바이러스학 : 역사, 연구 대상, 바이러스 유형, 예 - 생물학 - 2026

바이러스학은 기원, 진화, 분류, 병리학 및 바이러스의 생물 의학 및 생명 공학 응용을 연구하는 생물학의 한 분과입니다. 바이러스는 0.01–1 µm의 작은 입자이며 유전 정보는 자신의 복제만을위한 것입니다.

바이러스의 유전자는 증식을 위해 감염된 세포의 분자 기계에 의해 해독됩니다. 따라서 바이러스는 살아있는 세포의 대사 기능에 의존하는 필수 세포 내 기생충입니다.

출처 : 사진 제공 : Cynthia Goldsmith 콘텐츠 제공자 (들) : CDC / Dr. Erskine. L. Palmer; ML Martin 박사

지구상에서 가장 풍부한 유전 물질은 바이러스에 해당합니다. 그들은 다른 바이러스와 모든 생명체를 감염시킵니다. 면역 체계가 항상 바이러스를 성공적으로 방어하는 것은 아닙니다. 인간과 동물의 가장 치명적인 질병 중 일부는 바이러스가 원인입니다.

인간 바이러스 성 질병에는 황열병, 소아마비, 인플루엔자, 에이즈, 천연두 및 홍역이 포함됩니다. 바이러스는 인간 암의 약 20 %에 관여합니다. 매년 바이러스 성 호흡기 및 장내 감염으로 인해 개발 도상국에서 수백만 명의 어린이가 사망합니다.

일부 바이러스는 박테리아 유형 지정, 효소 공급원, 해충 방제, 항균제, 암 퇴치 및 유전자 벡터로 유용합니다.

역사

19 세기 후반 Martinus Beijerinck와 Dmitri Ivanovski는 병에 걸린 담배 식물의 무균 여과 액에 건강한 식물을 감염시킬 수있는 물질이 포함되어 있다고 독립적으로 결정했습니다. Beijerinck는이 약제를 contagium vivum fluidum이라고 불렀습니다.

우리는 이제 Beijerinck 및 Ivanovski 여과 액에 담배 모자이크 바이러스가 포함되어 있음을 알고 있습니다. 또한 19 세기에 Friedrich Loeffler와 Paul Frosch는 소의 FMD가 비 박테리아 성 물질에 의해 발생한다고 결론지었습니다.

20 세기의 첫 10 년 동안 Vilhelm Ellerman과 Olaf Bang은 무 세포 여과 액을 사용하여 닭의 백혈병 전염을 입증했습니다. 이 실험을 통해 암을 유발할 수있는 동물 바이러스가 있다는 결론을 내릴 수있었습니다.

20 세기의 두 번째 10 년 동안 Frederick Twort는 천연두 바이러스를 성장시키려는 한천 플레이트에서 micrococci가 용해되는 것을 관찰했습니다. Felix d' Hérelle은 이질을 일으키는 간균이 그가 박테리오파지라고 부르는 바이러스에 의해 용해되었음을 발견했습니다.

1960 년 Peter Medawar는 바이러스에 유전 물질 (DNA 또는 RNA)이 포함되어 있다는 사실을 발견하여 노벨상을 받았습니다.

바이러스 유형

바이러스는 소유 한 특성에 따라 분류됩니다. 이것들은 형태, 게놈 및 숙주와의 상호 작용입니다.

바이러스와 숙주의 상호 작용에 기반한 분류는 다음 네 가지 기준에 기반합니다. 1) 감염성 자손의 생산; 2) 바이러스가 숙주를 죽이는 지 여부; 3) 임상 증상이있는 경우 4) 감염 기간.

면역 체계는 감염의 진행을 결정하기 때문에 바이러스와 숙주 사이의 상호 작용에서 중요한 역할을합니다. 따라서 감염은 급성 및 무증상 (바이러스가 신체에서 제거됨)이거나 지속적이고 만성 (바이러스가 신체에서 제거되지 않음) 일 수 있습니다.

