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미생물이야기 바이러스라는 말은 독소라는 뜻으로 식물 병원성을 연구하던 초창기에 여과성 독소라는 말을 줄인 것
2013-08-16 11:29:01
이엠생명과학연구원

바이러스(virus)

 
 
  • 바이러스라는 말은 독소라는 뜻으로 식물 병원성을 연구하던 초창기에 여과성 독소라는 말을 줄인 것
  • 유전자로서 RNA나 DNA 중 한 가지 핵산만을 가지고 있음
  • 살아 있는 숙주세포 내에서 기생, 숙주세포의 대사계 및 효소를 이용하여 증식
  • 숙주세포 밖의 바이러스를 virus particle 또는 virion이라고 한다.
  • 핵산과 capsid라는 단백질로 이루어졌으며 종류에 따라서는 껍질(envelope)에 싸여 있다.
  1. 분류 및 형태
 
  • 바이러스는 자연계의 숙주에 따라서 식물 바이러스, 동물 바이러스, 미생물 바이러스로 분류
  • 식물 바이러스
    • 유전물질로 대부분 RNA를 보유
    • 식물에 병을 일으키며, 식물조직의 상처를 통하여 침입하거나 곤충의 매개로 전파
    • 담배 모자이크 바이러스(TMV), 감자 X 바이러스
  • 동물 바이러스
    • 유전물질은 DNA(이중나선 구조) 또는 RNA(단선의 polynucleotide)
    • 천연두, 볼거리, 소아마비, 유행성간염, 후천성면역결핍증(AIDS), 독감 등 질병의 원인
    • 접촉, 곤충의 매개, 숙주세포의 식균작용 등에 의해 감염


      adeno virus


      entero virus


      influenza virus


      papilloma virus


      paramyxo virus


      hepatitis B virus


      rota virus


      herpes virus

  • 세균 바이러스(bacteriophage, phage)
    • 유전 물질은 DNA(이중선 또는 단선)이거나 RNA(단선)
    • 거의 모든 세균의 종에서 한 가지 이상의 파지가 발견
    • 세균의 균총으로 덮인 한천 표면에 용균의 결과로 생긴 용균반점(plaque)을 형성
    • 대장균에서 알려진 T2, T4, T6와 같은 T계열의 파지, 람다(λ) 파지 등이 잘 알려져 있음
    • 분자생물학의 연구와 유전공학에 이용


    T4 phage


    T7 phage


    λ(lambda) phage


    ψX174 phage

 

  2. 파지의 생활환과 용원화
 
  • phage의 생활환(life cycle)

     

  • 독성 phage(Virulent phage)
    • 흡착 → 침입 → 초기 단백질 합성 → DNA 합성 → 후기 단백질 합성 → 성숙 → 용균
    • free phage가 숙주 세균세포에 부착하여 DNA를 주입하고 나면 단백질로 되어있는 phage의 껍질은 세균의 표면에 남게 된다.
    • 독성 phage에서는 균체에 주입된 phage DNA가 증식형 phage로 되어 재빨리 phage의 m-RNA를 합성하고 숙주세포가 가지고 있는 대사계를 이용하여 phage DNA와 단백질을 합성한다.
    • 생육후기에 합성된 DNA와 단백질이 집합하여 원래의 phage와 동일한 phage를 형성한다.
    • 성숙한 phage는 숙주세포를 용균하고 방출되어 또 다른 세균세포에 기생하는 생활환을 반복한다.
  • 용원 phage(Temperate phage)
    • 세균세포 속으로 들어온 phage DNA가 세균세포 속에 새로운 DNA나 단백질을 합성하지 않고 숙주세균 세포의 염색체에 부착하여 염색체의 일부로 되며, 세균의 증식에 따라 분열한 세균세포로 유전된다.
    • 이러한 phage를 prophage, prophage를 갖고 있는 세균을 용원균(Iysogenic strain)이라 한다.
    • 용원균은 보통상태에서는 일반세균과 마찬가지로 분열, 증식을 계속한다.
    • 자외선이나 화학물질에 의한 인공유발을 일으키면 세균과 phage간에 평형관계가 깨져 prophase는 독성 phage로 되어 용균감염 생활환으로 들어가게 된다.
  • 형질도입(transduction)
    • 용원균에 있어서는 105에 한번 정도의 낮은 빈도로 prophage DNA와 숙주세균 세포 염색체의 DNA간에 유전적 변이가 일어나 prophage의 유전형질이 숙주세균에 도입되는 현상
    • 세균의 유전에 있어서 대단히 중요한 현상이다.
  3. 파지의 종류
 
  • Phage의 종류 및 성질
    Phage 숙주 성질 핵산의 종류 Virus particle의 크기
    (×10-6dalton)
    핵산의 크기
    (×10-6dalton)
    T-even E. coli Virulent DNA 215 130
    T5 E. coli Virulent DNA - 70
    T7 E. coli Virulent DNA 50 26
    ψX174 E. coli Virulent DNA(단사) 6.2 1.7
    fd E. coli Virulent DNA(단사) 11.3 1.3
    λ E. coli Temperate DNA 57 32
    Plke E. coli Temperate DNA - 58
    R17 E. coli Virulent RNA 3.6 1.1
    MS2 E. coli Virulent RNA 4.0 1.1
    P22 Salmonella typhimurium Temperate DNA - 26
    SP8 Bacillus subtilis Virulent DNA - 69
  4. 식품공장에서의 파지 대책
 
  • Phage에 의한 피해를 입는 발효공업
    • 세균 및 방선균을 이용하는 발효
    • acetone·butanol 발효, amylase 생산, cheese 발효, glutamic acid 발효, yorghurt 발효, 납두(청국장) 발효, 항생물질 생산, 핵산관련물질 생산 등
  • Phage 오염의 특징
    • 발효미생물의 당 소비와 gas 발생이 급격히 떨어진다.
    • 세균의 증식에 의하여 혼탁되어야 할 발효액이 투명하게 된다.
    • 발효 상등액을 한천 평판배지에 도말 배양하면 투명한 plaque를 형성한다.
  • Phage의 오염을 막는 대책
    • 공장과 그 환경을 미생물학적으로 청결히 할 것
    • 장치의 가열살균, 약제사용에 의한 철저히 살균할 것
    • 식품공장의 공기에서 phage의 유무를 검사하여 phage의 조기발견에 힘쓸 것
    • 자연돌연변이로 생긴 phage에 대한 내성이 강한 균주 사용
    • rotation system 사용
      • phage의 숙주특이성을 이용, 실용적으로 가장 효과적인 방법
      • 미리 감수성 균주를 몇 가지 선정해 두고 2균주 이상을 순열 조합시켜 계열을 만들어 매번 바꾸어 사용
    • 항생물질에 대한 내성균주(耐性菌株) 사용



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