7.13: 레트로바이러스

Retroviruses
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Molecular Biology
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Retroviruses

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02:33 min
November 23, 2020

Overview

Retroviruses and retrotransposons both insert copies of their genetic elements into the genome of the host cell. Thus, the viral genes are passed on when the host genome is replicated or translated. A typical retroviral DNA sequence contains 3-4 genes that encode the different proteins required for its structural assembly and function as a molecular parasite. This DNA is transcribed into a single mRNA, which is very similar in structure to conventional mRNAs, i.e., it is capped at the 5’ terminal and has a polyadenylated 3’ end. Thus, the host cell’s ribosome translates the retroviral mRNA into a single chain of polyproteins. Some retroviruses use virus-encoded proteases to process this single chain into the proteins required for virion assembly. The retroviral mRNA is then packaged into a core with gag proteins, encapsulated by capsid proteins. For the release of the virus from the cell, a part of the host cell membrane's lipid bilayer is pinched off to form the outer shell of the virus. The assembled virus particle is then released to carry on the cycle of infection.

The transposition-like events in the life cycle of retroviruses are not coincidental. Present-day retroviruses are proposed to have evolved from the foamy virus, an ancient line of retroviruses that lived in the ocean. Vertebrates such as fish contained retrotransposons of genes encoding envelope proteins that captured the foamy viruses.

The close relationship between retrotransposons and retroviruses exist even today. The main distinguishing factor between the two is that although retrotransposons can form capsid proteins, they cannot synthesize viral envelopes. Therefore, no mature virus particles are formed, and the retrotransposons cannot be horizontally transferred from one cell to another.

Sequencing the human genome has revealed that 8% of the human genome contains retroviral elements, though they are in a latent state. These elements are considered to be “fossils” of ancient retroviruses and are immensely helpful in understanding not only viral but vertebral evolution as well.

Transcript

전치(Transposition)는 다양한 병원체가 숙주 세포의 게놈을 가로채는 데 널리 사용됩니다.

이 과정을 사용하는 치명적인 병원체의 한 종류를 레트로바이러스라고 합니다. 숙주 세포 외부에서는 레트로바이러스가 지질로 둘러싸인 핵심 단백질 껍질 또는 캡시드로 존재하는 것처럼 레트로바이러스가 존재합니다.

캡시드에는 바이러스 단백질과 효소, 그리고 세 가지 주요 단백질 유형을 암호화하는 이합체 RNA 게놈이 포함되어 있습니다.

첫 번째는 바이러스 입자의 핵심 구조를 형성하는 그룹 특이적 항원 또는 “개그” 단백질입니다. 두 번째는 특정 숙주 세포 표면 수용체를 인식하고 결합을 가능하게 하는 외피 단백질에 대한 코드 설정입니다. 마지막으로, 여기에는 역전사효소(reverse transcriptase enzyme), 인테그라제(integrase) 및 RNase H를 포함한 Pol 단백질을 암호화하는 유전자가 포함됩니다.

세포를 감염시킬 때 레트로바이러스는 지질막과 숙주 세포막을 융합합니다. 세포 내부로 들어가면 단백질 캡시드가 소실되고 바이러스 역전사 효소는 바이러스 게놈 RNA를 DNA/RNA 이중체로 바이러스 RNA에 결합하는 단일 가닥 DNA로 전사합니다.

다음으로, RNase H는 RNA 주형을 분해하고 역전사 효소는 상보적인 DNA 가닥을 합성하여 프로비랄 DNA로 알려진 바이러스 게놈의 이중 가닥 DNA 사본을 생성합니다. 다음으로, 바이러스 효소 인테그라제(integrase)는 숙주 DNA를 절단하고 프로비랄 DNA를 숙주 게놈에 부착합니다.

레트로바이러스는 내인성 또는 외인성으로 분류할 수 있습니다. 내인성 레트로바이러스는 비병원성이며 무해한 전이성 요소로 세포에 남아 있습니다. 인간 게놈에는 이러한 바이러스의 사본이 100-1,000개 포함되어 있습니다.

두 번째 그룹인 외인성 레트로바이러스 또는 “엑소바이러스”는 병원체입니다. 이들은 세포에 들어가 숙주 세포의 복제 및 번역 메커니즘을 이용하여 더 많은 바이러스 사본을 만들고 바이러스로 인코딩된 단백질을 생성합니다. 이에 대한 잘 알려진 예로는 AIDS 바이러스, T 세포 백혈병, B형 간염 등이 있습니다.

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