26강. 응용미생물
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1. 개요 [목차]
⑴ 다양한 생장 형태
① 산소에 대한 요구도와 내성에 따른 분류
Figure. 1. 산소에 대한 요구도와 내성에 따른 분류
○ A. 절대호기성(obligate aerobe) : 오직 유산소호흡, 발효·혐기적 호흡을 하지 못함
○ B. 통성혐기성(facultative) : 호기성과 혐기성 조건에서 모두 살 수 있게 대사경로를 바꿀 수 있는 미생물
○ 예 : 효모
○ C. 내기혐기성(aerotolerant) : A, B, E처럼 활성산소를 제거할 수 있지만 유산소호흡을 하지 못함
○ D. 절대혐기성(obligate anaerobe) : 산소에 의해 치명적인 해를 입음
○ 메탄생성고세균(methanogen)과 초산생성고세균(acetogen)이 대부분
○ 이산화탄소와 수소를 서로 경쟁적으로 이용하며 메탄생성고세균이 경쟁에서 우위
○ E. 미호기성(microaerophile) : 적당한 산소 농도를 선호함
② 영양 방법에 따른 박테리아의 분류
○ 종속영양세균
○ 엽록소 無, 대장균 등
○ 동식물의 사체나 배설물을 분해하여 생태계의 물질 순환에 기여
○ 화학합성세균 : 독립영양세균
○ 엽록소 無, 아질산균 등
○ 무기물을 산화시켜 얻은 화학에너지를 사용하여 유기물을 합성
○ 광합성세균 : 독립영양세균
○ 엽록소 a 보유 (녹색)
○ 빛에너지를 사용하여 유기물을 합성
○ 남세균 등
③ 영양요구성 변이주(auxotrophic mutant)
○ 세균, 곰팡이, 배양세포 등이 돌연변이하여 특수한 화학 물질을 생육하는데 필요하게 된 변이주
○ 예 1. 아르기닌 요구주 : 생육에 아르기닌을 필요로 하는 것
④ 이중영양적 생장(diauxic growth)
○ 정의 : 미생물에게 두 종류의 영양물질을 제공했을 때 하나의 영양물질을 우선 소비하고, 고갈된 뒤 다른 하나의 영양물질을 소비하는 생장 형태
⑵ 배지의 종류
① 완전배지(complete media) : 아미노산, 펩톤, 트리톤 등 모든 영양소가 포함된 배지
○ 예 1. agar 배지
○ 예 2. LB 배지 : 효모 추출물 첨가, 대장균 전용배지
○ 1st. dH2O 700 ml, 10 g trypton, yeast extract 5 g, 10 g NaCl을 삼각플라스크에 혼합
○ 2nd. pH를 7.0으로 맞춤
○ 3rd. 1.5% 용액이 되도록 한천을 넣어준 후 부피가 1 L 되도록 dH2O 첨가
○ 4th. 삼각플라스크의 입구를 막고 가압멸균
○ 5th. 50 ~ 60 ℃로 식힌 후 ampicillin stock solution을 넣어줌 (ampicillin 농도가 25 ㎍/ml가 되도록 함)
○ 6th. 배양접시에 부은 후 굳힘
○ 7th. 대장균 배양시 LB 배지가 담긴 petri dish를 뒤집어서 바이러스나 외부균 침입 방지
② 최소배지(minimal media) : 비타민 B7 (아세틸 coA 조효소), 무기염류, 포도당 등 최소한의 영양소만 포함된 배지
③ 보충배지(supplemented media) : 영양요구주 확인시, 형질전환시
⑶ 세포배양
⑷ 카운팅 : 연속희석법(용균반 분석법), 흡광도법
2. 박테리아 [목차]
⑴ 개요
① 단위 : 콜로니(colony)
② 크기 : 0.5 - 5.0 μm
③ 이동 시 flagellum을 사용함
⑵ 세포벽의 기능
① 식물 세포벽처럼 저장액에서 용균되는 것을 방지
② 박테리아의 생장 환경의 삼투 농도가 굉장히 가변적인 것을 상기
⑶ 형태에 따른 분류
① 종류 1. 나선균(spirillum, spirilla)
○ Vibrios (예 : Vibrio cholerae)
○ Spirilla (예 : Helicobacter pylori)
