[생물 임용 노트]박테리오 파지 - 1) 개요, 기본구조, 생활사

Bacterio phage : 박테리아를 숙주로 바이러스. 세균 내에서만 증식이 가능하고, 별도로 존재 가능하다. 이들은 숙주의 리보솜, 단백질 합성인자, 아미노산, 에너지 생산 시스템을 이용한다.

생존에 필요한 최소 기능

• 핵산 변형 물질 차단
• 자신의 핵산을 박테리아를 주입
• 감염된 세균을 다량의 파지를 생산하는 시스템으로 전환
• 감염 세균에서 자손 파지 방출

유전 물질

가장 보편적으로 이중나선 DNA를 가지며, 원형 DNA, 외가닥 원형 DNA, RNA 등 다양한 방식으로 존재한다.
유전 물질의 분자량도 종간에 큰 차이가 있고 클수록 더 많은 유전자를 갖고 복잡한 생활사가 가능하다.

기본 구조

유전 물질과 단백질 외피로 구성된다.

• 꼬리의 유무 : 꼬리가 있음 or 꼬리가 없음
• 단백질 외피 - capsid의 형태 : 정이십면체 or 기타 등등

생활사

• 용균 주기(lytic cycle) : 감염 세포를 파지 생산 공장으로 전환해 자손을 생산
• 용원 주기(lysogenic cycle) : 이중 가닥 DNA, DNA가 숙주 염색체 삽입 됨

용균주기(lytic cycle)

1. 파지가 세균 표면의 특수한 수용체에 흡착 → 세균의 수용체는 실제로 다른 기능을 수행하고 있음
2. 파지 DNA가 세포 내로 주입
3. 감염 세균의 파지 생산 공장화 : 감염 숙주 세균의 DNA나 RNA의 합성 능력을 억제하고 자신의 유전체 이용 시스템으로 전환
4. 파지 핵산과 단백질 합성 : 감염된 세포가 파지 핵산을 복제하고 합성하도록 감염 세균의 생화학적 경로를 바꾼다. 파지 유전자 전사와 단백질 합성으로 변화한다.
   • 유전자 발현이 주로 RNA pol을 조절하여 이루어진다. → 특히 σ 인자 조절
   • 초기 : 전사가 거의 세균 RNA pol을 이용한다. 초기 mRNA는 세균이 파지 DNA를 복제하도록 필요한 효소의 후기 mRNA 합성에 필요한 효소를 암호화하고 있다.
   • 후기 : 파지 특이적 RNA pol을 합성한다. 후기 mRNA는 파지 입자 구성 단백질, 핵산을 파지 입자 속으로 넣는데 필요한 효소를 암호화하고 있다.
5. 파지 입자 조립 : 파지 입자 조립에서는 파지 입자 성분인 structural protein과 조립에 참여하나 입자를 구성하지 않은 cotalytic protein이 필요하다.
6. 파지의 방출 : 감염 후기에 lysosome이나 endolysin을 합성하여 세포벽을 파괴하고 방출한다.