바이러스는 생명체와 비생물체의 특성을 가진 감염성 입자입니다. 바이러스는 구조와 기능에서 식물, 동물 및 박테리아와 다릅니다. 바이러스는 세포가 아니며 스스로 복제할 수 없습니다. 바이러스는 에너지 생산, 번식 및 생존을 위해 숙주에 의존해야 합니다. 일반적으로 지름이 20-400 나노미터에 불과하지만, 바이러스는 인플루엔자, 수두, 감기 등 많은 인간 질병의 원인입니다.
1. 일부 바이러스는 암을 유발합니다.
특정 유형의 암은 바이러스와 관련이 있습니다. 버킷 림프종, 자궁경부암, 간암, T세포 백혈병 및 카포시 육종은 다양한 유형의 바이러스 감염과 연관된 암의 예입니다. 그러나 대다수의 바이러스 감염은 암을 유발하지 않습니다.
2. 일부 바이러스는 외피가 없습니다
모든 바이러스는 단백질 코팅 또는 캡시드를 가지고 있지만, 독감 바이러스와 같은 일부 바이러스는 외피라고 불리는 추가적인 막을 가지고 있습니다. 이 추가적인 막이 없는 바이러스는 맨 바이러스(naked virus)라고 불립니다. 외피의 존재 또는 부재는 바이러스가 숙주의 막과 상호작용하는 방식, 숙주에 들어가는 방식, 성숙 후 숙주에서 나오는 방식을 결정하는 중요한 요소입니다. 외피가 있는 바이러스는 숙주 막과 융합하여 유전 물질을 세포질로 방출할 수 있지만, 맨 바이러스는 숙주 세포에 의해 세포내섭취(endocytosis)를 통해 들어가야 합니다. 외피 바이러스는 숙주로부터 발아(budding)하거나 세포외 배출(exocytosis)로 빠져나가지만, 맨 바이러스는 숙주 세포를 파괴(lyse)해야 탈출할 수 있습니다.
3. 바이러스에는 두 종류가 있습니다
바이러스는 유전 물질의 기초로 단일 가닥 또는 이중 가닥 DNA를 포함할 수 있으며, 일부 바이러스는 단일 가닥 또는 이중 가닥 RNA를 포함하기도 합니다. 또한, 일부 다른 바이러스는 유전 정보를 직선 형태로 가지고 있는 반면, 다른 바이러스는 원형 분자를 가집니다. 바이러스에 포함된 유전 물질의 유형은 어떤 종류의 세포가 적절한 숙주인지 뿐만 아니라 바이러스가 어떻게 복제되는지를 결정합니다.
4. 바이러스는 숙주 세포에서 수년간 잠복할 수 있습니다
바이러스는 여러 단계로 구성된 생애 주기를 거칩니다. 바이러스는 먼저 세포 표면의 특정 단백질을 통해 숙주에 부착합니다. 부착된 후, 바이러스는 세포내섭취 또는 융합을 통해 세포에 들어갑니다. 숙주의 메커니즘을 사용하여 바이러스의 DNA 또는 RNA와 필수 단백질이 복제됩니다. 새로운 바이러스가 성숙한 후, 숙주는 파괴되어 새로운 바이러스가 반복적으로 생애 주기를 시작할 수 있습니다.
복제 전에 발생하는 추가적인 단계인 라이소제닉 또는 잠복 단계는 일부 바이러스에서만 발생합니다. 이 단계에서는 바이러스가 숙주 내에서 장기간 동안 잠복하여 숙주 세포에서 눈에 띄는 변화를 일으키지 않을 수 있습니다. 그러나 활성화되면 이러한 바이러스는 즉시 리틱(lytic) 단계로 들어갈 수 있습니다. 이 단계에서는 복제, 성숙 및 방출이 발생합니다. 예를 들어, HIV는 10년 동안 잠복할 수 있습니다.
5. 바이러스는 식물, 동물 및 박테리아 세포를 감염시킵니다
바이러스는 박테리아 및 진핵 세포를 감염시킬 수 있습니다. 가장 일반적으로 알려진 진핵 바이러스는 동물 바이러스이지만, 바이러스는 식물도 감염시킬 수 있습니다. 이러한 식물 바이러스는 일반적으로 곤충이나 박테리아의 도움을 받아 식물의 세포벽을 뚫고 들어갑니다. 식물이 감염되면 바이러스는 여러 질병을 유발할 수 있습니다. 이러한 질병은 대개 식물을 죽이지 않지만, 식물의 성장과 발달에 변형을 일으킵니다.
박테리아를 감염시키는 바이러스는 파지(phage)라고 알려져 있습니다. 파지는 진핵 바이러스와 같은 생애 주기를 따르며, 박테리아에 질병을 유발하거나 리세스를 통해 파괴할 수 있습니다. 실제로 이러한 바이러스는 매우 효율적으로 복제되기 때문에 박테리아의 전체 집단이 빠르게 파괴될 수 있습니다. 파지는 대장균(E. coli) 및 살모넬라 박테리아와 같은 감염의 진단 및 치료에 사용되어 왔습니다.
6. 일부 바이러스는 인간 단백질을 사용하여 세포를 감염시킵니다
HIV와 에볼라는 인간 단백질을 사용하여 세포를 감염시키는 바이러스의 예입니다. 바이러스 캡시드는 바이러스 단백질과 인간 세포의 세포막에서 유래한 단백질을 모두 포함하고 있습니다. 이러한 인간 단백질은 바이러스를 면역 시스템으로부터 ‘위장하는’ 데 도움을 줍니다.
7. 레트로바이러스는 클로닝 및 유전자 치료에 사용됩니다
레트로바이러스는 RNA를 포함하고 있는 바이러스의 일종으로, 역전사효소(reverse transcriptase)라는 효소를 사용하여 자신의 게놈을 복제합니다. 이 효소는 바이러스 RNA를 DNA로 변환시켜, 이는 숙주 DNA에 통합될 수 있습니다. 이어서 숙주는 자신의 효소를 사용하여 바이러스 DNA를 바이러스 복제를 위해 사용하는 바이러스 RNA로 번역합니다. 레트로바이러스는 인간 염색체에 유전자를 삽입하는 독특한 능력을 가지고 있습니다. 이러한 특별한 바이러스는 과학적 발견을 위한 중요한 도구로 사용되어 왔습니다. 과학자들은 클로닝, 시퀀싱 및 일부 유전자 치료 접근법을 포함하여 레트로바이러스를 사용한 많은 기술을 개발하였습니다.
