이러스가 막으로부터 발아하면서 동시에 외피와 스파이크를 가지게 된다. (b) AIDS 바이러스(HIV)는 발아 방식으로 그들의 숙주세포인 T 세포에서 나온다.

30 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 세포 밖의 숙주를 감염시킬 수 있는 바이러스 입자가 완전히 형성된 것을 비리온 (virion)이라 부른다. 감염된 세포에서 방출되는 비리온의 수는 매우 다양하며, 이는 바이러스의 크기, 숙주세포의 건강성 등에 의해 결정된다. 폭스바이러스는 약 3,000~4,000개의 비리온이 하나의 세포에서 방출 소아마비바이러스에 감염된 세포에서는 100,000 개 이상의 비리온이 방출된다. 그림 6.15 외피를 가진 바이러스의 성숙과 방출.  (a) 파라인플루엔자 바이러스가 막으로부터 발아하면서 동시에 외피와 스파이크를 가지게 된다. (b) AIDS 바이러스(HIV)는 발아 방식으로 그들의 숙주세포인 T 세포에서 나온다.

31 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 숙주세포에 대한 손상과 지속성 감염
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 숙주세포에 대한 손상과 지속성 감염 세포병리학적 효과 (cytopathic effects, CPEs)란 바이러스에 의해서 세포의 현미경적 모습이 변하게 된 손상을 말한다. 각각의 세포가 변형되고 모양이나 크기가 전반적으로 변하며 세포 내부의 변화가 일어난다. 봉입체 또는 핵이나 세포질에 바이러스의 밀집된 군집이나 손상된 세포소기관을 주목하는 것이 일반적이다. 그림 6.16 세포병리학적으로 변형된 세포와 바이러스에 감염된 세포배양.  (a) 허피스 심플렉스 바이러스에 감염된 사람의 표피세포(400×)는 거대한 다핵세포를 이룬다. (b) 형광염색된 거대세포 바이러스(cytomegalovirus)에 감염된 사람세포. 봉입체를 주목하라(1,000×). 또한 두 바이러스 모두에 의해서 세포 사이의 연결 조직이 파괴된 것을 주목하라.

32 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 표6.4에 특정한 바이러스와 관련된 뚜렷한 세포병리학적 효과가 제시됨
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 표6.4에 특정한 바이러스와 관련된 뚜렷한 세포병리학적 효과가 제시됨 CPE 중 하나는 많은 숙주세포가 하나의 세포로 융합되어 많은 핵을 갖게 되는 것이다. 이러한 합포체는 일부 바이러스가 막을 융합시키는 능력의 결과로 일어난다.

33 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 감염에 의한 축적된 손상 때문에 대부분의 숙주세포가 죽지만, 일부 세포는 바이러스를 보유한 채로 즉각적인 세포의 분해가 일어나지 않는 상태가 지속되는 경우도 있다. 이를 지속성 감염이라 하는데 그 기간은 수주일일수도 있고 숙주의 남은 생애 동안 지속될 수도 있다. 홍역바이러스: 뇌세포에 수년 동안 숨어 있으면서 점진적인 손상과 기능 상실을 일으킨다. 일부 바이러스는 잠복기 상태로 있다가 주기적으로 활성화되기도 한다. 허피스 심플렉스 바이러스 (입가의 발진과 생식기 사마귀)와 허피스 조스터 바이러스 (수두와 대상포진): 신경세포에 잠복 상태로 존재할 수 있으며, 나중에 다양한 자극에 의해 발현되어 반복적으로 증상이 나타나게 된다.

34 6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기
6.5 바이러스 증식 양상 (1) 동물바이러스의 증식주기 일부 동물바이러스는 숙주세포에 침투하여 영원한 유전적 변화을 일으켜 암으로 발전시킬 수 있다. 이러한 바이러스를 종양유전자라 하며, 세포에 대한 효과를 형질전환 (transformation)이라 한다. 그들의 핵산이 숙주 DNA에 삽입되는 것이다. 형질전화된 세포는 성장률이 증가하고 염색체가 변화되며 세포 표면의 분자변화, 그리고 끊임없는 세포분열이 일어난다. 종양이 생기게 할 수 있는 포유류 종양바이러스: 파필로마바이러스 (생식기 사마귀는 자궁경부암과 연관), 허피스 바이러스 (엡스타인바 바이러스는 버킷 림프종을 일으킴)와 B형 간염바이러스 등과 같은 DNA 바이러스

35 6.5 바이러스 증식 양상 (2) 박테리오파지의 증식주기 이중가닥 DNA를 갖음
6.5 바이러스 증식 양상 (2) 박테리오파지의 증식주기 이중가닥 DNA를 갖음 E. coli의 파지-특히 T2나 T4와 같은 T-짝수 파지 그림 6.17 T-짝수 박테리오파지의 증식주기.  용균주기(1~7)는 바이러스의 감염이 용균과 비리온의 방출을 통해서 완성된다. 간혹 바이러스가 가역적인 용원성 상태로 되어(왼쪽) 숙주의 유전물질에 삽입되기도 한다.

