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레트로 바이러스는 두 가닥의 RNA를 가지고 있는데 ssRNA virus로 구분하는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 레트로바이러스는 두 가닥 RNA를 가지고 있는 듯 보이지만, 여전히 단일가닥 RNA(ssRNA) 바이러스로 구분되어지는데요, 2개의 ssRNA가 존재하지만 각각 독립적인 동일한 단일가닥 RNA이기 때문에 이와 같이 구분하는 것입니다. 레트로바이러스의 경우에는 바이러스가 숙주세포에 침입하면 RNA → DNA로 역전사를 하며 이 과정에서 바이러스의 역전사효소가 사용됩니다. 만들어진 상보적 DNA(cDNA)가 숙주 게놈에 삽입되며 이후 정상 세포 기구를 통해 바이러스 mRNA와 단백질 생산하게 되는 것입니다. 즉 RNA가 유전체 전달 단계에서 단일가닥 상태이기 때문에 단일가닥 RNA 바이러스(ssRNA virus)로 분류하는 것이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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타미플루가 인플루엔자 바이러스 감염을 막는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 말씀해주신 것과 같이 타미플루는 인플루엔자 바이러스 감염을 치료하거나 증상을 완화하는 데 사용되는 항바이러스제인데요, 우선 바이러스는 숙주세포에 침입한 후 자신의 유전물질인 RNA를 방출하고, 단백질을 합성한 후에 바이러스 입자를 조립하여, 숙주세포로부터 출아하게 됩니다. 이 과정에서 뉴라미니다제가 세포 표면의 시알산 잔기를 절단하고 바이러스 입자가 숙주 세포 표면에 달라붙지 않고 자유롭게 방출될 수 있도록 돕는데요, 따라서 다른 세포 감염 연쇄 반응 가능해집니다. 이때 타미플루는 뉴라미다아제 저해제로 사용되는데요, 타미플루는 시알산의 구조적 유사체이기 때문에 경쟁정 저해제로 작용하여 뉴라미다아제가 시알산잔기를 자르지 못하도록 작용하는 것입니다. 이처럼 뉴라미니다제가 억제되면 조립된 바이러스 입자가 숙주 세포에 붙은 채로 남게 되며 추가적인 감염을 막을 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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인플루엔자 바이러스가 유독 변이가 심한 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 인플루엔자 바이러스가 유독 변이가 심하고 빠르게 새로운 형태가 나타나는 이유는 바이러스의 유전적 특성과 복제 메커니즘과 관련이 있는데요, 우선 인플루엔자 바이러스는 단일가닥 RNA(ssRNA)를 유전 물질로 가지는데, 단일가닥 RNA는 이중가닥 DNA보다 복제 시 오류율이 훨씬 높습니다. 이는 RNA 의존 RNA 중합효소(RdRp)는 교정 기능이 거의 없어서 매번 복제할 때 작은 돌연변이(SNP)가 쉽게 발생하기 때문이며 이로 인하여 점진적 변이가 지속해서 나타나는 것입니다. 또한 헤마글루티닌(HA), 뉴라미니다제(NA) 같은 표면 단백질 유전자에서 작은 돌연변이가 누적되는데요 이를 통하여 면역 회피 기작을 진행할 수 있으며 숙주세포의 기존 면역 체계가 인식하지 못하기 때문에 매년 유행하는 독감 바이러스의 변이 원인이 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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미세플라스틱이 해양 생태계와 인체 건강에 미치는 잠재적 위험은?
안녕하세요. 네 질문해주신 것과 같이 최근 연구에서 미세플라스틱가 해양 생태계와 인체 건강에 미치는 잠재적 위험이 점점 더 우려되고 있는데요, 우선 플랑크톤, 갑각류, 어류 등 해양 생물이 미세플라스틱을 섭취하는데 소형 생물에서 대형 포식자로 이동하면서 먹이망 상층으로 플라스틱과 독성물질 축적되기 때문에 장기적인 영향으로 성장 저하, 생식력 감소, 행동 변화가 나타날 수 있습니다. 또한 미세플라스틱 자체는 비교적 안정적이지만, 중금속, 유기 오염물질, PCB 등과 같은 흡착된 오염물질을 함께 전달한다는 점이 문제이며 섭취한 생물에서 세포 독성, 산화 스트레스, 면역 반응 이상 유발 가능합니다. 더 문제가 되는 것은 나노플라스틱인데요, 미세플라스틱이 점점 분해되면 나노 단위 플라스틱이 되어 혈관, 장기, 뇌까지 침투 가능성이 있으며 아직 동물 실험 위주 연구 단계지만, 장기 축적과 세포 손상 가능성이 보고되고 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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프리온이 해면상뇌증을 유발하는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 프리온이란 단백질만으로 이루어진 감염성 인자로, 일반적인 세균, 바이러스, 곰팡이처럼 핵산을 갖지 않으면서도 병을 유발할 수 있는 입자라는 점에서 독특한데요 원래 정상적인 프리온 단백질은 PrPc의 형태이며 이는 알파 나선으로 이루어져있습니다. 반면에 병원성 프리온 단백질은 PrPsc의 형태로 베타 병풍 구조로 변화가 나타나서 응집체를 구성하게 됩니다. 또한 PrPsc는 비정상 구조를 갖고 있어, 정상 PrPc를 만나면 α-나선 구조를 β-병풍 구조로 변형시키는데요, 이 과정이 연쇄 반응처럼 퍼지면서 신경세포 내 PrPsc가 점점 증가하게 되면서 질병이 유발되는 것입니다. 즉 응집체가 신경세포 막과 시냅스를 파괴하고 세포가 죽으면서 뇌 조직에 작은 구멍이 나기 때문에 이를 해면상 뇌증이라고 부르는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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생명과학에서 합성생물학이 신약 개발과 친환경 소재 생산에 활용되는 원리는?