○ Spirochaetes (예 : Treponema pallidum)
② 종류 2. 구균(coccus, cocci)
○ Diplococci (예 : Streptococcus pneumoniae)
○ Streptococci (예 : Streptococcus pyogenes)
○ Staphylococci (예 : Staphylococcus aureus)
○ Sarcina (예 : Sarcina ventriculi)
③ 종류 3. 간균(bacillus, bacilli)
○ chain of bacilli (예 : Bacillus anthracis)
○ flagellate rods (예 : Salmonella typhi)
○ spore-former (예 : Clostridium botulinum)
⑷ 산소요구도에 따른 분류
① aerobic
② anaerobic
⑷ 그람염색에 따른 분류 : 크리스탈 바이올렛(crystal violet)을 먼저 처리 후 사프라닌 O(safranine O)를 처리함
① 1st. 알코올 램프로 2-3회 열처리하여 세균을 슬라이드글라스에 열고정
② 2nd. 크리스탈 바이올렛 염색 시약을 도말한 시료 위에 뿌려주고 20초간 방치
○ 이때 모든 세포는 보라색
○ 크리스탈 바이올렛은 (+) 전하를 띠는 염기성 시약이기 때문에 그람양성 세균의 테이코산에 강하게 결합
③ 3rd. 염색시약을 증류수가 담긴 튜브에 짧은 시간 동안 씻어주고 남은 물기를 제거
④ 4th. 요오드 용액(I2-KI)을 도말한 시료 위에 뿌려주고 1분 동안 방치
○ 요오드가 crystal violet - iodine complex를 형성하여 변색 및 탈색을 방지 (매염제 기능)
⑤ 5th. 슬라이드를 95% EtOH이 담긴 튜브에 넣었다 빼며 요오드 용액을 씻어줌
○ 그람양성균만 보라색을 나타냄
○ 그람양성균의 경우, 알코올이 세균 세포벽을 수축시켜 세포질 내에 I2-crystal violet을 가둘 수 있음
⑥ 6th. 증류수가 담긴 튜브에 조심스럽게 넣었다 빼며 슬라이드를 씻어 탈색을 멈추게 함
⑦ 7th. 사프라닌을 도말 시료 위에 뿌려주고 1분간 방치
○ 그람양성균은 보라색을 그대로 유지하고 있음
○ 그람음성균은 사프라닌에 의해 빨간색을 나타냄
⑧ 8th. 몇 초간 조심스럽게 물로 씻어준 후 물기 제거
⑸ 그람양성 세균(Gram positive bacteria)
① 구조 : 원형질 - 세포막 - 두꺼운 펩티도글리칸(peptidoglycan)으로 구성
② 펩티도글리칸 : N-아세틸글루코사민(N-AG)과 N-아세틸뮤람산(N-AM)이 번갈아 나타나면서 β 1→4 결합을 한 것
③ 내생포자를 생성하여 고온·고압에 견딤
④ 펩티도글리칸 밖으로 돌출된 테이코산(Teichoic acid)은 공유결합으로 연결되며 그람양성에서만 관찰
○ 테이코산은 글루탐산이 포함돼 있어 음전하를 띰
⑤ 예 : 바실러스균(Bacillus subtilis), 탄저균(Bacillus anthracis), 포도상구균(Staphylococcus)
⑹ 그람음성 세균(Gram negative bacteria)
① 구조 : 원형질 - 세포막 - 주변세포질공간 - 얇은 펩티도글리칸 - 주변세포질공간 - LPS, 외막(outer membrane)
② LPS(lipopolysaccharide) : 독성이 있고 면역계의 표적이 됨
○ 보톡스의 독성도 LPS로부터 기인
○ 페니실린은 LPS를 통과할 수 없음
○ 혈액 응고, 고열 발생
③ 외막 : 통과 단백질이 있어 세포막보다 투과성이 더 큼
④ 주변세포질공간(periplasmic space)
○ 펩티도글리칸 층과 세포막, 외막을 분리시키는 부분
○ 물질대사나 물질 수송 등의 세포 기능에 중요한 세포 공간
