바이러스 변이가 심한 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 바이러스는 변이가 심해서 독감 예방 주사도 매년 맞곤 하던데요, 왜 바이러스는 다른 종류의 병원체에 비해서 변이가 심한 것인지 궁금합니다.
가장 큰 이유는 복제방식 때문입니다.
먼저 바이러스는 유전자를 복제할 때 발생하는 오류를 잡아내는 교정 기능이 거의 없습니다. 비유하자면 오타를 수정하지 않은 논문이라 할 수 있죠.
게다가 한 번 감염되면 짧은 시간 안에 수만 배로 복제되기 때문에 확률적으로 변이가 나타날 확율이 압도적으로 많습니다.
또한 서로 다른 바이러스가 한 세포에서 만나 유전자를 통째로 교환하는 재편성 과정으로 완전히 새로운 종으로 탈바꿈하기도 합니다.
바이러스는 유전 정보를 복제하는 과정에서 발생하는 오류를 수정하는 교정 기전이 없거나 부족하기 때문에 변이가 빈번하게 일어납니다. 특히 아르엔에이 바이러스는 이중 가닥 구조인 디엔에이에 비해 구조적으로 불안정하며 복제 효소인 아르엔에이 의존성 아르엔에이 중합효소가 복제 중 발생하는 염기 서열의 오류를 바로잡지 못해 돌연변이가 축적되는 속도가 매우 빠릅니다. 또한 서로 다른 바이러스가 한 세포에 동시에 감염되었을 때 유전자가 재조합되거나 재편성되는 과정을 거치면서 기존과 다른 새로운 변이주가 짧은 시간 안에 생성되기도 합니다. 이러한 높은 변이율은 바이러스가 숙주의 면역 체계를 회피하고 새로운 환경에 빠르게 적응하여 생존할 수 있도록 만드는 핵심적인 기제입니다.
안녕하세요.
바이러스는 말씀해주신 것처럼 세균이나 진균과 같은 다른 종류의 병원체에 비해서 변이가 심한 편입니다. 이는 유전체 복제 정확도의 차이 때문인데요 바이러스는 숙주 세포 안에서 자기 유전체를 복제할 때, 바이러스 자체의 중합효소 또는 숙주의 효소를 이용합니다. 이때 특히 문제가 되는 것은 RNA 바이러스인데요, RNA 바이러스는 RNA 의존적 RNA 중합효소를 사용하는데, 이 효소는 교정 기능이 거의 없습니다. 그 결과 염기 하나를 복제할 때마다 실수가 누적되고, 복제 1회당 10⁻³~10⁻⁵ 수준의 매우 높은 오류율이 발생합니다. 이는 DNA를 복제하는 세균이나 인간 세포의 오류율보다 수천~수백만 배 높은 수치입니다. 또한 바이러스는 수천~수만 개 염기쌍 정도의 유전체만을 가지고 있는데요, 유전체가 작다는 것은 한 번의 돌연변이가 바이러스의 성질을 크게 바꿀 가능성이 높다는 뜻이기도 합니다. 예를 들어 표면 단백질을 암호화하는 유전자에 작은 변이가 생기면, 숙주의 항체가 더 이상 잘 인식하지 못하게 될 수 있고 적은 변화로도 면역 회피라는 큰 이점을 얻을 수 있는 구조입니다. 게다가 바이러스는 숙주 세포 하나에 감염되면 수 시간 이내에 수천~수만 개의 새로운 바이러스 입자를 만들어냅니다. 이처럼 엄청난 수의 복제가 매우 짧은 시간에 일어나면, 확률적으로 돌연변이가 반드시 다량으로 생성됩니다. 감사합니다.