1장 발견 및 분류 1. 숙주세포 내에서만 증식 베이에링크의 바이러스 특정 2가지 2. 감염성 존재 - 여과지 통과성 3. 조립을 통하여 증식 - 세포의존성 4. 돌연변이를 통한 환경 적응력 5. 자신의 유전물질을 세포에 전달 허시의 DNA가 유전물질임을 알아낸 실험 35S: 단백질 표지 32P: 핵산 표지 게놈에 따른 바이러스 분리 위 두 물질을 표지한 T2 파지 제조 1. 핵산의 종류에 따라 분리 제조한 파지를 대장균에 감염 시킴 - DNA 바이러스 RNA 바이러스 파지가 대장균에 유전물질 주입 ( 무관하게 역전사바이러스 존재 ) 대장균 내부에서 표지된 물질은 32P 2. 게놈의 극성에 따라 분리 T2 파지는 대장균 감염시 파지 DNA만 이동 - 양성가닥 RNA 음성가닥 RNA 3. 게놈의 가닥 수에 따라 콘라드의 RNA가 유전물질임을 알아낸 실험 - 단일가닥 이중가닥 TMV의 구성성분인 RNA와 DNA가 각각으로 분리후에 다시 재조립 가능한 특성을 이용 병리증상이 달라 구별되는 2개의 종 TMV 씀 7M 우레아를 처리하여 단백질과 RNA 분리 볼티모어 분류 -게놈의 특성에 따라 7개로 구분함 서로 다른 종의 성분으로 재조립하여 재조합 1. Group 1 이중가닥 DNA 바이러스 바이러스 제작. 재조합 바이러스를 식물에 감 게놈 DNA가 mRNA의 주형으로 이용 염시켰더니 RNA가 유래한 바이러스와 똑같 은 병리증상 발현 2. Group Ⅱ 단일가닥 DNA 바이러스 단일가닥 DNA이 이중가닥으로 전환 후 사용 두 실험의 결론 바이러스는 DNA와 RNA를 유전물질로 사용 바이러스의 정의 3. Group Ⅲ 이중가닥 RNA 바이러스 두 가닥의 게놈 중 (-)가닥을 주형으로 사용 4. Group Ⅳ 양성가닥 RNA 바이러스 (+)가닥을 가지는 RNA 게놈 자체가 mRNA 5. Group Ⅴ 음성가닥 RNA 바이러스 (-)가닥을 주형으로 mRNA를 전사함 6. Group Ⅵ 역전사바이러스 RNA 게놈을 DNA 게놈으로 전환 후 전사 7. Group Ⅶ 역전사바이러스 형태학적으로는 완전히 바이러스의 형태 증 식의 경우 함께 숙주 세포를 감염시킨 다른 바이러스에 의존한 형태 2. 바이로이드 단백질 없이 원형의 RNA로만 구성된 물질 3. 프리온 단백질로만 구성 핵산을 가지지않음 DNA 게놈을 RNA 게놈으로 전사후 RNA를 역전사를 통해 DNA로 전환 2장 바이러스의 입자 구조 구조단백질: 바이러스 입자를 구성함 비구조단백질: 바이러스 입자를 구성하지않음 뉴클레오캡시드: 게놈을 싸고 있는 단백질 ICTV 분류법 바이러스 게놈이 코드하는 모든 단백질이 구 조단백질은 아님. 입자조립에 관여하지않는 - 바이러스 감염 특성도 고려한 분류법 프로테아제의 경우 비조립단백질임 게놈과 복제 구조 비슷 유사- 과 외피형 바이러스: 외피 존재 감염특성 유전적 연속성- 속 종 비외피형 바이러스: 그런거 없음 종의 경우 혈청형, 유전자형 외피의 경우 지질막과 외피단백질로 구성 *RdRp (RNA dependent RNA polymerase) 소단위체를 구성하는 단백질 3차 구조는 비 RNA 증식에 작용하며 돌연변이율이 높은 대칭적이지만 이러한 소단위체를 대칭적으로 erroe-prone 효소이다 배열하여 대칭적인 구조를 얻는다(구형 캡시 거대바이러스: 세균 크기와 비슷해서 세균의 드와 나선형 캡시드) 흉내를 낸다는 의미로 mimivirus로 불림 소단위체 조립의 장점 서브바이러스: 바이러스라고 정의하기 미흡한 1. 자가조립이 가능 1. 위성바이러스 (바이러스의 기생충) 2. 구조단백질의 총 수가 감소하여 게놈을 효율적으로 사용가능함 3. 유전적 안정성이 증가 돌연변이 감소 4. 