안녕하세요. 네 질문해주신 합성생물학은 생물 시스템을 공학적 설계 관점에서 새롭게 설계하거나 개조하는 학문 분야인데요 이를 통해 기존 자연에서 발견되지 않았거나, 효율적이지 않았던 기능을 인위적으로 구현하는 방향으로 적용될 수 있습니다. 활용되는 원리에 대해서 설명드리자면 합성생물학에서는 대장균이나 효모와 같은 미생물에 특정 효소 유전자 집합을 삽입하거나 재조합하여 새로운 화합물을 합성하도록 설계할 수 있는데요, 예를 들자면 아르테미시닌(말라리아 치료제) 전구체 합성과정에서 원래 식물에서만 합성되던 아르테미시닌 전구체를 재조합 효모에서 생산하도록 설계하여 대량생산이 가능해집니다. 이외에도 특정 환경 신호나 물질 농도에 반응하여 약물 전구체를 선택적으로 생산하도록 미생물을 프로그래밍을 가능하게 하며 이를 통해 정밀 약물 생산 및 부작용 최소화할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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오페론을 가지고 있을 때의 장점은 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 원핵생물, 특히 대장균(E. coli) 같은 세균에서 오페론시스템을 갖는 것은 여러 가지 장점이 있는데요, 오페론은 관련된 유전자들을 하나의 단위로 묶어 조절하는 시스템이기 때문에, 효율성과 적응성 측면에서 매우 유리하다고 볼 수 있습니다. 오페론에는 같은 생화학 경로에서 필요한 구조 유전자들이 함께 모여 있는데요, 하나의 프로모터와 오퍼레이터 조절만으로 관련 효소들을 동시에 발현 가능하기 때문에 에너지와 자원을 절약할 수 있습니다. 또한 세균은 주변의 환경에 따라서 빠르게 유전자 발현 패턴을 바꿔야하는데요, 오페론이 있으면 특정 신호를 받아서 즉각적으로 전사 활성화가 가능합니다. 또한 관련 효소들이 동시에 만들어지므로, 대사 경로의 흐름을 최적화할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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비리온과 비로이드는 어떠한 차이가 있나요?
안녕하세요. 네 말씀해주신 것과 같이 이름이 비슷해서 헷갈리기 쉽지만, 비리온과 비로이드는 구조와 복제 방식에서 완전히 다른 생물학적 개체인데요, 우선 비리온은 감염성 바이러스 입자의 완전히 성숙한 형태를 말하는 것입니다. DNA 또는 RNA와 같은 핵산과 캡시드 단백질로 이루어져 있으며, 스스로 증식하지 못하고 숙주 세포에 의존해야 하는 바이러스입니다. 반면에 비로이드란 식물만 감염시키는 아주 작은 감염성 RNA 분자를 말하는 것인데요, 단일가닥 RNA로만 이루어져 있으며 단백질 껍질을 가지고 있지 않으며 바이러스와 달리 캡시드가 없고, 외피도 없습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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식물조직배양 배지에서 한천 써도 되나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 식물 조직배양에서 배지를 만들 때 흔히 한천을 사용하는데요, 배지에서 한천은 고체화 역할을 합니다. 이를 통해서 식물 조직이 떠다니지 않고 고정되어 성장하도록 해주며, 영양분과 성장인자를 담는 매트릭스 역할을 하는데요, 따라서 순수한 한천이면 기본적인 고체 배지 형성에는 문제가 없습니다. 다만 식용성 한천의 경우에는 식품용이므로 미생물 오염이나 기타 불순물이 있을 수 있는데요, 배지에서 필요한 pH나 영양 조절에 영향을 줄 수 있는 미량 성분이 포함되어 있을 수 있습니다. 따라서 배양 기간이 길거나 민감한 조직에는 오염 위험이 더 높을 수 있습니다. 따라서 단기 실험이나 간단한 조직배양에서는 식용 한천을 사용할 수도 있지만 정밀한 연구, 장기간 배양, 혹은 미생물 오염을 최대한 피해야 하는 경우에는 반드시 plant agar처럼 고순도 한천을 사용하는 것이 좋습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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인플루엔자 바이러스는 캡시드 단백질이 특이하게 이루어져 있다고 하는데요 어떤 특징이 있나요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 일반적인 바이러스들은 캡시드 단백질 껍질이 유전물질을 직접 감싸 보호하는 형태를 가지지만, 인플루엔자 바이러스는 그 구조가 조금 특이한데요, 인플루엔자 바이러스는 전통적인 의미에서 icosahedral 형태의 캡시드를 가지고 있지 않습니다. 대신, RNA 게놈이 뉴클레오단백질과 결합하여 리보뉴클레오단백질(RNP) 복합체를 형성합니다. 즉, 유전체를 보호하는 구조가 일반적인 단단한 캡시드 단백질이 아니라 NP가 감싼 유연한 사슬 구조입니다. 또한 인플루엔자는 단일 연속 RNA가 아니라 8개의 분절된(-) 단일가닥 RNA로 이루어져 있으며, 각각의 RNA는 NP와 중합효소 단백질(PB1, PB2, PA)과 함께 독립적인 RNP 복합체를 형성하는데요, 따라서 게놈 전체를 하나의 캡시드가 감싸는 것이 아니라 여러 RNP 단위가 바이러스 안에서 따로따로 존재합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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