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미생물이야기 박테리오파지(bacteriophage)는 박테리아를 숙주세포로 하는 바이러스를 통칭하는 말이다.
2013-08-16 14:53:35
이엠생명과학연구원

박테리오파지(bacteriophage)는 박테리아를 숙주세포로 하는 바이러스를 통칭하는 말이다. 여기서 박테리아라 함은 세균과 고세균을 통칭한다. 간단하게 파지(phage)라고 하기도 한다. 박테리오파지라는 이름은 생물학자 펠릭스 데렐이 붙인 것으로 '박테리아 포식자'라는 뜻을 가지고 있다. 박테리오파지는 가장 많은 연구가 진행된 바이러스 중 하나이며, 생명공학에서도 많이 사용된다.

일반적으로 박테리오파지는 유전 물질과 그를 둘러싼 단백질 캡시드로 이루어져 있다. 여기서 유전 물질은 ssRNA, dsRNA, ssDNA, dsDNA 등(ss~나 ds~는 사슬이 단일사슬인지 이중사슬인지를 나타내는 접두사이다)이 원형 또는 선형으로 배열되어 있는 것을 말한다. 박테리오파지는 자기들이 파괴하는 박테리아보다 훨씬 작다.

박테리오파지는 생물권에 가장 널리 퍼져 있는 존재로 추측되고 있다.  박테리오파지는 어디에나 존재하며 토양이나 동물의 창자처럼 숙주로 삼을 박테리아가 풍부한 곳이면 쉽게 발견할 수 있다. 박테리오파지와 다른 바이러스들이 가장 조밀하게 분포하는 곳은 바닷물 속으로, 표층의 미생물 매트에서는 1밀리리터당 9×108 마리의 바이러스들이 들어 있으며 해양 세균의 70% 이상이 박테리오파지에 감염된 상태일 것이다.

구 소련과 서유럽에서는 박테리오파지를 항생제 대용으로 쓰려는 연구가 60년 이상 진행되고 있으며,[ 박테리오파지는 항생제에 내성을 가진 세균을 잡는 데 쓰일 가능성이 있다.

 

꼬리를 가진 Caudovirales목의 구조

박테리오파지는 다른 바이러스와 마찬가지로 기본적으로는 박테리오파지의 유전자인 DNA 또는 RNA를 단백질이 둘러싸고 있는 형태를 이루고 있다. 약 4800가지의 박테리오파지가 보고되었는데, 이중 약 96%에 해당하는 4600가지는 꼬리를 가지고 있다. 그리고 나머지 4%는 다면체형, 섬유형, 또는 더 복잡한 형태를 가지고 있다.

꼬리를 가지고 있는 박테리오파지는 단백질로 이루어져 있는 머리를 가지고 있으며, 그 안에는 박테리오파지의 유전자를 가지고 있는 선형 이중나선 DNA가 들어있다. 머리의 형태는 정이십면체이거나 정이십면체를 한쪽으로 늘린 길쭉한 이십면체 형태를 가지고 있다. 꼬리는 박테리오파지가 숙주세포에 자신의 유전물질을 주입시킬 때 사용한다. 꼬리를 가지고 있는 박테리오파지 중 약 24%은 긴 수축성 꼬리를 가지고 있으며 62%은 긴 비수축성 꼬리를, 14%는 짧은 비수축성 꼬리를 가지고 있다.

꼬리를 가지고 있지 않은 박테리오파지 중 약 60%는 이십면체형, 30%는 섬유형, 그리고 10%는 복잡한 형태를 가지고 있다. 이십면체형은 외피를 가진 경우도 존재한다. 이들은 유전물질로 단일 또는 이중나선의 DNA 또는 RNA를 사용한다. 섬유형은 단백질로 이루어진 섬유가 나선대칭형을 이루고 있는 형태이며, 외피를 가지는 경우도 있다. 유전물질로는 단일나선 DNA를 가진다. 일부 박테리오파지는 복잡한 모양을 가지고 있는데, 이들은 유전물질로 이중나선 DNA를 가진다.

박테리오파지의 유전물질은 DNA일수도 있고 RNA일 수도 있다. 단일나선일 수도 있고 이중나선일 수도 있으며 선형인 것도 있고 고리형인 것도 있다. cystovirus속을 제외한 다른 박테리오파지의 유전물질은 하나의 거대한 분자로 이루어져 있다. cystovirus속은 선형 이중나선 RNA를 유전물질로 가지는데, 여러 개의 분자로 분절되어 있다는 것이 특징이다. 박테리오파지의 유전체는 3.5킬로베이스에서부터 수백 킬로베이스에 이르기까지 다양하다. 박테리오파지를 이루고 있는 단백질 수나 그 종류의 수도 많은 차이를 보인다. levivirus속은 단 두 종류의 단백질로 이루어져 있으며 구성 단백질을 모두 합쳐도 200개가 채 되지 않는다. 그러나 꼬리를 가진 박테리오파지 중에서는 구성 단백질의 종류가 40개를 넘으면서 각각의 단백질이 하나의 박테리오파지 입자에 몇백 개씩 존재하는 경우도 있다.




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