캡시드 입자의 복잡성 증가로 안정화 -투과전자현미경(TEM): 시료의 단면 양상 높 은 해상도를 가지는 장점 -주사전자현미경(SEM): 시표 표면의 양상 입 체적인 영상으로 관찰이 가능함 나선형 캡시드 (TMV바이러스) 각 소단위체를 원둘레에 배열하여 원형을 구 성하는 방법으로 형성되어 나선형을 가짐 2. 동결전자현미경 탈수시키지않은 자연 상태에서 시료를 관찰 시료내에 존재하는 물을 유리질의 투명한 얼 음으로 변화시킴 정이십면체 캡시드 3. X-선 결정 구조법 정이십면체의 경우 가장 적은 종류의 소단위 보고자하는 대상의 입자 결정체가 필요함 결 체를 가지고 가장 많은 수의 소단위체를 사 정체와 충돌하여 산란하는 X-선을 분석하여 용하여 이룰 수 있는 입체구조 결정체 내에 위치한 전자들의 밀도에 대한 정이십면체의 소단위수= 60×T 3D이미지를 구성함 캡시드의 생물학적 역할 3장 생활사 1. 물리화학적 손상으로부터 게놈을 보호 바이러스가 숙주세포에 진입하여 자손바이러 2. 바이러스 게놈이 선천면역 수용체에 의해 인지되는 것을 막아 면역반응을 차단하는 함 3. 숙주세포의 수용체를 인지해 표적세포로 스를 세포 밖으로 방출하기까지의 모든 과정 을 의미함 생활사는 진입-게놈복제-진출 3단계 의 진입에 작용함 4. 바이러스 게놈을 세포 내 게놈 복제가 일 1. 바이러스의 진입 (4단계 존재) 어나는 장소로 이동시켜줌 ① 부착 수용체와 부착인자의 작용 바이러스 입자와 수용체의 결합 특이성은 높 지만 부착인자와의 결합 특이성은 낮다 세포의 표면에 존재하는 헤파린이 부착인자 입자 구조 연구법 1. 전자현미경 부착인자의 경우 바이러스 입자에 붙어서 세 포 표면에 바이러스를 모아주는 역할을 하지 만 수용체의 경우 세포 내 진입을 촉진함 나옴 비외피단백질의 경우 바이러스 캡시드가 엔 도솜을 용해하면서 세포질로 나옴 * 장점 세포막에서 멀리 떨어진 핵 근처까지 캡시드 동물 바이러스 수용체의 특성 의 진입이 가능함 -수용체 분자의 화학적 특성은 다양 -바이러스 수용체는 LDL receptor 바이러스의 외피 단백질이 원형질막에 남아 EFG 있지않아서 숙주의 면역반응을 회피할 수 있 receptor와 같이 알려진게 대부분 음 - 면역글로불린 가계에 속함 *클라트린-매개내포작용 - 수용체 외의 공동수용체를 필요로 함 LDL지질입자를 세포 안으로 유입하는 세포 고유의 기전 ②침투 및 탈피 바이러스가 세포 표면에 부착된 후 바이러스 *카베올린-매개내포작용 카베올린이 피막소와 형성 입자가 세포 안으로 들어오는 침투 단계 SV40의 세포 진입에 사용됨 - 직접융합 ③ 세포질 이동 바이러스 외피와 세포원형질막의 융합으로 세포내로의 침투를 성공한 바이러스는 유전 외피에 싸여 있던 바이러스 캡시드가 세포질 자 발현과 게놈 복제를 수행하기위한 장소이 로 동 바이러스 외피단백질은 세포 원형질막에 남음 캡시드가 복제 장소인 핵에 도달하기 위해 - 수용체 매개내포작용 미세소관매개이동을 이용함 바이러스입자가 수용체에 결합한 후, 바이러 ④ 탈피 스 입자와 수용체의 결합체가 원형질막 특정 부위에 모여 피막소와 형성, 세포 안쪽으로 들어오면서 엔도솜을 형성하고 바이러스는 바이러스 캡시드 입자가 세포내로 진입한 후 바이러스 게놈을 노출하는 단계 엔도솜 내부에 위치 이후 엔도솜을 파괴하고 폴리오마바이러스: 캡시드의 크기가 작아서 캡시드의 입자가 세포질로 침투하는 과정을 캡시드 자체가 핵공을 통과할 수 있음 거침 외피단백질의 경우 외피와 엔도솜의 막융합 을 통해 탈피 발생하여 캡시드가 세포질로 아데노바이러스: 핵공에서 캡시드의 일부 파 괴 게놈 DNA 탈피를 통해 핵공으로 이동 허피스바이러스: 캡시드는 핵공을 통해 진입 할 수 없음. 핵공에 도달후 캡시드 파괴-진입 외피형 바이러스의 방출 세포외배출 출아점 형성-성장-막융합의 과정으로 진행 2. 