인간면역결핍바이러스

인간면역결핍바이러스(Human immunodeficiency virus, HIV)는 레트로바이러스(Retrovirus)로 인간에 감염하여 면역체계를 파괴하여 후천성 면역결핍 증후군(Acquired immunodeficiency syndrome, AIDS)으로 진행하게 하는 바이러스이다. 인간면역결핍바이러스는 체액 내의 바이러스 입자나 감염된 면역세포 내에 잠복하여 존재하며, 성적행위, 수혈, 수직감염(임신 중 모체에서 태아로의 감염 혹은 모유에 의한 감염) 등의 경로로 전염되는 것으로 알려져 있다. 인간면역결핍바이러스에 감염되면 몸속에 존재하는 면역세포인 CD4-양성 T 림프구가 감염되어 파괴되고, 그로 인한 면역력 결핍으로 다양한 질병에 노출되어 사망에까지 이를 수 있다. 현재 HIV의 감염을 억제하는 항레트로바이러스제가 개발되어 치료에 사용되고 있다.

목차

인간면역결핍바이러스(HIV)는 레트로바이러스과(Retroviridae)의 렌티바이러스속(Lentivirus)에 속하며 2종류(HIV-1, HIV-2)가 있는 것으로 알려져 있다. 렌티바이러스는 다양한 생물을 감염시킬 수 있으며 긴 잠복기로 인해 만성질환의 원인이 된다. 이들은 외피에 싸인 한 가닥의 활성(positive sense)을 가지는 RNA 바이러스로, 원하는 세포에 들어가면 역전사효소(reverse transcriptase)를 이용하여 두 가닥의 DNA로 만들어진다. 그 후 바이러스의 DNA는 인테그레이즈(integrase)와 숙주의 공통인자(cofactor)에 의해 숙주의 염색체에 삽입되어 면역체계를 피해 잠복하다가 전사를 통해 바이러스 RNA를 만들어 새로운 바이러스를 생성한다. 인간면역결핍바이러스는 독성과 감염력이 높아 전 세계 HIV감염의 주요 원인이 되는 HIV-1과 독성과 감염력이 상대적으로 낮아 한정된 지역에서 분포하는 HIV-2로 나누어진다.

인간면역결핍바이러스(HIV)는 적혈구보다 작은 구형에 가까운 모양으로, 다른 레트로바이러스와는 조금 다른 구조를 보인다. HIV는 바이러스는 9개의 유전자를 암호화하는 2개의 양성 단일가닥 RNA가 약 2000개 정도의 바이러스 단백질 p24로 구성된 원형의 캡시드 안에 존재한다. 또한 핵 캡시드 단백질인 p7과 비리온(virion) 형성에 필요한 역전사효소(Reverse transcriptase), 단백질분해효소, RNA 가수분해효소(RNase), 인테그레이즈(Integrase) 등이 내부에 존재하며 이를 보존하기 위해 p17 단백질이 캡시드의 주변부에 존재한다. 이를 다시 숙주의 단백질과 복합 HIV 단백질이 포함된 인지질 이중층 막이 감싸고 있고, 막에는 3개씩의 당단백질(glycoprotein, gp) 120, gp41 등이 존재한다 (그림 1).

그림 1. 인간면역결핍바이러스(HIV)의 구조 ()

HIV는 9개의 유전자(gag, pol, env, tat, rev, nef, vif, vpr, vpu)가 19개의 단백질을 암호화하고 있다. 그중 3개의 유전자(gag, pol, env)는 새로운 바이러스를 만드는데 필요한 구조단백질 정보를 가지고 있고, 나머지 6개의 유전자들은 감염세포에서의 HIV의 기능을 조절하는 단백질을 암호화 하고 있다.(그림2).

그림 2. 인간면역결핍바이러스(HIV)의 RNA 유전체 구조 ()

인간면역결핍바이러스(HIV)는 대식세포나 CD4 양성(CD4 +) T 림프구의 수용기(receptor)를 인식하여 강하게 결합한 후, HIV RNA와 감염에 필요한 효소들을 숙주세포로 삽입시킨다. 바이러스의 캡시드가 숙주세포로 들어오면 바이러스는 역전사효소를 이용하여 cDNA를 합성하고, 결과적으로 이중가닥 DNA 형태로 세포 핵으로 들어가게 된다. 그 후 바이러스의 DNA는 인테그레이즈에 의해 숙주세포의 유전체에 삽입되고, 숙주세포의 전사인자들을 이용하여 RNA로 전사되고 Tat과 Rev로 번역된다. 바이러스의 env는 숙주세포의 원형질막으로 이동하여 새로운 바이러스 비리온을 형성하고, 단백질 분해효소에 의해 잘려 나오면 성숙한 비리온이 되어 다른 세포들을 감염시킬 수 있게 된다. HIV는 T 림프구를 감염시킨 후 퍼져나온 바이러스 입자들이 체액을 통해 돌아다니면서 다른 면역세포를 감염시키는 방식으로 퍼져나간다 (그림 3). 감염된 T 림프구는 세포사멸(Apoptosis), 바이러스성 괴사 그리고 세포독성 림프구에 의해 파괴되어 세포수가 현저히 감소하여 면역기능을 상실되면서 감염에 쉽게 노출된다. 

그림 3. 인간면역결핍바이러스(HIV)의 복제과정 ()

AIDS(Acquired immunodeficiency syndrome), T 림프구(T lymphocytes), 레트로바이러스(Retrovirus), 인테그레이즈(Integrase)

Molecular Biology of the Gene (7판)

Weiss RA (May 1993). 'How does HIV cause AIDS?'. Science. 260 (5112): 1273–9.

Berger EA, Doms RW, Fenyö EM, Korber BT, Littman DR, Moore JP, Sattentau QJ, Schuitemaker H, Sodroski J, Weiss RA (1998). 'A new classification for HIV-1'. Nature. 391 (6664): 240.