D형 간염 바이러스가 호스트 복제 기계를 하이재킹하는 방법

찢어진 해적 깃발

이 이야기는 작은 감염성 RNA인 바이로이드와 바이러스이드에 관한 더 큰 시리즈의 일부입니다. 이는 또한 심각한 인간 질병을 일으키는 바이러스 유사 병원체인 D형 간염 바이러스에 관한 시리즈의 다섯 번째 기사이기도 합니다. Forbes 또는 www.williamhaseltine.com에서 다른 내용을 읽어보실 수 있습니다.

모든 바이러스는 DNA이든 RNA이든 자신의 게놈을 복제할 수 있는 효소를 암호화합니다. 그러한 효소가 없으면 바이러스는 무력화됩니다. 비록 숙주 세포에 침투하더라도 복제할 수 없습니다. D형 간염을 포함한 바이로이드와 바이러스로이드는 예외입니다. 이 작은 원형 RNA 병원체는 자체 복제 효소를 암호화하지 않습니다. 그럼에도 불구하고 문제 없이 복제할 수 있습니다. 어떻게? 간단한 대답은 그들이 숙주 세포의 복제 기계를 탈취한다는 것입니다. 대부분의 바이로이드와 바이러스양은 단백질을 암호화하지 않지만 D형 간염 바이러스는 암호화합니다. D형 간염 바이러스 항원(HDAg)으로 알려진 D형 간염 단백질은 관련 세포 기구를 자신의 장점에 맞게 변형합니다. 특히, 이는 숙주 DNA 의존성 RNA 중합효소(Pol I, Pol II 및 Pol III)와 상호작용합니다. 다음은 이 전략의 개요와 D형 간염 수명주기에 대한 중요성입니다(그림 1). 이러한 상호작용을 이해하면 새로운 D형 간염 특이적 항바이러스제 개발의 기회가 열립니다.

그림 1. 델타 간염 바이러스(HDV) 수명주기의 도식적 표현.

숙주 RNA 중합효소란 무엇입니까?

RNA 의존성 RNA 중합효소는 세포가 DNA의 정보를 RNA로 복사하는 데 사용하는 효소입니다. RNA 중합효소 I, II, III으로 지정된 세 가지 인간 RNA 중합효소가 있습니다.

RNA 중합효소 I

RNA 중합효소 I은 폴리펩티드로 알려진 14개의 서로 다른 하위 단위로 구성된 큰 단백질입니다. 이는 세포의 단백질 생산 기관인 리보솜의 많은 구성 요소를 생성하여 세포 분열에 기여합니다. 리보솜을 번역자로 생각해보세요. 그들은 RNA 가닥을 횡단하면서 RNA를 구성하는 뉴클레오티드를 아미노산으로 전환합니다. RNA가 들어가고, 단백질이 나옵니다.

RNA 중합효소 I은 리보솜 DNA(rDNA)라는 특별한 종류의 DNA를 전사하여 이러한 리보솜 조각, 즉 기술 용어를 사용하면 리보솜 리보핵산(rRNA)을 생성합니다. RNA 중합효소 I에 의해 전사된 리보솜 RNA는 리보솜 단백질과 결합하여 완전한 리보솜을 형성합니다.

RNA 중합효소 I에 의해 리보솜 DNA가 리보솜 RNA로 전사되는 것은 핵소체(nucleolus)라고 알려진 핵의 별도 하위 구획에서 발생합니다.

RNA 중합효소 II

RNA 중합효소 II는 또한 12개의 서로 다른 하위 단위로 구성된 다중 단백질 복합체입니다. 그 하위 단위 중 5개는 RNA 중합효소 I 및 III과 공유됩니다. 그럼에도 불구하고 그 기능은 매우 다릅니다. RNA 중합효소 I이 리보솜 DNA만을 전사하는 경우, RNA 중합효소 II는 일반 DNA의 단백질 코딩 부분을 메신저 RNA로 전사합니다. 이 메신저 RNA는 단백질 합성을 위한 청사진으로 사용됩니다.

RNA 중합효소 II에 의한 DNA 전사는 핵질에서 발생합니다.

RNA 중합효소 III

RNA 중합효소 III은 세 가지 RNA 중합효소 중 가장 크며 17개의 하위 단위로 구성됩니다. 다시 말하지만, 이는 다른 두 개의 RNA 중합효소와 5개의 하위 단위를 공유합니다. 그리고 다른 두 가지 중합효소와 마찬가지로 DNA를 특정 종류의 RNA로 전사하는 것을 촉진하는 역할도 합니다. 구체적으로 말하면, 이는 DNA를 전사하여 5S 리보솜 RNA(RNA 중합효소 I에 의해 전사되지 않는 유일한 리보솜 RNA 분자)를 생성하고 전달 RNA(tRNA)를 생성합니다.

그림 2. 세 가지 RNA 중합효소의 하위 단위 구성을 비교하는 벤 다이어그램.

앞서 언급한 RNA 중합효소 외에도 두 가지가 더 있습니다(Pol IV 및 Pol V). 그러나 이것들은 식물에서만 발견됩니다. D형 간염은 동물 병원체이므로 두 가지 식물 RNA 중합효소는 관련이 없습니다.

간염 D-RNA 중합효소 상호작용

DNA 의존성 RNA 중합효소는 일반적으로 DNA를 주형으로 삼아 이를 하나 또는 다른 형태의 RNA로 변환한다는 점을 상기하십시오. 그러나 D형 간염 바이러스는 오로지 RNA로만 이루어져 있습니다. 이는 병원체가 DNA에서 RNA로의 대신에 RNA에서 RNA로의 주형으로 RNA를 사용하도록 중합효소를 어떻게든 적절하게 활용한다는 것을 의미합니다. 이러한 전복 행위를 어떻게 달성합니까?