⑤ 예 : 대장균(Escherichia coli), 헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori)
⑺ 박테리아 예
⑻ 항생제(antibiotics)
① 베타 락탐(beta lactam) 계열 세포벽 억제 항생제
○ 박테리아 세포벽 합성에 중요한 페니실린 결합 단백질(PBP, penicilin binding protein)를 비가역적으로 억제
Figure. 2. beta-lactam 계열 항생제의 원리
○ 맨 처음에는 곰팡이 Acremonium으로부터 유래
○ carbapenem
○ cephalosporin
○ monobactam
○ penicillin
○ clavulanic acid : beta-lactam 계열 항생제로 beta-lactamase를 비가역적으로 불활성화
② 기타 세포벽 억제 항생제
○ vancomycin : pentapentide의 (D)-Ala-(D)-Ala와 결합. beta-lactam 저항성 균에 사용되는 거의 유일한 약
○ bacitracin
③ 세포막 손상
○ polymyxin B : 그람음성균의 외막과 정전기적으로 붙어 불안정하게 함
④ 엽산 억제 : 엽산은 체세포에 쉽게 확산되지만 박테리아는 그렇지 않음
○ sulfonamide : p-aminobenzoic acid와 경쟁하는 경쟁적 저해제. 인류가 처음으로 만들어낸 항생제
○ trimethoprim
Figure. 3. 항엽산제 메커니즘
⑤ DNA gyrase 억제
○ fluoroquinolone
○ quinolone
⑥ RNA polymerase 억제
○ rifamycin : rifampin, rifapentine, rifabutin을 포함
⑦ 30S subunit 억제
○ aminoglycoside
○ gentamycin
○ neomycin : tRNA와 mRNA의 상호작용을 억제
○ streptomycin : 해독 개시를 억제
○ tetracycline : tRNA와 리보솜의 결합을 억제
⑧ 50S subunit 억제
○ chloramphenicol (상표명 : chloromycetin) : 펩티드 결합 억제
○ streptomycesvenezuelae 박테리아에서 분리한 강력한 항생제
○ 여러 가지 세균에 광범위하게 효과가 있으며 특히 장티푸스에 효과가 있음
○ clindamycin
○ erythromycin : 리보솜을 따라 이동하는 mRNA의 이동을 억제
○ linezolid
○ macrolide
○ streptogramin
⑨ 항생제 민감성 : 항생제 종류마다 효과가 드는 박테리아 종류가 상이함
⑩ 항생제 저항성 : penicillin을 처방한지 5년만에 박테리아들이 penicillin의 억제제인 penicillinase를 분비하기 시작
3. 효모 [목차]
⑴ 무성생식을 선호하나 환경 조건이 안 좋으면 유성생식 진행
⑵ 유성생식 시 미토콘드리아는 두 효모로부터 모두 물려받음
4. 바이러스 [목차]
⑴ 개요
① 단위 : 플라크(용균반, plaque)
② 방출량(burst size) : 박테리아 내에 증식하는 파지의 숫자
③ 생물적 특성
○ 핵산과 단백질로 구성
○ 세포 내에서 활성을 나타낼 수 있어 자기 증식과 유전을 함
○ 돌연변이가 자주 일어나 환경에 빠르게 적응
④ 무생물적 특성
○ 단백질 결정체로 존재할 수 있음
○ 물질대사 효소 부존재 : DNA 복제 또는 전사와 관련된 효소는 존재
⑵ 구조
① 바리온(virion) : 바이러스의 기본 단위. 숙주밖에 있을 때 입자상태
② 핵산 + 캡시드(단위체 : 캡소미어) + 세포침투효소 + (세포막) + (역전사효소)
○ 세포막은 동물바이러스에만 존재
○ 역전사효소는 역전사 바이러스에만 존재 (예 : 레트로바이러스)
③ 꼬리 섬유 : 박테리오 파지 등에 존재. 숙주세포 표면에 존재하는 수용체를 특이적으로 인식하여 부착
