바이러스가 세포에 침투하는 방법 : 융합 또는 세포 내 섭취
바이러스에 대한 뉴스가 쏟아지고 있습니다. 이런 뉴스를 잘 이해하고, 적절히 대처하기 위해서는 바이러스에 대한 이해가 필요합니다. 바이러스, 면역, 치료제, 그리고 백신을 이해하기 위해 포스팅을 이어오고 있습니다. 이 포스팅에서는 바이러스가 왜 살아있는 세포를 필요로하는지, 세포에는 어떻게 침투하는지에 대해 살펴보도록 하겠습니다. 코로나19 극복을 위해 바이러스를 이해하고 바이러스를 대비할 수 있는 기회가 되길 바랍니다.
글의 순서
코로나19 극복을 위한 지식 : 바이러스의 이해
바이러스는 왜 살아있는 세포가 필요한가?
세균과 바이러스
바이러스는 어떻게 세포 속으로 들어가나?
코로나19 극복을 위한 지식 : 바이러스의 이해
바이러스는 스스로 생존하지 못합니다. 그래서 바이러스 단독으로는 그냥 그대로 무생물처럼 있을 수밖에 없습니다. 바이러스는 생존을 위해 세포 속에 들어가서 자기복제라는 이득을 취하면서, 세포에는 해를 입힙니다.
바이러스는 살아있는 세포 속에 들어가야만 증식할 수 있습니다. 바이러스는 왜 살아있는 세포가 필요한 것일까요? 일단 바이러스의 형태를 떠올려 볼 필요가 있습니다. 바이러스는 유전물질인 DNA나 RNA를 단백질이 막이 싸고 있는 형태입니다. 바이러스의 종류에 따라서 겉껍질이 지질 이중층 막(bilayer membrane)일 경우도 있습니다. 인간이나 동물의 세포막이 바로 이 지질 이중층 막입니다. 혹시 세포 속으로 들어온 바이러스가 다시 세포 밖으로 나갔기 때문일 것이라는 느낌이 드시나요?
코로나19 극복을 위한 지식 : 바이러스는 왜 살아있는 세포가 필요한가?
이 시점에서 갑자기 리보솜(Ribosome)이 등장해줘야 합니다. 세포 구조 3D 뷰라는 포스팅에서 핵막 안쪽을 자세히 본 적이 있습니다. 우리 몸의 세포를 다시한번 살펴보도록 하겠습니다.
세포는 세포막으로 싸여 있으며, 핵과 세포질로 구성되어 있습니다. 세포에서 가장 중요한 것은 핵입니다. 세포의 생명활동을 조절하는 역할을 하기 때문입니다. 핵은 핵막으로 둘러싸여 있어 세포질과 분리됩니다. 핵막에는 핵공이라는 구멍이 있으며, 핵과 세포질 간에 RNA와 단백질 등의 물질이 들락거릴 수 있습니다.
핵막 안에는 유전물질인 DNA가 있습니다. DNA에는 세포를 유지하고 새로 만드는데 필요한 모든 정보가 들어있습니다. DNA와 몇 종의 단백질이 염색사를 이루며, 세포가 분열될 때가 되면 염색사가 뭉쳐져서 염색체가 됩니다. 핵막 안에는 인(Nucleolus)도 들어 있는데, 인은 리보솜(Ribosomes)을 만듭니다. 핵 안에서 만들어진 알갱이 모양의 리보솜은 핵공을 통해 핵 바깥으로 나와서, DNA의 유전 정보에 따라 단백질을 합성하는 중요한 일을 합니다.
이 대목에서 리보솜이 나왔습니다. 리보솜은 단백질과 RNA로 이루어진 아주 작은 알갱이입니다. 리보솜의 단백질은 세포질 속에서 다른 단백질들을 합성하는데 쓰입니다. 살아있는 세포의 리보솜은 단백질을 합성하는 중요한 일을 합니다. 그런데 바이러스에는 이 리보솜이 없습니다. 따라서 바이러스가 단백질을 만들어내려면, 살아있는 세포로 들어간 다음 그 세포 속에 있던 리보솜을 이용해먹어야 합니다.
코로나19 극복을 위한 지식 : 세균과 바이러스
그렇다면 세균(bacteria, 박테리아)은 어떨까요? 세균은 스스로 단백질을 만들어 낼 수 있습니다. 세균도 우리 몸의 세포와 같이 세균 자신의 리보솜을 가지고 있기 때문입니다. 리보솜이 있으므로, 스스로 증식할 수 있다는 측면에서 바이러스와 비교됩니다. 리보솜이 없는 바이러스는 단독으로 증식할 수 없습니다.