36 6.5 바이러스 증식 양상 (2) 박테리오파지의 증식주기 숙주인 세균 표면의 특이한 수용체에 흡착한다.
6.5 바이러스 증식 양상 (2) 박테리오파지의 증식주기 숙주인 세균 표면의 특이한 수용체에 흡착한다. 파지 전체가 숙주세포에 들어가지는 않지만 숙주세포의 세포벽과 세포막에 단단한 관을 찔러 넣은 후에 핵산을 주입하게 된다. 그림 6.18 T-짝수 박테리오파지의 세균 침투.  (a) 흡착 후에 파지의 기저판이 세포벽에 삽입되고 껍질의 수축으로 관이 세포벽과 세포막을 통과하도록 밀어준다. 그리고 핵산이 세포 안으로 들어간다. (b) 파지가 부착된 Escherichia coli의 단면. 이들 파지는 핵산이 세포벽을 통과하여 주입되고 남은 빈 상태인 것을 주목하라.

37 6.5 바이러스 증식 양상 (2) 박테리오파지의 증식주기 주기 마지막에 약 200개의 새로운 파지를 갖게 된다.
6.5 바이러스 증식 양상 (2) 박테리오파지의 증식주기 주기 마지막에 약 200개의 새로운 파지를 갖게 된다. 용균에 의해서 성숙된 비리온을 방출 그림 6.19 약해진 세균의 세포, 빽빽하게 채워진 바이러스.  세포가 깨지고 주위의 새로운 숙주세포를 감염시킬 수 있는 많은 바이러스가 방출되어 있다. 깨진 세포벽에 빈 파지의 머리를 주목하라.

38 6.5 바이러스 증식 양상 (2) 박테리오파지의 증식주기 용원성: 조용한 바이러스 감염
6.5 바이러스 증식 양상 (2) 박테리오파지의 증식주기 용원성: 조용한 바이러스 감염 용원성 파지라고 불리는 특별한 DNA 파지는 흡착과 침투 후에 즉각적인 증식과 방출이 일어나지 않고 바이러스 DNA가 세균의 DNA에 삽입되어 불활성 상태인 프로파지 상태로 들어가게 된다. 숙주 염색체가 박테리오파지 DNA를 갖고 있는 상태를 용원성이라 한다.

39 6.6 동물바이러스의 배양과 동정 기술 (1) 세포(조직)배양 기술 이용 보다 폭넓게 적용할 수 있는 배양 방식이 개발
6.6 동물바이러스의 배양과 동정 기술 (1) 세포(조직)배양 기술 이용 보다 폭넓게 적용할 수 있는 배양 방식이 개발 바이러스 배양의 주 목적 임상 시료에서 바이러스를 분리, 동정하기 백신을 위한 바이러스 준비하기 바이러스의 구조와 증식주기, 유전학, 숙주세포에 대한 영향 연구 그림 6.20 정상세포와 감염된 세포배양의 현미경 사진.  (a) 정상의 균일한 층을 이룬 베로(vero) 세포와, (b) 바이러스의 감염으로 세포가 파괴된 빈 공간이 생긴 플라크의 현미경 사진. (c) 페트리 접시에 배양된 E. coli 에 파지가 감염된 부위에 생긴 육안으로도 보이는 플라크(투명한 원형).

40 6.6 동물바이러스의 배양과 동정 기술 (1) 세포(조직)배양 기술 이용
6.6 동물바이러스의 배양과 동정 기술 (1) 세포(조직)배양 기술 이용 세포배양 또는 조직배양: 분리, 배양된 동물세포의 수를 단순하고 효과적으로 늘리는 방법의 개발 동물세포배양의 1차 또는 연속배양 배양에서 바이러스의 성장을 확인할 수 있는 한 방법은 단일층 세포에서 감염된 세포의 퇴화나 분해를 관찰하는 것이다. 바이러스 감염세포가 파괴되어 나타나는 투명하고 분명한 구역을 플라크 (plaque)라고 한다. 그림 6.20 정상세포와 감염된 세포배양의 현미경 사진.  (a) 정상의 균일한 층을 이룬 베로(vero) 세포와, (b) 바이러스의 감염으로 세포가 파괴된 빈 공간이 생긴 플라크의 현미경 사진. (c) 페트리 접시에 배양된 E. coli 에 파지가 감염된 부위에 생긴 육안으로도 보이는 플라크(투명한 원형).