유전자 발현 및 게놈 복제 바이러스의 출아를 촉진하는 신호 L도메인 ③성숙 3. 진출 새로 생성된 자손 바이러스가 입자가 세포 밖으로 나가는 과정 ① 입자 조립 바이러스 입자가 세포 밖으로 방출된 후 세 포 밖에서 수행되는 입자 형성 과정을 의미 감염력을 획득하는데 필수이기때문에 피코나 바이러스와 레트로바이러스에서 발생함 캡시드 조립과 게놈 패키징의 두 단계 피코나바이러스의 경우 캡시드 조립과 게놈 패키징이 순차적으로 일어남 캡시드 조립 후 캡시드에 형성된 구멍으로 게놈 RNA가 삽입되면서 게놈의 패키징 발생 아데노바이러스의 경우 캡시드 단백질이 게 바이러스 감염의 종류 자손의 생성 여부에 따라 생산적감염 비생산 적감염으로 구분 생산적감염은 세포 용해에 따라 용해성 감염과 지속성 감염으로 나뉨 비생산적 감염은 숙주와의 감염 반응에 따라 잠복감염, 형질전환감염, 유산감염으로 구분 놈에 결합하면서 캡시드 조립이 일어난다 (동시) ② 방출 비외피형 바이러스의 경우 세포 용해 생산적 감염 : 모든 생활사가 정상적으로수행 되어 자손바이러스가 생기는 경우 -용해성 감염: 다시 바이러스 감염의 결과로 ex- 폴리오마바이러스 아데노바이러스 감염세포가 용해되어 사멸되는 감염 외피형 바이러스의 경우 조립된 캡시드를 지 -지속성 감염: 감염세포에 병리 현상이 없이 질막이 둘러싸는 착외피 과정 으로 방출 자손바이러스가 지속적으로 생산 됨 캡시드 조립과 착외피가 동시, 혹은 순차적 비생산적 감염: 자손바이러스가 생성되지 않 착외피에 사용되는 세포막은 다름 원형질막을 통해 방출되는 레트로바이러스는 원형질막이 바이러스 입자의 외피로 작용되 음 -잠복감염: 바이러스 게놈은 가지고 있지만 바이러스의 증식은 일어나지 않는 경우 고 소포체를 통해 방출되는 플라비바이러스 -형질전환감염: 바이러스 DNA 게놈이 염색체 는 소포체막이 외피로 활용된다 에 삽입되면서 바이러스 게놈의 증식은 일어 나지않고 감염세포가 종양세포로의 형질전환 화 시킴 -유산감염: 숙주면역반응이나 항바이러스제로 -자연살상세포: 감염세포와 직접 접촉하여 세 인해 바이러스 증식에 실패하는 경우 포막에 구멍을 내고 세포독성물질을 주입하 여 감염세포 살상. 인터페론γ를 생산하여 주 변의 대식세포 활성화 5장 숙주 면역반응 TLR 수용체 (세균 감염 차단에 필수) 병원체를 인지하는 수용체 선천면역과 후천면역 차이점 수지상세포, 대식세포 B-림프구 상피세포 발 선천면역-수지상세포 대식세포 NK세포 현 수지상 세포의 즉각적인 반응 병원체의 특징적인 분자형태를 인지하는데 병원체의 분자형태 인식 다양성 제한 이를 PAMP라고 한다. 바이러스의 경우 dsRNA, ssRNA, 외피단백질 등이 PAMP로 항원에 대한 특이성 없음 인지된다 (핵산만 인지되는 것이 아님 단백 일시적인 반응 질, 지질분자) 후천면역-B 림프구 T 림프구 15종의 TLR 수용체 림프구의 활성까지 시간이 걸림 TLR1/2/4/5/6: 세포막에 위치하며 세균의 세 항원을 인식 항원 특이성 존재 지속적으로 남아있음, 기억세포 포벽 성분 혹은 외피단백질을 인지한다 TLR3/7/8/9: 엔도솜에 위치하며 바이러스로부 터 유래하는 핵산을 인지한다 ( nucleotidesensing TLR’이라고 불림 ) [선천면역] PAMP 인식 후 선천면역반응 유도 방법 면역세포에 의한 병원체 인식 인터페론발현 PAMP를 리간드로 인식한 후 ‘TLR 신호경로’ 이 핵심! 인터페론은 선천면역의 최종산물이 를 활성화 하여 인터페론 발현을 유도함 며 세포 항바이러스 반응의 징표 ex) TLR3의 경우 PAMP의 종류인 dsRNA에 -수지상세포: 병원체를 인지하여 인터페론α/β 결합하면서 TRIF를 리쿠르트하고 TB1K를 활 를 포함한 사이토카인을 분비해 항바이러스 성화 한다. 