⑶ 분류
① 외피의 유무 : 노출 바이러스, 외피 바이러스
○ 노출 바이러스(naked virus) : 외피 없음. 디네인으로 핵내 이동. 리소자임을 통한 세포 외 방출
○ 외피 바이러스(positive virus) : 외피 있음. 내막계를 통해 핵내 이동
② 숙주 : 박테리오 파지, 식물 바이러스, 동물 바이러스
③ 유전물질에 따른 분류 : ds DNA, ss DNA, ds RNA, ss RNA
④ 당 인식 단백질에 따른 분류
○ 헤마글루티닌(hemagglutinin)
○ 숙주세포에 침투 시에 작용
○ 숙주세포 표면에 존재하는 탄수화물 말단에 존재하는 시알산 잔기들을 인식하여 결합
○ 시알산(sialic acid)은 N-아세틸뉴라민산(n-acetylneuraminic acid)의 별칭
○ 뉴라미니다아제(neuraminidase)
○ 숙주세포에서 방출 시에 작용
○ 동물 인플루엔자 바이러스 출아 시 숙주 원형질막의 시알산과 헤마글루티닌이 일시적으로 결합
○ 뉴라미다아제는 일시적 결합(글리코시드 결합)을 분해
○ 동물 인플루엔자 바이러스(influenza virus)는 헤마글루티닌과 뉴라미니다아제의 종류에 따라 세분화
○ 헤마글루티닌은 1번부터 16번까지 존재
○ 뉴라미니다아제는 1번부터 9번까지 존재
○ H#N#와 같은 형식으로 바이러스를 분류
○ 타미플루(Tamiflu™, oseltamivir) 및 릴렌자(Relenza™)
○ 뉴라미니다아제의 경쟁적 저해제. 시알산과 유사
○ 인플루엔자 바이러스 증식을 억제함
⑤ 항원변이기작에 따른 분류
○ 항원변이(antigenic drift) : 한 종류의 바이러스가 연속적 증식 → 돌연변이로 항원변이 생성
○ 항원대변이(antigenic shift) : 두 종류의 바이러스가 동일 숙주에서 증식 후 새로운 항원변이 생성, 바이러스의 분절된 유전체의 재편성 과정 有
○ 인플루엔자 바이러스는 항원대변이를 통해 다양성 획득
○ burst size : 박테리아 내에서 증식하는 파지의 숫자
⑷ 유전물질에 따른 분류 : ds DNA, ss DNA, dsRNA, ssRNA
① dsDNA virus
○ 인지질 이중층이 핵막에서 기원
○ 예 : AdV, HSV(Herpes virus), Hepatitis B virus, 천연두 바이러스(smallpox virus), VACV
② ssDNA virus
○ 인지질 이중층이 핵막에서 기원
○ 예 : H1-PV, Parvovirus
③ dsRNA virus : (+)는 번역, (-)는 RNA 합성의 주형(anti-sense)
○ 인지질 이중층이 원형질막에서 기원
○ 1st. 이중가닥 RNA가 (-) ssRNA와 (+) ssRNA로 분리
○ 2nd. (-) ssRNA는 자신의 효소 (RNA dependent RNA pol)을 사용하여 dsRNA 생성
○ 3rd. (+) ssRNA는 mRNA로 기능하여 바이러스 단백질 번역
○ 예 : reovirus, rotavirus
④ ssRNA virus : (-) negative-sense ssRNA virus, (+) positive-sense ssRNA virus, 레트로바이러스로 분류
○ 인지질 이중층이 원형질막에서 기원
⑤ (+) positive-sense ssRNA virus : (+)는 번역, (-)는 RNA 합성의 주형(anti-sense)
○ positive strand : 기본적인 유전정보를 가지고 있음
○ mRNA로 기능하여 바이러스 단백질을 번역해야 하므로 5' cap과 poly A 꼬리가 존재
○ 1st. 자신의 RNA pol을 사용하여 (-) ssRNA 다수 합성
○ 2nd. (-) ssRNA는 자신의 효소(RNA dependent RNA pol)를 이용하여 (+) ssRNA 다수 합성
