양성 가닥 RNA 바이러스

양성 가닥 RNA 바이러스 특성

단일가닥으로 되어있는 양성 가닥 RNA 바이러스들은 RNA가 부서지기 쉬운 특성을 갖고 있고 DNA 가닥 바이러스에 비해 높은 돌연변이 확률을 나타냅니다. 이 때문에 통상 RNA 바이러스들은 유전체의 크기가 작은 특성을 나타냅니다. 물론 예외도 존재하여 30kb 크기에 달하는 단일가닥 RNA 바이러스도 존재합니다. 양성가닥 RNA 바이러스의 종류들로는 picornavirus, togavirus, flavivirus, coronavirus등이 존재합니다.

Picornavirus

Picornavirus는 단일가닥 양성 RNA 바이러스로 크기는 7.2kb ~ 8.5kb에 이르는 크기를 갖습니다. Picornavirus들은 5′ 말단 쪽에 번역, 병원성 캡시드 포장에 중요한 UTR 부위가 약 600~1200nt 크기로 존재합니다. 3′ 말단 복제과정에서는 비교적 짧은 50~100nt의 UTR이 존재합니다. 5’UTR은 IRES (Internal Ribosome Entry Site)라고 해서 클로버 잎 모양의 2차 구조가 있습니다. 유전체의 나머지 부분은 약 2100~2400개의 아미노산으로 하나의 폴리프로틴을 형성합니다. 유전체 양쪽은 모두 변형되어 5′ 말단은 VPg와 공유결합으로 연결되어 있고, 3’말단은 폴리아데닐화 되어 있는 특징을 갖습니다.

Togavirus

Togavirus는 분절되지 않은 양성 단일가닥 RNA 바이러스입니다. 크기는 약 11kb 정도로 5′ 메틸레이션 된 cap 구조와 3′ 폴리 아데닐레이션 된 꼬리를 갖는 구조입니다. 세포의 RNA와 매우 유사한 구조를 보이며 발현은 2단계에 걸친 번역으로 이루어지는데 처음에는 5′ 부위에 암호화된 비구조 단백질을 생산한 이후 3′ 부위부터 구조 단백질을 생성해 나갑니다.

Flavivirus

Flavivirus는 크기가 약 10.5kb 정도로 역시 양성 RNA 단일가닥 바이러스 구조입니다. 5′ 말단 쪽에 메틸화된 캡이 존재하지만 대부분의 경우 3′ 쪽 폴리A 말단이 사라진 형태입니다. 유전체 구조는 구조 단백질이 유전체의 5′ 쪽에 위치하고 비구조단백질이 3’쪽에 암호화 되어 있는 점에서 Togavirus와 반대되는 구조 양상을 보여줍니다. 유전자 발현 패턴은 Picornavirus와 유사하게 폴리프로틴을 형성하는 형태입니다.

Coronavirus

2019년부터 지금까지 우리 인류를 괴롭혀온 양성 단일가닥 RNA 바이러스 코로나 바이러스입니다. 코로나 바이러는 약 27~30kb 크기로 RNA 바이러스들 중에서 가장 큰 크기를 갖습니다. 코로나 바이러스의 경우 5’쪽에 메틸화된 캡과 3’쪽에 폴리A꼬리를 갖고 있으며 vRNA가 mRNA로 직접 사용됩니다. 5’쪽 20kb 부분이 우선 번역되어 바이러스 중합 효소를 만들어내는데 이 중합효소가 전체 길이에 해당하는 음성 가닥을 먼저 만들어냅니다. 그러면 이 음성 가닥이 주형이 되어 다시 mRNA를 만들어내게 됩니다. 각각의 mRNA는 monocistron으로 5′ 말단부위의 유전자는 가장 긴 mRNA로부터 번역되고 그 다음 유전자는 두 번째 큰 mRNA로부터 번역됩니다. 이러한 구성들은 세포 내에서 전사 후 변형에 의해 만들어지는 과정이 아닌 먼저 만들어진 바이러스 중합효소가 담당하게 됩니다.

식물의 양성 가닥 RNA 바이러스

양성가닥 단일가닥의 RNA 바이러스는 식물의 바이러스에도 존재합니다. Tobacco mosaic virus가 그 대표적인 예인데, TMV의 경우 6.4kb의 RNA 분자로 4개의 유전자를 암호화하고 있습니다. 5′ 말단에 메틸화된 캡이 있으며 3′ 말단에는 복잡한 2차 구조를 나타냅니다. 그러나 3′ 말단에 polyA 구조는 존재하지 않습니다. 유전자 발현의 패턴은 Togavirus의 메커니즘과 유사해 보이지만 비구조단백질은 유전체의 5′ 쪽에 암호화된 ORF의 직접 번역에 의해 만들어지고, 외피 단백질과 기타 비구조 단백질은 3’쪽에 암호화된 2개의 subgenomic RNA로부터 만들어집니다.