이후 활성화된 TB1K가 IRF3/7을 작용 유도 인산화하고 인산화된 IRF3/7가 핵으로 이동 -대식세포: 병원체를 인식하고 섭취하여 분해 병원체에 의해 활성화되어 TNF-α, IL-1등의 사이토카인을 분비해 다른 면역세포를 염증 부위로 끌어들이고 NK세포, T-림프구를 활성 하여 인테페론 발현을 유도한다. 또한 TLR3 는 NF-KB를 활성화하여 선천면역반응을 유 도. 핵으로 이동한 NF-KB는 전사인자로 작용 하여 TNF-α 등의 염증 사이토카인 발현을 유도 염된 세포의 경우 세포질에 침입한 바이러스 * 세포밖이나 엔도솜에 위차한 dsRNA는 TLR3에 의해 인지. 세포질에 위치한 dsRNA 는 RIG-I/MDA5에 의해 인지. DNA 분자를 cGAS가 감지함. DNA에 결합한 cGAS가 활성화 되면서 cGAMP를 생합성 이 후 cGAS가 결합되어 STING이 활성화 되고 TBK1의 활성화- 카나아제 활성- IRF3인산화 dsRNA에 결합한 RIG-1/MDA5는 adaptor인 IPS1과 결합을 통해 TBK1을 활성화 - 핵으로 이동해 전사인자로 작용- 인터페론 IFI16 또한 DNA 센서로 발견 TLR3와 RIG-1/MDA5는 NF-KB 활성화를 통 해 염증 사이토카인의 발현을 촉진함 TLR 신호경로보다 RIG-1/MDA5 신호경로가 더 광범위 인터페론의 항바이러스 작용 인터페론 (IFN): 항바이러스 활성을 가지는 사이토카인을 의미 두개의 신호 경로의 과정은 동일함 adaptor 리쿠르트- 키나아제 활성화-IRF인산 화-IRF에 의한 인터페론 발현 유도 -타입 1 인터페론: IFNα, IFNβ 대다수의 세포 -타입 Ⅱ 인터페론: IFNγ 활성화된 T-림프구 표적세포의 원형질막에 위치한 수용체와 결 합하여 작용하는 방식 수용체와 결합한 후 JAK-STAT 신호경로를 통해 인터페론 자극 유전자의 발현을 유도한다. 인터페론 자극 유전자: PKR, 2’5’OAS RIG-I/MDA5의 신호전달계 리간드인 dsRNA 혹은 5’-pppRNA가 RIG-I수 용체에 결합하면 adaptor인 MAVS가 리쿠르 트되어 RIG-I에 결합한다. 이후 활성화된 MAVS에 의해 TBK1이 활성화되고 이 분자 의 단백질 키나아제 활성에 의해 IRE의 인산 화가 일어나고 다음 IRF가 핵으로 이동하여 인테페론 작용 2가지 특징 1. 감염세포뿐만 아니라 주변세포에도 작용 하여 감염의 확산을 차단 2. 바이러스 종에 특이적으로 반응하지 않음 전사인자로 작용한다. RIG-I의 경우 작은 크 기를, MDA5의 경우 큰 크기의 dsRNA를 선 호 함 인터페론 자극 유전자 PKR의 메커니즘 dsRNA에 결합하면서 자신을 인산화하며 활 DNA 센서 성 그 표적인 eIF2α를 인산화하여 번역 저해 2’5’oligo(A) synthetase의 메커니즘 OAS cGAS가 DNA 센서로 알려짐 바이러스에 감 2’5’oligo(A)를 합성하는 효소어 dsDNA에 의 해 활성화되며 합성된 2’5’oligo(A)는 RNase 항원은 펩타이드로 절단되어 세포표면에 있 L을 활성화하여 dsRNA를 분해 는 MHC class Ⅱ 분자에 적재된다. 이후 형성 된 복합체가 TCR에 인식되면서 조력 T-림프 구가 활성화되고 다양한 사이토카인을 분비 [ 후천면역 ] 선천면역을 기반으로 일어나는 반응 한다. 