패키징 신호

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패키징 신호란 바이러스 유전체가 캡시드(capsid) 안으로 패키징(packaging) 될 수 있도록 유도하는 바이러스 유전체의 염기서열의 일부를 의미한다. 보통의 경우 패키징 신호는 염기서열 자체가 될 수도 있고, 바이러스 유전체의 특정 3차구조가 패키징 신호로 인지될 수도 있다. 

레트로바이러스의 패키징 신호 (https://www.researchgate.net/publication/9067865_Identification_of_Peptide_Ligands_for_Target_RNA_Structures_Derived_from_the_HIV-1_Packaging_Signal_ps_by_Screening_Phage-Displayed_Peptide_Libraries )

패키징 신호의 중요성을 소아마비 바이러스(poliovirus) 감염의 경우로 설명해 보자. 소아마비 바이러스는 캡시드 단백질과 RNA 유전체로 구성되어 있다. 바이러스가 자손 바이러스를 만드는 과정에서 바이러스 유전체 복제와 캡시드 단백질 생성과정은 각각 독립적으로 이루어진다. 따라서 만들어진 바이러스 유전체와 캡시드 단백질이 조립되어야 완전한 바이러스를 생성할 수 있게 된다. 하나의 바이러스가 감염하여 동시에 만들어지는 바이러스가 1000개라고 가정했을 때, 하나의 세포 안에는 대략 1000개의 바이러스 RNA 유전체가 생성될 것이다. 반면에 세포 내에는 세포 RNA가 대략 3,600,000 개 정도 존재한다(메신저 RNA(mRNA)와 리보솜 RNA(rRNA)만 상정하였다). 따라서 감염 후 증폭된 바이러스의 유전체가 세포 내 전체 RNA에서 차지하는 비율은 0.03%이하 일 것이다. 즉, 10,000개의 RNA중에 바이러스 RNA 유전체는 3개에 불과하다는 것이다. 만약 캡시드 단백질이 무작위적으로 RNA를 선택한다고 하면, 생성되는 자손 바이러스 중에 바이러스 유전체를 갖는 것은 10,000 개 중에 3개에 불과할 것이고, 이렇게 되면 바이러스는 점차 감염과 증식에 실패하고 사라지게 될 가능성이 높다. 그러나 캡시드 단백질이 바이러스 유전체만 선택적으로 패키징 할 수 있다면 결과는 달라진다. 선택적 패키징이 가능하려면 바이러스 유전체에 특정 ‘신호(signal)’이 존재해야 하고, 캡시드 단백질이 이 신호를 인지하여 패키징을 한다면, 생성되는 자손 바이러스는 거의 100% 바이러스 유전체를 가지게 될 것이다. 따라서, 패키징 신호는 바이러스 유전체가 캡시드 단백질에 의해 정상적으로 패키징 되도록 함으로써 바이러스의 증식에서 매우 중요한 역할을 담당한다. 

캡시드 단백질의 일종인 VP3가 바이러스 유전체를 인지하여 패키징 하는 과정 모식도 (http://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1001066 )

명진종/전북대학교

김재욱/국제백신연구소