바이러스는 가장 작은 미생물 형태 중 하나로서 동물/식물/박테리아 등 대다수의 다른 생물체를 감염시킵니다. 또한 심각한 급성 구강/구강안면 질환을 일으키며, 전신감염에 따른 구강 내 징후를 나타내기도 하며 환자나 의료인력에 전염되기도 합니다.
[바이러스의 특징과 구조]
바이러스의 주요 특징은 다음과 같습니다.
①작은 크기(10~100㎚): 평균적으로 박테리아의 1/10 정도 크기
②유전체는 DNA 혹은 RNA 한 가지만으로 구성: 한 가닥 혹은 두 가닥/선형이거나 원형.
③대사불활성: 숙주세포 밖에서는 대사 활성이 없습니다. 바이러스는 단백질을 합성하는 기관인 리보솜을 가지고 있지 않기 때문에 바이러스는 살아있는 세포 안에서만 증식이 가능한 절대적 세포 내 기생체라고 할 수 있습니다. 바이러스는 열, 자외선과 같은 물리적 인자 및 pH, 소독제, 유기용매제, 계면활성제 등의 화학적 인자에 의해 비교적 쉽게 불활성화됩니다.
바이러스의 구조
바이러스는 유전체를 포함하는 중심부 핵산(nucleic acid core)과 이를 둘러싸고 있는 캡시드(capsid)라는 단백질로 구성되어 있습니다. 간단히 유전물질과 껍데기라고 표현하기도 합니다. 이런 전체 구조를 ‘뉴클레오캡시드’(core+capsid=nucleocapsid)라 합니다. 뉴클레오캡시드는 노출되어 있거나 혹은 숙주 세포막에서 유래된 지질단백질외피(envelope)에 싸여 있기도 합니다. 많은 바이러스는 숙주세포의 세포막에서 발아할 때 외피에 싸이게 되고, 어떤 바이러스(herpesviruses)는 핵막이나 소포체에서 외피를 얻기도 합니다.
크게 중심부와 외부막으로 분류해 보면,외부막에는 단백외각(캡시드)과 외피(envelope)로 나눌 수 있고 중심부는 핵산(DNA 또는 RNA) 그리고 여러 단백질(효소)이 들어있다고 할 수 있겠습니다. 단백질 껍데기 혹은 캡시드는, 한 종류 혹은 여러 종류의 단백질로 이루어진 반복단위(repeating unit)로 형성됩니다. 나아가 구조단위(structural unit)를 이루어 전자현미경상에서 캡소미어(capsomeres)라는 형태단위(morphological unit)로으로 관찰이 가능합니다. 바이러스의 유전체는 크기가 작아 다양한 단백질 유전정보를 가지기 어려우므로 바이러스 단백질의 다양성은 최소로 유지됩니다. 외피를 가진 바이러스에서 외피를 이루는 단백질 단위는 전자현미경상에서 관찰되며 페플로머(peplomer)라 부릅니다.
1) 바이러스의 핵산(viral nucleic acid)
바이러스의 핵산은 DNA이거나 RNA이며 한 가닥(single stranded, ss) 혹은혹은 두 가닥(double stranded, ds)으로 이루어져 있고, 유전체는 한 개 또는 여러 개의 핵산분자로 이루어집니다. 보유하고 있는 핵산에 따라 DNA 바이러스/RNA바이러스로 나눕니다. 유전체가 하나의 핵산분자로 이루어져 있다면 선형 혹은 원형의 형태로 존재합니다. 캡시드와 기질 단백질의 배열 모양에 따라 입방대칭/나선대칭/복합구조로 나눕니다.
[*바이러스의 대칭성 - 바이러스의 뉴클레오캡시드들은 매우 대칭적인 형태로 배열되어 있습니다. 세 종류의 대칭성이 알려져 있습니다.
① 정 20면체 대칭(Icosahedral symmetry): 단백질 분자들은 20면체 형태로(각 면이 정삼각형인 20면 입방체) 대칭적으로 배열되어 있습니다.
② 나선 대칭(Helical symmetry): 캡소미어가 나선 형태로 핵산을 둘러써서 관 모양의 뉴클레오캡시드를 이루게 됩니다. 대다수의 포유동물 RNA 바이러스가 이 대칭성을 가지며, 뉴클레오캡시드는 코일모양으로 지질 단백질 외피 안에 들어있습니다.
③ 복합 대칭(complex symmetry): 이 형태는 주로 retrovirus 와 poxvirus와 같은 몇몇 바이러스 과에서 나타납니다.]
모든 DNA바이러스는 유전체가 하나의 핵산분자로 이루어져 있는 반면, 많은 RNA 바이러스의 유전체는 여러 개의 핵산분자, 혹은 핵산조각으로 구성되어 있으며 비리온 내에서 이들끼리는 서로 느슨하게 연결되어 있습니다.
[*비리온(virion) – 비리온은 무엇일까? 바이러스는 감염성과 관계없이 구조적인 특성만을 고려하여 그 형태를 표현할 때 사용되는 용어인 반면, 비리온은 감염성이 있는 완전한 바이러스 입자를 의미합니다. 외피보유 바이러스의 경우 외피가 소실되면 감염력을 상실하는 경우가 대부분입니다. 외피 비보유 바이러스의 경우 뉴클레오캡시드가 비리온이 됩니다.]
2) 바이러스 단백질(viral protein)
양적인 면에서 바이러스의 대부분은 단백질이며 이런 단백질은 핵산을 보호하는 피막으로 작용합니다. 바이러스 단백질은 구조 단백질/비구조 단백질/외피당단백으로 분류할 수 있습니다. 바이러스 단백질은 일반적으로 2개 혹은 3개의 서로 다른 폴리펩티드 체인으로 구성되어 있으나 일부는 오로지 한 종류의 폴리펩티드 체인으로 구성되기도 합니다. 바이러스의 표면 외피단백질은 표적이 될 세포(즉, 숙주세포) 표면의 수용체에 대해 특별한 친화력을 가지고 있으며 항원 결정기를 가지고 있기도 합니다. 그래서 바이러스의 항원성, 적혈구 응집능, 효소 작용 등에 역할을 합니다.
대부분의 바이러스 단백질은 구조적인 기능을 갖고 있지만 일부는 효소의 기능을 가지기도 합니다. 예를 들어 사람면역결핍바이러스(HIV)들은 역전사효소를 가지고 있으며 몇몇 효소는 크기가 크고 복잡한 구조를 갖는 바이러스에서 발견됩니다.
3) 바이러스의 지질과 탄수화물
일반적으로 바이러스의 지질과 탄수화물들은 외피에서만 발견되고 그 대부분은 숙주세포로부터 유래된다. 지질의 50~60%는 인지질이고 나머지 대부분은 콜레스테롤이다. 에테르/유기용매에 불활성화되어 감염력을 상실합니다. 탄수화물은 대부분 외피당단백에 글루코사민/갈락토스/만니톨 등으로 존재합니다.