일부 바이러스는 왜 자체 중합효소를 세포 내로 운반하는가?

숙주 세포는 특정 바이러스 유전체(예: 음성 가닥 또는 이중 가닥 RNA)를 전사할 수 없으므로, 이러한 바이러스는 세포에 진입한 후 첫 번째 메신저 RNA를 만들기 위해 비리온(virion) 내에 중합효소를 포장합니다.

바이러스에 리보솜이 없다면, 단백질은 어떻게 만들어지는가?

모든 바이러스는 메신저 RNA를 번역하기 위해 숙주 세포의 리보솜에 의존합니다. 바이러스는 mRNA를 제공하고 종종 이를 선호하게 하는 전략을 사용하지만, 단백질 합성 자체는 세포에 의해 수행됩니다.

바이러스 유전자 발현 및 단백질 합성

바이러스 유전체가 세포 내로 들어오면, 바이러스는 메신저 RNA를 생성하고 이를 단백질로 번역해야 합니다. 이 과정은 유전체 유형에 따라 달라집니다. 일부 바이러스는 숙주 리보솜에 의해 직접 판독되고, 다른 바이러스는 먼저 전사되어야 하며, 많은 바이러스는 자체 효소를 가져와 mRNA를 만들고 변형합니다. 바이러스는 리보솜이 없으므로, 궁극적으로 모두 숙주의 번역 기구에 의존합니다.

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Definition

바이러스 유전자 발현은 바이러스 메신저 RNA와 단백질의 조절된 생산을 의미하며, 전사 또는 mRNA로의 다른 경로, mRNA 변형, 그리고 숙주 리보솜에서의 바이러스 단백질 번역을 포함합니다.

Scope

이 주제는 바이러스 mRNA의 생성(필요한 경우 전사), 세포가 mRNA를 인식할 수 있도록 하는 캡핑(capping)과 같은 변형, 초기 및 후기 유전자 발현의 시간적 프로그램, 그리고 바이러스 mRNA가 세포 메시지와 경쟁할 수 있도록 하는 전략을 포함하여 숙주 리보솜에서 바이러스 단백질의 번역을 다룹니다. 이는 참고 및 교육 자료이며, 임상 지침이 아닙니다.

Core questions

바이러스는 숙주 리보솜이 인식하고 번역할 수 있는 메신저 RNA를 어떻게 생성하는가?
바이러스 유전자 발현은 초기 및 후기 단계로 어떻게 시간적으로 순서가 정해지는가?
바이러스는 숙주 번역 기구를 자체 메시지로 어떻게 전환시키는가?

Key concepts

mRNA 경로 결정 요인으로서의 유전체 유형
바이러스가 암호화하는 RNA 중합효소
mRNA 캡핑 및 번역 기구에 의한 인식
시간적 프로그램: 초기(조절) 및 후기(구조) 유전자 발현
캡 의존적 번역 및 내부 리보솜 진입 부위(IRES)
숙주 차단 및 리보솜 경쟁
바이러스 프로테아제에 의한 폴리단백질 처리

Mechanisms

메신저 RNA로 가는 경로는 유전체에 의해 결정됩니다. 양성 가닥 RNA는 직접 번역될 수 있습니다. 음성 가닥 RNA와 이중 가닥 RNA 바이러스는 mRNA를 전사하기 위해 자체 중합효소를 가지고 있습니다. DNA 바이러스는 일반적으로 숙주 또는 바이러스 중합효소에 의해 전사되며, 레트로바이러스는 DNA 복사본을 통합한 후 전사됩니다. 효율적으로 번역되기 위해 바이러스 mRNA는 일반적으로 5' 캡과 세포가 인식하는 다른 특징들을 필요로 하며, 많은 바이러스는 캡을 추가하는 효소를 암호화하거나 빌려오는데, 때로는 비전형적인 화학 반응을 통해 이루어집니다. 발현은 일반적으로 시간에 따라 순서가 정해지며, 초기 유전자는 조절 및 복제 단백질을 암호화하고 후기 유전자는 구조적 구성 요소를 암호화합니다. 번역은 세포 메시지에 사용되는 것과 동일한 신장, 종결 및 재활용 단계를 통해 숙주 리보솜에서 발생하며, 바이러스는 내부 리보솜 진입 부위(IRES), 숙주 번역 억제 또는 폴리단백질 처리와 같은 전략을 사용하여 단백질이 생성되도록 합니다.

Clinical relevance

중합효소 및 캡핑 효소와 같은 바이러스 특이적 유전자 발현 효소는 숙주 효소와 구별되며, 따라서 항바이러스 약물의 표적이 됩니다. 이 항목은 참조 및 교육을 위한 개념적 수준에서 기본적인 분자 생물학을 설명하며, 처방, 약물 선택 또는 개별 환자 치료의 근거가 아닙니다.

History

1970년대에 다양한 바이러스가 mRNA를 만드는 공통적인 요구 사항에 도달하는 방식이 다르다는 인식이 볼티모어 분류의 기반이 되었고 바이러스 유전자 발현 연구의 틀을 마련했습니다. 이후 분자 연구는 바이러스가 암호화하는 중합효소와 캡핑 효소를 특성화하고, 많은 바이러스의 초기-후기 시간적 프로그램을 정의했으며, 내부 리보솜 진입을 통한 캡 비의존적 번역을 밝혀내어 바이러스가 숙주의 단백질 합성 기구를 어떻게 장악하는지 드러냈습니다.

Key figures

David Baltimore
Bruno Canard
Thomas Dever
Rachel Green

Seminal works

decroly-2012
dever-green-2012

Frequently asked questions

일부 바이러스는 왜 자체 중합효소를 세포 내로 운반하는가?: 숙주 세포는 특정 바이러스 유전체(예: 음성 가닥 또는 이중 가닥 RNA)를 전사할 수 없으므로, 이러한 바이러스는 세포에 진입한 후 첫 번째 메신저 RNA를 만들기 위해 비리온(virion) 내에 중합효소를 포장합니다.
바이러스에 리보솜이 없다면, 단백질은 어떻게 만들어지는가?: 모든 바이러스는 메신저 RNA를 번역하기 위해 숙주 세포의 리보솜에 의존합니다. 바이러스는 mRNA를 제공하고 종종 이를 선호하게 하는 전략을 사용하지만, 단백질 합성 자체는 세포에 의해 수행됩니다.