게놈 차이를 기반으로 한 분류 (Baltimore System) 및 바이러스의 모든 특성을 고려한 분류 학적 분류는 오늘날 바이러스를 분류하는 데 가장 많이 사용되는 시스템입니다.

형태에 따른 분류

이 분류를 이해하려면 바이러스를 구성하는 부분을 알아야합니다. 바이러스는 게놈과 캡시드로 구성되며 외피가있을 수도 있고 없을 수도 있습니다. 게놈은 DNA 또는 RNA, 단일 또는 이중 가닥, 선형 또는 원형 일 수 있습니다.

캡시드는 캡소 머라고 불리는 많은 동일한 바이러스 성 단백질 서브 유닛으로 구성된 복잡한 구조입니다. 주요 기능은 게놈을 보호하는 것입니다. 또한 숙주 세포를 인식하고 결합하는 역할을하며 게놈이 세포로 전달되도록합니다.

외피는 캡시드를 둘러싸는 지질과 당 단백질로 구성된 막입니다. 숙주 세포에서 파생됩니다. 크기, 형태 및 복잡성이 상당히 다릅니다. 봉투의 유무는 바이러스 분류 기준으로 사용됩니다.

외피가없는 바이러스의 세 가지 범주가 인식됩니다. 1) 등각 투영, 대략 구형 모양 (이십 면체 또는 이코 사 델타 면체); 2) 단순한 나선 모양의 필라멘트; 3) 이전 형식없이 복잡합니다. 박테리오파지 T2와 같은 일부 바이러스는 등각 투영 형태와 사상 형태를 결합합니다.

바이러스가 포위 된 경우, 막 내 뉴 클레오 캡시드의 특성에 따라 형태 학적 범주에 할당 될 수도 있습니다.

게놈 기반 분류 : 볼티모어 시스템

David Baltimore가 제안한이 분류는 단백질 생합성을 위해 핵산을 복제하고 메신저 RNA (mRNA)를 전사하는 데 사용하는 메커니즘 측면에서 바이러스 게놈의 특성을 고려합니다.

볼티모어 시스템에서는 RNA 게놈이 mRNA와 동일한 의미를 갖는 바이러스를 양성 감각 RNA (+)를 갖는 바이러스라고하며, 게놈이 mRNA와 상보적인 의미를 갖는 바이러스를 네거티브 센스 RNA (-). 이중 가닥 게놈 바이러스는 양방향으로 이동합니다.

이 분류의 단점은 유사한 복제 메커니즘을 가진 바이러스가 반드시 다른 특성을 공유하지 않는다는 것입니다.

볼티모어 시스템 클래스

클래스 I. 이중 가닥 DNA 게놈을 가진 바이러스. 숙주 세포와 유사한 전사.

클래스 II. 단일 가닥 DNA 게놈을 가진 바이러스. DNA는 (+) 및 (-) 극성 일 수 있습니다. mRNA 합성 전에 이중 가닥으로 전환되었습니다.

클래스 III. 이중 가닥 RNA 게놈 (dsRNA)이있는 바이러스. DNA 템플릿의 각 세그먼트에서 합성 된 세그먼트 화 된 게놈과 mRNA를 사용합니다. 바이러스 게놈에 의해 암호화 된 전사에 참여하는 효소.

클래스 IV. 단일 가닥 RNA 게놈 (ssRNA), 극성 (+)을 가진 바이러스. 상보 적 가닥의 합성에 선행하는 mRNA 합성. 전사는 클래스 3과 유사합니다.

클래스 V. 센스 mRNA (-)의 것과 반대 감각의 ssRNA 게놈을 갖는 바이러스. 바이러스 인코딩 효소를 필요로하는 mRNA 합성. 새로운 세대의 바이러스를 생산하려면 중간체 dsRNA의 합성이 필요합니다.