○ 3rd. (+) ssRNA는 유전체 구성 및 단백질 번역에 이용
○ 유전체로 구성할 RNA가 번역에도 사용되므로 돌연변이율 높음
○ 예 : Hepatitis C virus, 사스(SARS), 코로나 바이러스(Corona virus), poliovirus, coxsackievirus, NDV
⑥ (-) negative-sense ssRNA virus : (+)는 번역, (-)는 RNA 합성의 주형(anti-sense)
○ negative strand : positive strand의 보완. negative strand의 유전정보를 실제로 쓰지는 않고 복제 주형으로만 사용
○ 1st. 자신의 RNA dependent RNA pol을 이용하여 (+) ssRNA 다수 합성
○ 2nd. (+) ssRNA는 자신의 효소(RNA dependent RNA pol)을 이용하여 (-) ssRNA 다수 합성
○ 3rd. (-) ssRNA는 유전체 구성에 이용, (+) ssRNA는 단백질 번역에 이용
○ 예 : 인플루엔자 바이러스, 에볼라 바이러스, MV, NDV, VSV
○ 암기팁. 인플루엔자.. 음플루엔자..
⑦ 레트로바이러스(retrovirus) : 역전사 효소(RT, reverse transcriptase)가 존재, (+) positive-sense ssRNA virus의 일종
○ 역전사 바이러스 : 역전사 효소(RT, reverse transcriptase)가 존재하는 바이러스
○ 역전사 바이러스는 레트로바이러스와 비 레트로바이러스(예 : dsDNA virus인 Hepatitis B virus)로 분류
○ HIV virus
○ 동일한 ssRNA 가닥 두 개가 유전체를 구성. 상보적인 가닥이 아님을 유의
○ HIV RNA는 5'-cap과 poly-A tail이 있음
○ HIV virus 내 주요 효소 : 역전사 효소(RT), 삽입효소(integrase), 단백질 분해효소(protease)
○ (참고) 인플루엔자 바이러스의 유전체는 RNA이고 이 RNA로부터 RNA를 바로 복제할 수 있음
○ 단, 조류독감 인플루엔자의 경우 cDNA를 합성하는 역전사 과정이 존재
Table. 1. DNA 바이러스의 종류
Table. 2. RNA 바이러스의 종류
Figure. 6. 바이러스의 종류
⑸ 박테리오 파지 : 생활사 주기가 약 30분
① 용균성 생활사(lytic cycle) : T1, T2, T4 파지 등 병원성 바이러스(DNA virus)
○ 1st. 부착 : 숙주의 세포 표면에 꼬리 부착
○ 2nd. 침투 : 파지의 작용으로 숙주의 복제, 전사, 번역이 즉시 중단
○ 3rd. 복제 : 초기 유전자가 발현 → 후기 유전자 전사 유도 → 후기 유전자 발현
○ 초기 유전자 : 생활사 결정 유전자, 숙주 DNA 파괴 유전자(숙주 염색체를 모두 가수분해시켜 자신 DNA 합성에 이용)
○ 후기 유전자 : 캡시드 유전자, 용해 유전자
○ 4th 조립 : 숙주 효소로 바이러스 DNA 복제. 생산된 바이러스 단백질은 숙주 DNA를 절단 및 분해함
○ 5th. 방출 : 파지가 생산한 세포막 분해효소에 의해 방출
② 용원성 생활사(lysogenic cycle) : λ 파지 등 온건성 파지
○ 1st. 부착
○ 2nd. 침투 : DNA가 박테리아 내로 삽입되면 선형 DNA가 환형 DNA로 전환
○ 3rd. 복제 : 용균성 생활사와 달리 파지 DNA가 숙주 DNA에 삽입
○ 프로파지 : 숙주 DNA에 삽입된 파지 DNA
○ 4th. 조립 및 방출 : 원래 파지 DNA는 숙주에 계속 남아 있음
○ 5th. 숙주가 증식하지 못하면 용균성 생활사로 전환
○ cI 전사인자가 많으면 용원생 생활사, cro 전사인자가 많으면 용균성 생활사
○ 암기팁. I.. in.. O.. out..
