캡시드

목차

캡시드는 그리스어 capsa(box)에서 유래하였으며, 바이러스의 껍질(coat)을 구성하는 단백질을 총칭한다. 일반적으로 바이러스의 유전체는 캡시드가 구성하는 껍질(coat) 안에 패키징(packaging) 된다. 캡소미어(capsomere)는 캡시드를 구성하는 개별 단백질을 의미한다. 캡소미어는 capsid와 그리스어로 부분(part)을 의미하는 mere의 합성어이다. 즉, 캡시드는 하나 이상의 캡소미어로 구성되며, 자가조립(self-assembly)을 통하여 바이러스 껍질(coat)를 조합한다. 자가조립이란 다른 단백질이나 분자의 도움 없이 특정 구조를 형성할 수 있다는 의미이다. 최근에는 캡시드의 이런 특징을 이용하여 바이러스 유전체가 없이 캡시드만으로 구성된 바이러스유사입자(virus-like particle, VLP)로 백신을 개발하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

인간면역결핍바이러스(HIV)의 구조 (출처: 명진종/전북대)

캡시드의 역할은 다양하다.

첫째, 세포의 핵산과 바이러스의 유전체를 패키징 신호를 이용하여 구분하며 바이러스의 유전체만을 인지하여 패키징한다.

둘째, 패키징된 바이러스 유전체를 위험인자로부터 보호한다. 자연계에는 DNA와 RNA를 분해하는 효소가 다량으로 존재한다. 캡시드가 없다면 바이러스 유전체(DNA 혹은 RNA)는 쉽게 파괴될 것이다.

셋째, 세포 표면의 바이러스 수용체를 인지하여 결합함으로써 바이러스의 세포 감염이 가능하도록 한다.

넷째, 바이러스 감염 후 바이러스 유전체의 복제 장소로 세포 내에서 바이러스 유전체를 이동시키는 역할을 한다.

캡시드가 구성하는 바이러스의 껍질(coat)이 단단하고 매우 안정적인 구조물일 것이라고 생각하기 쉬우나, 캡시드 구조의 가장 재미있는 특징 중의 하나는 준안정성(準安定, metastable)에 있다. 화학적으로 준안정이란 비교적 수명이 긴 들뜬 불안정 상태를 의미한다. 즉, 바이러스의 유전체를 보호 할 수 있을 만큼 안정적이고, 감염 후 바이러스 유전체를 세포의 특정 장소에서 놓아줄 수 있을 만큼 해체가 손쉬워야 한다. 또한 캡시드는 단순히 바이러스의 유전체를 세포내로 전달하는 ‘포장재’로서만 기능하는 것은 아니다. 바이러스에 따라서는 캡시드가 감염한 세포내에 해체되지 않고 안정적으로 존재하면서 바이러스 유전체가 복제되는 장소로 사용되기도 한다. 예를 들어 설사를 일으키는 로타바이러스(rotavirus)의 유전자 복제는 캡시드 안에서 일어난다. 

명진종/전북대학교

김재욱/국제백신연구소