클래스 VI. 복제 전에 중간 dsDNA를 생성하는 ssRNA 게놈이있는 바이러스. 바이러스가 운반하는 효소를 사용합니다.

클래스 VII. 중간 ssRNA를 통해 dsDNA를 복제하는 바이러스.

분류 학적 분류

바이러스 분류에 관한 국제위원회는 바이러스를 분류하기위한 분류 체계를 수립했습니다. 이 시스템은 구분 순서, 가족, 하위 가족 및 성별을 사용합니다. 종 개념을 바이러스에 적용하는 것에 대해서는 여전히 논쟁이 있습니다.

분류 학적 분류에 사용되는 기준은 숙주 범위, 형태 학적 특성 및 게놈의 특성입니다. 또한 파지 꼬리 (박테리아를 감염시키는 바이러스)의 길이, 게놈 내 특정 유전자의 유무, 바이러스 간의 계통 발생 관계와 같은 다른 기준도 고려됩니다.

이 분류의 예는 다음과 같습니다 : order Mononegavirales; Paramyxoviridae과; Paramyxovirinae 아과, Morbillivirus 속; 종, 홍역 바이러스.

가족, 하위 가족 및 속의 이름은 출신지, 숙주 또는 바이러스가 생성하는 질병의 증상에서 영감을 받았습니다. 예를 들어 자이르의 에볼라 강은 에볼라 속의 이름을 부여합니다. 담배 모자이크는 토마 보 바이러스 속에 그 이름을 부여합니다.

많은 바이러스 그룹 이름은 라틴어 또는 그리스어에서 유래 한 단어입니다. 예를 들어, Podoviridae는 발을 의미하는 그리스어 podos에서 파생됩니다. 이 이름은 짧은 꼬리 파지를 나타냅니다.

바이러스의 예

인플루엔자 바이러스

그들은 새와 포유류를 감염시킵니다. 그들은 봉투와 함께 다양한 형태를 가지고 있습니다. 단일 가닥 RNA 게놈. 그들은 볼티모어의 클래스 V와 Orthomyxoviridae 가족에 속합니다.

인플루엔자 바이러스는이과에 속합니다. 대부분의 인플루엔자 사례는 A 형 인플루엔자 바이러스에 의해 발생하며 B 형 인플루엔자 바이러스에 의한 발생은 2 ~ 3 년마다 발생합니다. 인플루엔자 C 바이러스에 의해 생성되는 바이러스는 빈도가 낮습니다.

A 형 인플루엔자 바이러스는 4 가지 전염병을 일으켰습니다. 1) 기원을 알 수없는 H1N1 바이러스의 아형 인 스페인 독감 (1918–1919); 2) 아시아 독감 (1957-1958), 조류 기원의 H2N2 아형; 3) 홍콩 독감 (1968-1969), 아형 H3N3, 조류 기원; 4) 돼지 독감 (2009–2010), 돼지 기원의 아형 H1N1.

알려진 가장 치명적인 전염병은 스페인 독감 때문이었습니다. 그것은 1 차 세계 대전보다 더 많은 사람들을 죽였습니다.

문자 H와 N은 각각 막 당 단백질 헤 마글 루티 닌과 뉴 라미니다 제에서 나옵니다. 이러한 당 단백질은 매우 다양한 항원 형태로 존재하며 새로운 변종에 관여합니다.

레트로 바이러스

그들은 포유류, 새 및 기타 척추 동물을 감염시킵니다. 엔벨로프가있는 구형 형태. 단일 가닥 RNA 게놈. 그들은 볼티모어 클래스 VI와 Retroviridae 가족에 속합니다.

인간 면역 결핍 바이러스 (HIV), Lentivirus 속은이과에 속합니다. 이 바이러스는 감염된 사람의 면역 체계를 손상시켜 박테리아, 바이러스, 곰팡이 및 원생 동물에 감염되기 쉽습니다. HIV로 인한 질병은 후천성 면역 결핍 증후군 (AIDS)으로 알려져 있습니다.