○ 건강한 대장균에서 파지는 처음에 cro를 합성하다가 나중에 합성되는 cI 단백질의 영향으로 용원성 생활사를 함
③ cro와 cⅠ의 경쟁적 발현
Figure. 7. 용균성 생활사와 용원성 생활사에서의 유전자 발현
○ 용균성 생활사와 용원성 생활사는 두 개의 유전자(cⅠ, cro)와 세 개의 프로모터(PR, PL, PRM)로 조절됨
○ 용균성 생활사에서의 유전자 발현 양상
○ 1st. cro로부터 생성된 단백질이 PRM 내에 있는 OR3에 결합하여 cⅠ의 전사를 억제
○ 2nd. 그 결과 용균성 성장을 결정하는 시기에 PL과 PR 프로모터가 활성화됨
○ 용원성 생활사에서의 유전자 발현 양상
○ 1st. cⅠ 유전자에 의해 λ 억제인자가 생성됨
○ 2nd. λ 억제인자는 PR 내에 있는 OR1과 PRM과 PR에 걸쳐있는 OR2에 결합하여 cⅠ의 발현을 활성화
○ 3rd. 대신 cro의 발현이 억제됨
○ 4rh. 그 결과 용원성 성장을 결정하는 시기에 PRM 프로모터가 활성화됨
④ 용원성 유도
○ 1st. 용원성 유도
○ 1st - 1st. 성장조건이 좋지 않은 배지에서 cⅡ 단백질의 합성이 증가
○ 1st - 2nd. cⅡ 단백질은 PRE라는 프로모터의 상단에 결합
○ 1st - 3rd. OR1 - OL1, OR2 - OL2, OR3 - OL3 간에 억제인자를 사이에 두고 DNA 고리를 형성
○ 1st - 4th. DNA 고리는 cⅠ 유전자의 전사를 촉진
○ 1st - 5th. cro와 cⅠ의 경쟁적 유전자 발현에 의해 cⅠ의 발현이 증가함에 따라 용원성 생활사가 유도
○ 2nd. 용원성 확립
○ cⅠ 유전자가 용원성을 확립하는 경우 PRE에서 전사되고, 그 상태를 유지할 경우 PRM에서 전사
○ OR1과 OR2에 결합한 λ 억제인자도 용원성 확립을 활성화
○ PR과 cⅡ도 용원성 확립에 영향을 줌
○ 용균성 유전자를 조절하는 PL도 용원성 확립에 영향을 줌
⑤ 용균성 유도
○ λ 억제인자는 N 말단과 C 말단을 양 기점으로 아령 모양으로 생김
○ λ 억제인자 단량체는 2량체를 형성하고, 2량체가 서로 결합하여 4량체를 형성함
○ UV는 λ 억제인자가 단량체가 되도록 하여 cⅠ의 발현을 억제
○ cro와 cⅠ의 경쟁적 유전자 발현에 의해 cro의 발현이 상대적으로 증가함에 따라 용균성 생활사가 유도됨
⑥ 항종결(antitermination) : 람다파지의 N과 Q 단백질과 관련
⑦ 역조절(retroregulation) : int 발현에 있어 헤어핀 구조가 핵산분해효소에 저항성을 가짐
⑹ 동물 바이러스
① 동물 바이러스의 침투방식
○ 노출바이러스 : 바리온이 엔도사이토시스로 흡수된 뒤 소낭의 막을 파괴
○ 외피 바이러스
○ 첫 번째 방식 : 엔도사이토시스로 흡수된 후 외피와 소낭의 막이 융합
○ 두 번째 방식 : 숙주세포의 원형질막과 바이러스의 외피가 융합
② 인플루엔자 바이러스 : ssRNA 바이러스
○ 총 8개의 RNA 분절로 구성됨
○ 캡시드에 직접 RNA 중합효소가 붙어 있음
○ 인플루엔자의 분류 : 헤마글루티닌과 뉴라미다아제의 종류에 따라 분류
○ 1st. 바이러스 외피막의 당단백질 스파이크가 세포막의 수용체와 결합
○ 2nd. 외피와 소낭의 막 융합 → 세포질로 바리온 방출
○ 3rd. RNA-dependent RNA polymerase 활성
○ 4th. 바이러스 단백질 합성 → budding
③ HIV : ssRNA 바이러스
