바이러스 조립 및 숙주 세포로부터의 방출

게놈과 구조 단백질이 생성된 후, 이들은 새로운 바이러스 입자로 합쳐져 세포를 떠나 새로운 감염 주기를 시작해야 합니다. 조립은 게놈을 단백질 캡시드 내부에 포장하며, 외피 바이러스는 출아(budding)하면서 지질막을 획득합니다. 그리고 출아 또는 용해(lysis)에 의한 방출은 자손 비리온을 주변 환경으로 내보내며, 종종 감염성을 갖게 하는 성숙 단계를 거칩니다.

Definition

바이러스 조립 및 방출은 바이러스 게놈을 캡시드에 포장하고, 완전한 (종종 외피가 있는) 비리온을 형성하며, 출아 또는 용해를 통해 숙주 세포에서 이들이 빠져나가는 과정을 포함하며, 종종 감염성 입자로 성숙하는 단계를 거칩니다.

Scope

이 주제는 캡시드 조립 및 게놈 포장, 출아를 통한 외피 획득, 입자 분리를 위해 바이러스가 동원하는 숙주 기전, 두 가지 주요 방출 경로(출아 대 세포 용해), 그리고 비리온을 감염성으로 만드는 성숙 과정을 다룹니다. 이는 임상 지침이 아닌 참고 및 교육 자료입니다.

Core questions

• 캡시드는 어떻게 조립되며 올바른 게놈은 어떻게 선택적으로 포장됩니까?
• 외피 바이러스는 어떻게 출아하며, 이를 위해 어떤 숙주 기전을 동원합니까?
• 바이러스는 어떻게 세포를 떠납니까 – 출아 또는 용해를 통해 – 그리고 언제 감염성을 갖게 됩니까?

Key concepts

• 캡시드 자가 조립 및 대칭
• 선택적 게놈 포장 및 포장 신호
• 출아 및 외피 획득
• 막 분열을 위한 숙주 ESCRT 기전 동원
• 출아 대 세포 용해에 의한 방출
• 비리온의 단백질 분해성 성숙
• 조립 부위 (세포막, 내부막, 핵)

Mechanisms

구조 단백질은 종종 자가 조립(self-assembly)을 통해 정의된 대칭을 가진 캡시드로 조립되며, 바이러스 게놈은 세포 핵산과 구별되는 포장 신호(packaging signals)를 통해 선택적으로 통합됩니다. 외피 바이러스는 바이러스 당단백질이 삽입된 세포막을 통해 출아함으로써 막을 획득합니다. 출아를 완료하기 위해 레트로바이러스를 포함한 많은 외피 바이러스는 막 분열(membrane scission)을 일반적으로 촉매하는 숙주 ESCRT 기전(machinery)을 동원하여, 새로 형성되는 입자가 떨어져 나가도록 합니다. 비외피 바이러스는 일반적으로 세포가 용해될 때 방출됩니다. 많은 비리온은 미성숙 형태로 조립되며, 입자를 재배열하는 성숙 단계, 일반적으로 구조 단백질의 단백질 분해성 절단(proteolytic cleavage) 후에만 감염성을 갖게 됩니다.

Clinical relevance

조립, 출아 및 성숙은 항바이러스 개입을 위한 검증된 표적입니다. 예를 들어, 성숙 프로테아제를 차단하는 약물은 일부 바이러스의 감염성 입자 생성을 방지합니다. 이 항목은 참고 및 교육을 위한 개념적 수준의 생물학을 설명하며, 처방, 약물 선택 또는 환자 관리를 위한 근거가 아닙니다.

History

고전적인 연구는 많은 캡시드가 규칙적인 대칭으로 배열된 반복적인 단백질 소단위체로부터 자가 조립된다는 것을 확립했습니다. 레트로바이러스와 같은 외피 바이러스가 출아를 완료하기 위해 세포 ESCRT 기전을 이용한다는 후속 발견은 비리온 방출을 막 분열을 위한 기본적인 세포 생물학적 경로와 연결시켰으며, 단백질 분해성 성숙의 인식은 새로 방출된 입자가 감염되기 전에 종종 형태를 변경해야 하는 이유를 설명했습니다.

Key figures

• Wesley Sundquist
• Eiji Morita
• Heinrich Klug

Seminal works

• morita-sundquist-2004

Frequently asked questions

외피 바이러스는 왜 세포를 파열시키지 않고 출아합니까?

출아는 외피 바이러스가 자신의 당단백질을 포함하는 숙주 막으로 자신을 감싸고 세포를 즉시 파괴하지 않고 떠날 수 있게 하며, 종종 세포 자체의 ESCRT 기전을 동원하여 새로운 입자를 분리시킵니다.

비리온 성숙이란 무엇입니까?

많은 바이러스는 처음에는 비감염성 미성숙 입자로 조립되며, 성숙 단계, 일반적으로 바이러스 프로테아제에 의한 구조 단백질의 절단 후에만 감염성을 갖게 되는데, 이는 입자를 재구성합니다.