Retroviridae에 속하는 다른 속도 심각한 질병을 유발합니다. 예 : 스 푸마 바이러스 (유인원 솜털 바이러스); 엡실론 레트로 바이러스 (Walleye dermal sarcoma virus); 감마 레트로 바이러스 (쥐 백혈병 바이러스, 고양이 백혈병 바이러스); 베타 레트로 바이러스 (쥐 유선 종양 바이러스); 및 알파 레트로 바이러스 (Rous 육종 바이러스).

헤르페스 바이러스

냉혈 포유류, 새 및 척추 동물을 감염시킵니다. 바이러스의 형태 : 이십 면체 캡슐, 봉투 포함. 이중 가닥 DNA 게놈. 그들은 볼티모어의 클래스 I과 헤르페스 바이러스 질서에 속합니다.

일부 구성원은 다음과 같습니다. 단순 헤르페스 바이러스 2 (생식기 헤르페스 원인); 인간 거대 세포 바이러스 (선천적 결함 유발); 헤르페스 바이러스 KaposiB ^™ s 육종 (카포시 육종을 유발 함); EpsteinBƂBarr 바이러스 또는 EBV (선열 및 종양 유발).

소아마비 및 기타 관련 바이러스를 유발하는 바이러스

포유류와 새를 감염시킵니다. 바이러스의 형태 : 등각 투영 또는 정 이십 면체. 단일 가닥 RNA 게놈. 그들은 Baltimore class IV와 Picornaviridae 가족에 속합니다.

이과의 일부 속은 다음과 같습니다 : 간 바이러스 (A 형 간염을 유발 함); 엔테로 바이러스 (소아마비 유발); 아프 토 바이러스 (구제역을 유발 함).

광견병 및 관련 바이러스를 유발하는 바이러스

그들은 포유류, 물고기, 곤충 및 식물을 감염시킵니다. 엔벨로프가있는 나선형 형태. 단일 가닥 RNA 게놈. 그들은 볼티모어의 클래스 V와 Rhabdoviridae 가족에 속합니다.

Lyssavirus 속에 기인하는 광견병과 같은 질병을 일으키는 바이러스는이과에 속합니다. Vesiculovirus 속으로 인한 수 포성 구내염; 그리고 Novirirhabdovirus 속으로 인한 황색 왜성 감자.

감염성 적 혈종을 일으키는 바이러스

포유류, 새, 곤충을 감염시킵니다. 대칭 정 이십 면체 형태. 단일 가닥 DNA 게놈. 그들은 볼티모어의 Class II와 Parvoviridae 가족에 속합니다.

이 가족의 한 구성원은 Erithrovirus 속에 속하는 B19 바이러스로, 일반적으로 증상을 일으키지 않는 인간에게 전염성 적 혈종을 유발합니다. B19 바이러스는 적혈구의 전구 세포를 감염시킵니다.

Parvoviridae의 일부 구성원은 유전자 벡터로 사용됩니다.

바이러스 애플리케이션

바이러스는 재조합 바이러스를 구성함으로써 인간의 이익을 위해 사용될 수 있습니다. 그들은 분자 생물학 기술에 의해 수정 된 게놈을 가지고 있습니다.

재조합 바이러스는 특정 질병을 치료하거나 백신 생산을 목적으로하는 유전자 요법에 잠재적으로 유용합니다.

HIV는 유전자 치료를위한 유전자 벡터 (렌티 바이러스 벡터)를 만드는 데 사용되었습니다. 이들 벡터는 상 염색체 열성 유전 또는 돌연변이로 인한 색소 성 망막염과 같은 망막 색소 상피 질환의 동물 모델에서 효율적인 것으로 나타났습니다.

백신 벡터로 사용되는 바이러스는 병원성이 낮아야합니다. 이것은 동물 모델을 사용하여 확인됩니다. 천연두 바이러스, 수 포성 구내염 및 에볼라에 대한 백신이 개발되었거나 개발중인 경우입니다.

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