○ 캡시드 내 reverse transcriptase, protease, integrase, 동일(↔ 상보성) ssRNA × 2개 존재
○ 1st. 외피에 나와 있는 당단백질 gp 120이 보조 T세포의 CD4와 결합
○ 피막은 당단백질 gp 120과 당단백질 gp 41로 구성
○ 당단백질 gp 120은 CD4를 인식
○ 당단백질 gp 41은 CCR5를 인식
○ CCR5가 없는 개체는 HIV 저항성이 나타남
○ 2nd. 원형질막과 융합하여 세포 내로 침투하고 효소에 의하여 캡시드 제거
○ (참고) 캡시드 P24 : HIV 바이러스 감염을 진단하는 1순위 마커
○ (참고) 바이러스 감염을 진단하는 2순위 마커는 항체
○ 3rd. 역전사 효소가 작용
○ 3rd-1st. RNA-dependent DNA polymerase 활성 : poly T를 프라이머로 mRNA 역전사. ssRNA → ss cDNA
○ 3rd-2nd. RNAaseH 활성
○ 3rd-3rd. DNA-dependent DNA polymerase 활성 : DNA pol Ⅰ 기능. ss cDNA → ds cDNA
○ 4th. 이중나선 DNA(ds cDNA)는 프로바이러스가 되어 핵에서 잠복
○ 5th. RNA 전사 : 대체 스플라이싱 후 캡시드와 핵산 형성
○ 6th. 바이러스가 원형질막으로 둘러싸인 후 빠져 나감
⑺ 식물 바이러스
① 수평 감염 : 원형질 연락사를 통해 인접 세포로 바이러스가 이동
② 수직 감염 : 번식 과정과 함께 세대를 거쳐 식물 바이러스가 감염되는 형태
⑻ 주요 바이러스 질환
① HBV(hepatitis B virus) : 간암, IFG-2(인슐린유사 성장인자)의 발현 증가
② SV40(simian virus40) : 원숭이 림프종, SV40의 T-항원에 의해 pRb, p53의 억제
③ Herpes simplex virus(포진유발) : 림프종, 카포시 육종 등, 종양세포의 MHC I에 항원제시 억제
④ HTLV(human T-leukemia virus) : T세포 림프종, T세포에 감염되어 사이토카인의 과다분비
⑤ HIV 바이러스
5. 바이로이드와 프리온 [목차]
⑴ 바이로이드(비로이드, viroid)
① 200 ~ 300개의 뉴클레오티드로 된 단일가닥 환상 DNA
② 식물 세포에서 복제되고 단백질을 암호화하지 않음
⑵ 프리온(prion)
① 개요
○ 135 ℃까지 가열해야 프리온을 제거할 수 있음
○ 어원 : protein + infection
② 원리 : 뇌의 정상세포 내 prpc은 구조적 변형에 의해 prpsc로 전환
○ prpc은 α 나선 구조를 나타냄
○ prpsc은 β 병풍 구조를 나타냄
○ β 병풍 구조는 굉장히 컴팩트하게 쌓일 수 있어서 비정상 프리온 단백질은 결정을 형성할 수 있음
○ 위와 같은 결정 구조를 아밀로이드 구조라고 함
○ 이런 컴팩트한 구조는 효소에 의해 분해되지 않음
○ 증식반응 : prpc + prpsc → prpsc + prpsc
③ 질환
○ 증상 : 동물과 사람에게 전이 가능한 해면성 뇌염 야기. 심지어 사망에 이르기도 함
○ 양 : 스크래피(Scrapie)
○ 소 : 광우병 혹은 BSE(bovine spongiform encephalopathy)
○ 사람 : 크라우츠펠트-야곱 증후군(Creutzfeldt-Jakob disease, CJD)
○ 지금까지 프리온 질병에 대한 치료법은 없음
④ 검출
○ 수 년 동안, BSE 테스트는 동물이 죽은 후에나 가능
○ 초기의 테스트는 상대적으로 오래 걸림 : 일주일에서 3년 정도 소요