세균과 바이러스를 비교했을 때, 그 크기는 어떨까요? 세균의 가장 작은 크기는 일반적으로 1 μm 정도이며, 가장 작은 바이러스의 크기는 약 0.1 μm정도입니다. 세균이 바이러스보다 10배정도 큽니다. 여기서, μm는 마이크로미터라는 길이의 단위입니다. 1 마이크로미터는 1밀리미터(mm)의 천분의 일에 해당합니다. 참고로 동물세포의 크기가 10 μm 정도, 인간의 머리카락 지름이 17 μm ~ 181 μm라는 사실도 참고해주시기 바랍니다.
바이러스는 어떻게 세포 속으로 들어가나?
여러 종류의 바이러스가 있는 만큼, 바이러스가 세포 속으로 들어가는 방법도 가지각색입니다. 그렇지만 크게 2가지 정도로 요약할 수 있습니다. 바이러스가 세포막에 직접 융합되거나, 세포내섭취(Endocytosis) 과정을 통해서 융합되는 것입니다. 융합과 세포내섭취라는 익숙하지 않은 전문용어가 또 나왔는데요.
융합(Fusion)은 다른 종류의 것이 녹아서 서로 구별이 없게 하나로 합쳐지는 것이거나, 합쳐지게 만드는 것을 의미합니다. 바이러스의 겉껍질이 세포막에 닿은 후 녹아서 경계가 허물어지면, 융합의 결과로 바이러스는 세포 속에 들어가게 됩니다.
세포내섭취(Endocytosis)는 세포 밖의 물질을 세포막으로 감싸는 형태로 소낭을 형성한 후, 세포 내로 이동하는 방식입니다. 이 과정은 에너지를 필요로 합니다. 세포내섭취도 다양한 형태를 띠는데, 세포막에 있는 특정 수용체(receptor)를 이용하거나, 수용체가 있건 없건 상관없이 무작위적으로 소낭을 형성하기도 합니다. 세포 속으로 들어온 소낭의 산성도(pH)도가 감소하면서, 즉 산성에 가까워지면서 소낭의 막이 세포질과 융합됩니다. 이러한 융합의 과정을 통헤 바이러스는 세포 속에 들어가게 됩니다.
마치며 …
코로나19 극복을 위해 바이러스를 이해하고 바이러스를 대비할 수 있도록 바이러스에 대한 상식을 쌓아가고 있는 중입니다. 이 포스팅에서는 바이러스가 왜 살아있는 세포가 필요한지, 세포에는 어떻게 침투하는지에 대해 살펴보았습니다.
바이러스는 단백질 또는 지질 이중층 막(bilayer membrane)을 겉껍질로 하고, 그 껍질 내부에는 유전물질인 DNA 또는 RNA가 들어있는 형태입니다. 유전물질만 가지고 있을 뿐 새로운 단백질을 만들어낼 수 있는 리보솜(Ribosome)이 없습니다. 따라서 바이러스가 단백질을 만들어내려면, 살아있는 세포로 들어간 다음 그 세포 속에 있던 리보솜을 이용해먹어야 합니다.
바이러스가 세포 속으로 들어가는 방법을 2가지로 요약하였습니다. 바이러스가 세포막에 직접 융합되거나, 세포내섭취(Endocytosis) 과정을 통해서 융합되는 것입니다. 바이러스의 겉껍질이 세포막에 닿은 후 녹아서 경계가 허물어지면, 세포막에 직접 융합된 결과로 바이러스는 세포 속에 들어가게 됩니다. 또 하나는 세포내섭취인데, 세포 밖에 있던 바이러스를 세포막으로 감싸는 형태로 소낭을 형성한 후, 세포 내로 이동하는 방식입니다. 세포 속으로 들어온 소낭의 산성도(pH)도가 감소하면서, 즉 산성에 가까워지면서 소낭의 막이 세포질과 융합됩니다. 이러한 융합의 과정을 통헤 바이러스는 세포 속에 들어가게 됩니다.
코로나19 극복을 위해 바이러스를 이해하고 바이러스를 대비할 수 있도록 포스팅을 이어가보겠습니다.
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참고자료
[네이버 지식백과] 리보솜 [ribosome] (두산백과)
Cohen, Fredric S. “How Viruses Invade Cells.” Biophysical journal vol. 110,5 (2016): 1028-32. doi:10.1016/j.bpj.2016.02.006
[네이버 지식백과] 세포내섭취 [endocytosis] (동물학백과)
[네이버 지식백과] 세포융합 (두산백과)