이 과정으로 인해 다시 B-림프구의 활 성화와 분화를 촉진하여 B-림프구는 플라스 마 세포로 분화 됨 -체액성면역: B-림프구가 분화된 플라스마 세 포가 생산하는 항체에 의한 면역반응 -세포성면역: T-림프구가 분화된 세포독성 림 프구에 의한 면역 반응 * 수지상세포 선천면역반응의 핵심적인 역할, 항원펨타이드 를 세포 표면에 있는 MHC 분자에 제시하는 항원제시세포로 후천면역에도 중요한 역할 기억면역의 생성? B-림프구의 분화 및 증식 과정에서 기억 B 세포 기억 플라스마 세포가 생성됨 *중화항체: 바이러스 감염을 억제하는 항체 *옵소닌화: 대식세포가 바이러스 입자에 부착 된 항체를 자신의 Fc receptor를 통해 인지하 여 제거하는 과정 구성요소 BCR: B-림프구 표면에 발현, 3차원 구조 인식 항원 단백질을 직접 인식 TCR: T-림프구 표면에 발현, 펩타이드 인식 MHC/peptide 결합체를 인식 세포성 면역 감염부위에 존재하는 수지상세포와 같은 항 원제시 세포는 바이러스 항원을 세포내로 섭 취한 후 항원을 펩타이드로 가공하여 세포표 면의 *MHC/peptide 결합체 형성과정 항원제시 MHC class 1 분자에 MHC/peptide 복 합체 형태로 적재. 항원제시 세포는 navie T- -MHC class 1: 항원을 펩타이드로 절단하여 림프구 (CD8+)를 인지하여 이를 활성화 활성 소포체로 이동한 후 MHC class 1 분자 표면 화 된 세포독성 T-림프구는 바이러스가 감염 에 적재하여 세포 표면에 제시 된 -MHC class Ⅱ: 항원을 endocytic vesicle로 이 동한 후 vesicle 내에서 펩타이드로 절단하여 MHC class Ⅱ에 적재후 세포 표면에 제시 체액성 면역 항원 에피토프와 B-림프구에 발현된 BCR간 의 직접적인 결합에 의해 활성화 된 B-림프 구에 의해 시작된다. B-림프구가 활성화되면 항원이 결합된 BCR이 세포 내로 유입되고 세포의 표면에 위치한 MHC class 1/peptide복합체를 인지하고 독성물질인 퍼포 린과 그랜자임을 감염세포 안으로 주입시켜 용해시킴 감염세포만 특이적으로 용해시키는 방법? navie T-림프구 중 감염세포를 인지할 수 있 는 T-림프구만이 특이적으로 활성화 [면역회피] 1.면역반응 억제 ex) HIV의 경우 조력 T-림프구를 특이적으로 감염하고 세포사멸을 유도함으로써 혈중 T- -선천면역 억제 림프구의 수를 급격하게 감소 시킴. 조력T-림 TLR경로, RIG-1 신호 경로 차단 ex) C형 protease는 간염 바이러스의 adaptor인 프구 감소로 인해 B-림프구와 T-림프구의 생 NS3/4A serin TRIF분자를 절단해 성이 저해, 면역활성저하로인한 기회 감염 발 생 TLR3 신호 전달 과정을 억제. NS3/4A serin protease는 MAVS 분자를 절단 하여 RIG-1 신호 경로를 차단 3.면역도피 인터페론의 작용을 억제 돌연변이를 통해 항원변이를 일으켜 기존의 항바이러스 인자인 PKR의 작용 저해 항원을 인식하던 숙주의 면역감시로부터 도 ex) C형감염바이러스의 NS25 단백질은 PKR 피 RNA의 경우 돌연변이 생성 빈도가 높음 에 결합해 작용을 저해 아데노바이러스의 VA RNA도 PKR에 결합해 작용을 저해시킴 4. 잠복감염 ex) HSV-1의 초기 감염은 상피세포에서 발생, 면역 반응을 피해 면역세포가 결여된 신경절 과 같은 면역 특권 영역으로 숨음 -후천면역 억제 항원제시 억제 ex) 아데노바이러스, 허피스바이러스.HIV는 MHC Class 1의 발현을 억제하여 결국 세포독 성 T-림프구의 작용을 무력화 시킴 항원제시 저해 ex) HSV-1의 ICP47은 항원 펩타이드와 TAP binding site에 대한 경쟁을 하면서 TAP dependenet peptide translocation을 저해 HBV, HCV 지속적인 항원 자극에 의한 T세포 탈진을 유도하여 T세포의 면역기능을 무력화 2. 면역세포 감염
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