○ 최근의 테스트는 수 시간 안에 결과가 도출되지만 항상 가능한 것은 아님
⑤ 연혁
○ 1980년 영국에서 BSE 발생
○ 2005년 중반 미국에서 2명의 확진사례와 1명의 의심사례가 발생
| COUNTRY | BSE CASES | vCJD DEATHS |
| Austria | 1 | 0 |
| Belgium | 125 | 0 |
| Canada | 2 | 1 |
| Czech Republic | 9 | 0 |
| Denmark | 13 | 0 |
| Falkland Islands | 1 | 0 |
| Finland | 1 | 0 |
| France | 891 | 0 |
| Germany | 312 | 0 |
| Greece | 1 | 0 |
| Hong Kong | 0 | 1* |
| Ireland | 1,353 | 1 |
| Israel | 1 | 0 |
| Italy | 117 | 1 |
| Japan | 11 | 0 |
| Lichtenstein | 2 | 0 |
| Luxembourg | 2 | 0 |
| Netherlands | 75 | 0 |
| Oman | 2 | 0 |
| Poland | 14 | 0 |
| Portugal | 875 | 0 |
| Slovakia | 15 | 0 |
| Slovenia | 4 | 0 |
| Spain | 412 | 0 |
| Switzerland | 453 | 0 |
| U.S. | 1 | 0(1)^f |
| U.K. | 183,803 | 141(5) |
| Worldwide | 151(6) | |
| * Awaiting confirmation ^f British subject |
||
Table. 3. 국가별 BSE 및 vCJD 사례
6. 비교미생물학 [목차]
⑴ 동물세포, BEVS(baculovirus expression vector system)/곤충세포, 효모, 박테리아 비교
① 일반적으로 Escherichia coli (대장균), Saccharomyces cerevisiae(효모), Chinese hamster ovary(CHO) cell 등이 이용
② 배양 속도 : 박테리아 > 효모 > BEVS/곤충세포 > 동물세포
③ 비용 : 박테리아 < 효모 < BEVS/곤충세포 < 동물세포
④ 생산 수율 : 효모 > 박테리아 > BEVS/곤충세포 > 동물세포
⑤ FDA 승인 우선순위 : 동물세포 > 박테리아 > 효모 > BEVS/곤충세포
⑵ 바이러스, 박테리아, 곰팡이의 비교
| . | 바이러스 | 박테리아 | 곰팡이 |
| 크기 | 0.02-0.3 μm | 0.3-2 μm | 3-10 μm |
| 세포 유형 | 비세포 | 원핵세포 | 진핵세포 |
| DNA / RNA | 둘 중 하나 | 둘다 | 둘다 |
| 핵산 복제 | 숙주세포에 침입했을 때 | 연속적 | G기, S기 |
| 복제 | complex | 이분법 | 유사분열, 감수분열 |
| 세포소기관 | 숙주를 이용함 | 비막성 세포소기관 | 막성 세포소기관 |
| 세포막 | envelop / non envelop | no sterol (예외 : Mycoplasma) |
에르고스테롤 |
| 세포벽 | 없음 | 펩티도글리칸 | 키틴, 글루칸 |
Table. 4. 바이러스, 박테리아, 곰팡이의 비교
입력: 2017.09.09 19:00
수정: 2019.01.22 15:56
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