41 6.6 동물바이러스의 배양과 동정 기술 (2) 조류 배아의 이용
6.6 동물바이러스의 배양과 동정 기술 (2) 조류 배아의 이용 배아는 동물의 초기 발생단계로 세포가 빨리 분화한다는 특징을 갖는다. 알은 완전하고 자급할 수 있는 단위체로 무균 환경과 영양분을 이미 갖추고 있다. 달걀, 오리알, 칠면조 알 등이 이용됨 바이러스의 번식은 배아의 죽음이나 배아의 발달상의 장애, 막의 부분적 손상, 포크라 불리는 불연속적이고 불투명한 얼룩으로 나타난다. 그림 6.21 성장 중인 조류 배아를 이용한 동물바이러스의 배양.

42 6.6 동물바이러스의 배양과 동정 기술 (3) 살아있는 동물에 접종
6.6 동물바이러스의 배양과 동정 기술 (3) 살아있는 동물에 접종 특별히 길러진 흰쥐, 쥐, 햄스터, 기니피그, 토끼 등이 바이러스를 배양하는 데 쓰인다. 실험에 따라 성체, 어린 것이나 신생동물에 대해 검사를 해볼 수 있다. 준비된 바이러스나 시료를 뇌, 혈액, 근육, 체강, 피부 또는 발바닥에 주입함으로써 동물은 바이러스에 노출된다. 2002년에 바이러스를 인공적으로 만들어냄

43 6.7 바이러스의 의학적 중요성 바이러스는 감기나 간염, 수두, 독감, 허피스, 사마귀를 필두로 입원하지는 않는 급성 감염의 가장 흔한 이유이다. 뎅기열이나 리프트 밸리열, 황열병과 같은 세계의 특정 지역에서만 현저히 나타나는 바이러스 감염까지 광견병이나 AIDS, 에볼라 등 제1형 당뇨병이나 다발성 경화증 또는 여러 가지 암과 같은 원인을 알 수 없는 만성질환과 바이러스의 연결 가능성에 초점을 두고 연구 중

44 6.8 프리온 및 기타 비바이러스성 감염 입자 프리온 (prion)은 바이러스가 아니며 프리온만으로 감염인자의 한 범주를 형성한다. 전염성 해면상 뇌증: 양의 스크래피, 소해면상 뇌증, 엘크, 사슴, 밍크의 소모적 질병 등이 포유류에서의 프리온 질병으로 알려짐 인간은 크로이츠펠트 야곱증 (CJS), 쿠루병 (kuru), 치명적 가족성 불면증 등 프리온은 정상단백질을 비정상적인 구조로 자발적인 변화를 일으킴 프리온은 저항성이 큼: 소독제나 방사선 또는 일반적인 멸균법으로 제거할 수 없다. 초고온이나 매우 강한 염기로 처리해야만 이들을 파괴하거나 불활성화시킬 수 있다. 그림 6.22 프리온에 의한 질병의 효과.  (a) 소해면상 뇌증의 초기 증세를 보이는 젖소. 증세로는 비틀거리는 걸음걸이, 연약해짐과 체중 감소가 있다. (b) 표면에 프리온 섬유를 가진 뇌세포. 

45 6.8 프리온 및 기타 비바이러스성 감염 입자 위성바이러스 (satellite virus): 증식을 위해 다른 바이러스의 도움을 필요로 함 아데노 연관 바이러스는 아데노 바이러스가 감염된 세포에서만 증식이 가능 델타병원체는 노출된 형태의 RNA를 가지고 있으며 B형 간염바이러스가 있어야만 발현되고 이는 간의 손상을 심화시킨다. 식물에도 비로이드라는 바이러스와 유사한 것이 기생하는데 정상적인 바이러스보다 훨씬 작다. 토마토, 감자, 오이, 감귤류, 국화 등의 심각한 질병원

46 6.9 동물바이러스의 검사와 치료 신속한 검사와 정확한 진단이 필수적 면역형광기법이나 전자현미경에 의한 직접적인 조사가 포함됨
6.9 동물바이러스의 검사와 치료 신속한 검사와 정확한 진단이 필수적 면역형광기법이나 전자현미경에 의한 직접적인 조사가 포함됨 PCR로 극소량의 바이러스 DNA나 RNA가 있어도 검사할 수 있음 바이러스는 세균이 아니기 때문에 세균을 목표로 하는 항생체가 작용하지 못한다. 항바이러스제가 많이 증가하고 있지만 대부분이 바이러스가 증식할 때에 이용되는 숙주의 기능을 억제하는 것이다. 심각한 부작용에 노출됨 AIDS치료제인 아지도티미드 (Azidothymide, AZT)는 핵산의 합성 단계를 억제한다.