14. Retroviridae

Keyword

• 유전체가 ssRNA, dimer로 존재
• reverse transcriptase integrase를 바이러스 입자가 가짐
• 종양 유발 기작 (v-onc)

type	ssRNA-RT
genome	1 (+) dimer
morphology	구형
envelope	O
복제효소 / 장소	virion reverse transcriptase / 핵(세포질)

• reverse transcription을 통해 RNA → DNA로 복제
• 일부는 종양 유발 가능. 일부는 면역 매개성 질병 유발 가능.
• 숙주 생식세포계 내에 존재 가능(endogenous)

Classification

• family Retroviridae
  • genus Gammaretrovirus
    • Feline Leukemia and Sarcoma virus
  • genus Deltaretrovirus
    • Bovine Leukemia virus
  • genus Lentivirus
    • Equine infectious anemia
    • Feline immune deficiency virus

Structure

• enveloped, 구형. morphology는 core 모양을 기준으로 함
  • Type A : 도넛 모양
  • Type B: eccentric
  • Type C : central
  • Type D : bar (직사각형)
  • Lentivirus : cone
• 80-100nm 직경, 3겹 구조.
• envelope에는 glycoprotein spike가 있음.
• capsid 내부에 RT(Reverse transcriptase), IN(integrase) 등 유전체 복제에 필요한 단백질 있음

Gene structure

• (+) ssRNA diploid

• 지질 용매, 계면활성제, 열이 쉽게 불활화된다. 그러나 자외선이나 방사선에는 저항성이 있다. (‘발암’ 떠올리기)

• defective retrovirus : oncogene 보유, replication 불가

• non-defective retrovirus : gal, pol, env 유전자를 가짐.

  • gag (group-specific antigens) : 바이러스의 코어 단백질 코딩
    • CA (capsid)
    • NC (nucleocapsid)
    • MA (matrix)
  • pol : transcriptase 코팅
    • RT (reverse transcriptase)
    • IN (integrase)
  • env : envelope protein 코딩
    • SU (surface)
    • TM (transmembrane)

• 효소 integrase를 이용하여 host의 유전체에서 provirus 형태로 존재 가능

• 유전체의 key transforming gene^[세포의 transforming을 유발하는 핵심 유전자]의 존재 유무에 따라 급성 변형, 만성 변형으로 분류됨.

  • chronic transforming retrovirus는 neoplasia를 유발 (insertional mutagenesis)
  • acute는 빠르고 강한 변형을 일으킴 : Viral oncogene (v-onc gene)
    • 생물학적 특징을 급성으로 변형시킴.
    • 얘를 가지면 defective. envelope을 완전히 합성할 수 없음.^[예외: rous sarcoma virus는 v-src(oncogene) + competent]
    • 복제 과정에서 non-defective helper virus 필요.

• 그 외 HIV의 주요 gene : tat, rev

• lentivirus의 보조 단백질 : Vpr, Vpx

Oncogenesis

• cellular oncogene (c-onc, proto-oncogene) : 정상적인 세포 성장과 분화에 기여
• viral oncogene (v-onc) : c-onc에서 생성, 세포 성장 조절 인자에 영향을 미침
• 바이러스가 provirus로 integeration했을 때, 주변의 숙주 유전자 서열이 바이러스에 존재함(proto-oncogene)
• 숙주세포의 유전자 서열이 복제 과정에서 변이되면서 oncogene 생성
• oncogene을 가진 바이러스가 다른 세포에 감염하거나, proto-oncogene에 돌연변이가 유발되어 세포가 변형됨.

Replication

복제 과정

• Fusion (penetration)
  • 바이러스의 envelope glycoprotein + 숙주세포의 receptor 결합
  • 바이러스의 envelope + 숙주의 membrane이 fusion
  • 바이러스 입자 core가 세포질로 들어감
• Reverse Transcription & Integration
  • RNA로부터 DNA 전사
  • viral RNA의 3’과 5’ 말단에 long terminal repeats (LTRs) 첨가됨 (전사 시작 및 조절)
  • 전사된 dsRNA가 숙주세포의 chromosome으로 삽입됨. (“provirus”)
• Transcriptase of provirus
  • host의 DNA 전사 mechanism을 통해 provirus가 전사됨.
• Translation
  • 전사된 바이러스의 mRNA는 번역 후 바이러스 입자로 조립됨.
  • budding을 통해 감염력 있는 바이러스로 빠져나감.

돌연변이와 재조합

• RT에는 3’-5’ 방향으로 exonuclease proofreading(오류 수정 과정) 없음 → 돌연변이 쉽게 발생