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미생물이야기 동식물, 미생물에 기생하여 증식하는 여과성 병원체 바이러스
2013-08-14 12:42:32
이엠생명과학연구원

바이러스

 

- 동식물, 미생물에 기생하여 증식하는 여과성 병원체

- 크게 단백질 외각과 핵산으로 구성 (생물과 무생물의 중간체) : 자체 단백질과 에너지

생산 불가로 분열, 출아등이 아닌 one-step growth 양식

- 일반 항생제로 치료되지 않으며, interferon으로 치료가능

- 숙주 특이성을 가진다.

 

 

1. 바이러스의 발견

1892년 Iwanosky : TMV의 여과성 병원체 - 독소라고 추정

1898년 Beijerinck : TMV의 여과성 바이러스

구제역 바이러스 발견 (foot and mouth disease Virus)

1915년 bacteria lysis -> bacteriophage

이후 1970년 후반까지 유전학의 재료로 bacteriophage가 주로 이용

이유1. minimum genetic character

2. large population & easy cultivation (쉬운 대량배양)

3. Easy detection (plaque)

 

2. 일반 성상

Virion (성숙입자) : 기능적 휴지상태의 세포외의 바이러스 입자

vegetative form (증식형) : 세포내로 들어와 유전자 핵산상태의 바이러스

provirus : vegetative form이 숙주 염색체에 도입된 경우

Defective virus ; 동식물의 일부 바이러스는 helper virus 의 도움을 받아야만 증식을

할 수 있는 경우

ex: Rous sarcoma virus - Rous associated virus

Tobacco necrosis virus - Tobacco necrosis satelite virus

Viroid : naked RNA plant virus (외곽단백질이 없는 상태의 벌거숭이 RNA)

Core + coat protein (capsid: capsomer)

Virion의 특성 by Lwoff & Tournier (1966)

1. DNA 또는 RNA 한쪽의 핵산만 가진다.

2. 핵산으로부터만 복제 (핵산의 자기증식)

3. 이분열로 증식하지 않는다.

4. 에너지 생산 및 단백질 합성을 숙주로부터 이용한다.

숙주범위에 따라, Bacteriophage, animal virus, plant virus로 구분

 

화학조성 : 외곽단백질, 핵산, (지질, 탄수화물: 숙주의 세포막으로부터 유래:

즉 동물성 바이러스의 경우 exocytosis로 방출)

1. 단백질(capsomer)의 역할

바이러스의 형태 유지, 핵산분해효소로부터 핵산 보호,

세포 접착시 접착제 역할, 항원성 부여

2. 핵산 : SS, DS (DNA, RNA); linear or circular - 유전형질 보유

3. 지질 - ether 감수성

4. 탄수화물 : glycoprotein 으로 존재 (주로 단당이 결합)

 

3. 바이러스의 증식 ; One-step growth

잠복기 (latent period) 에 이어 증식기 (rise period) : burst size (폭발수)

특히 세포내부에 바이러스 입자가 보이지 않는 시기: 암흑기 (eclipse period)

Plaque (용균반점) assay로 쉽게 바이러스 수를 측정 (pfu/ml 로 표시)

 

바이러스의 증식의 7 단계

1. 흡착 (adsorption) : 흡착부위의 특이성 (receptor 존재부위: 세포벽, 편모, 섬모)

2. 침입 (penetration) : 효소적, 기계적주입(Bψ), endocytosis (animal), 상처부위(plant)

3. 핵산복제에 필요한 효소 합성 : 핵산 합성효소들, 숙주 DNA 분해효소들

4. 핵산 복제 : DNA or RNA ex, rolling circle model,

5. 구성성분의 합성 (후기단백질의 합성) : 외곽 단백질, lysozyme 등의 효소 합성

6. 비리온의 성숙 (합성) : self assembly

7. 비리온의 방출 (용균) :

 

4. 제한과 수식

제한효소 (restrict enzyme): double strand DNA의 특정염기 배열을 인식하고

절단하는 효소

반응요구인자 절단점 효소예

Type I : ATP, SAM, Mg++ 인식부위와 절단부위가 다름, random cut EcoB, EcoK

Type II: Mg++ 인식부위, 또는 그근방을 절단 EcoRI, BamHI

Type III: ATP, Mg++ 인식부위와 절단부위가 다름,특정부위 절단 EcoPI, HinfIII

 

- 보통 유전공학에 사용되는 제한효소는 거의 Type II enzyme

- 바이러스에 감염된 세포가 외부로부터의 핵산을 절단하여 세포를 보호

- 자체의 핵산은 염기의 수식(modification)에 의해 보호

- 고등 동물의 경우에는 이외에도 Interferon (IFN)등의 항바이러스성 물질을 분비

IFNs : 바이러스에 감염된 포유동물에서 만들어 분비하는 항바이러스성 물질

감염세포에서 만든 후, 감염되지 않은 다른 세포의 표면에 부착해서 바이러스를

무독화시키는 효소들(2?, 5? oligoadenylated synthetase - RNase의 activation

protein kinase: eIF2의 phosphorylation)의 생성을 유도.

 

5. virulent and temperate phage

virulent phage : lytic phase만 가지는 경우

Temperate phage : lysis 또는 lysogenic phase를 가질 수 있는 경우 (lysogenic phage)

용원화 메카니즘 : 1. 숙주 DNA 에 들어가 숙주 DNA의 일부가 된다.

2. phage DNA가 세포막과 결합하여 정지상태가 된다.

 

F plasmid : bacterial episomal fertility factor (extrachromosomal factor)

F' : 세균의 genome을 가지고 있는 F plasmid (용원화이후에 episome으로 나온 과정

중에 생성)

Hfr (High frequency of recombination)

Lysogenic phage의 induction model :

1. DNA damage agent (UV, mitomycin) - SOS repair

2. Zygotic induction

3. CI mutation

6. phage와 발효생산 - negative effect.

1. Clostridium acetobutylicum에 의한 acetone-butanol 발효 저해

2. Corynebacterium glutamicum 의 glutamic acid 생산 저해

3. Streptomyces에 의한 streptomycin 생산저해

4. Lactobacillus 에 의한 유산균 생산저해

대책 : 1. rotation method

2. Mixed culture

3. 단백질 생산 저해제 첨가

(사용균주는 단백질 생산저해제에 대해 내성을 가져야 한다)

4, 청결, 살균조작




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