RNA 바이러스

[ Ribonucleic acid virus ]

단일가닥 RNA 또는 이중가닥 RNA를 유전 물질로 가지는 바이러스를 말한다. RNA 바이러스들은 유전물질인 RNA를 단백질 외피인 캡시드(capsid)가 둘러싼 구조를 하고 있으며, 볼티모어 분류 기준에 따라 그룹 Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ가 속한다.

RNA 바이러스의 일종인 에볼라바이러스의 구조 (출처: DOI: 10.23937/2469-567X/1510044)

에볼라바이러스의 전자현미경 사진 (출처: GettyImages-1134490109)

단일가닥 RNA 혹은 이중가닥 RNA를 유전물질로 가지는 바이러스를 말하며, 대부분의 RNA 바이러스는 이중가닥 RNA를 유전물질로 가진다. RNA 바이러스는 자체적인 RNA 수선 기작이 없어서 복제 과정에서 오류가 발생할 확률이 높다. 이런 오류로 인해 유전체에 돌연변이가 일어나기 쉽다. RNA 바이러스는 바이러스성 질병의 주요 발병 인자 중 하나이다.

구조 및 특징

RNA로 된 유전 물질(core)과 그것을 둘러싼 단백질 외피인 캡시드(capsid)로 구성된다. 일부 바이러스는 캡시드 외에 지질막인 피막을 추가로 가진다. 바이러스는 독립적으로 대사가 불가능하므로 숙주의 효소를 이용하여 숙주 내에서 증식한다. 세포 소기관이 없고 생물체 밖에서는 결정체로 존재하기 때문에 생물체로 분류되지 않는다.

볼티모어 분류 체계

1971년 미국의 생물학자인 데이비드 볼티모어(David Baltimore)가 처음 제시한 분류 체계로, 바이러스를 핵산의 종류와 감염 후 전령 RNA가 만들어지는 방식, 즉, 바이러스의 증식 방법에 따라 7개의 그룹으로 나누었다. RNA 바이러스는 볼티모어 분류 체계 중에서 4개의 그룹(Group Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ, VI)에 속한다. 바이러스가 일으키는 질병이나 형태학적인 관점을 이용하는 다른 분류 체계들과 달리, 볼티모어 분류 체계는 바이러스를 유전체의 핵산과 그 구조에 따라 분류하기 때문에 숙주에 바이러스가 감염된 후 증식과정이 어느 정도 예측 가능하다는 장점이 있다.

증식방법에 따른 바이러스의 분류 ()

Group Ⅲ : dsRNA virus, 이중가닥 RNA 바이러스(예: 로타바이러스)
Group Ⅳ : (+)-sense ssRNA virus, 양성 단일가닥 RNA 바이러스(예: 황열바이러스, 사스-코로나 바이러스)
Group Ⅴ : (-)-sense ssRNA virus, 음성 단일가닥 RNA 바이러스(예: 에볼라바이러스)
Group Ⅵ : RNA reverse-transcribing virus(역전사 바이러스) (예: HIV).

유전체 증식 과정

RNA 바이러스들은 바이러스가 암호화하고 있는 RNA-의존 RNA 중합효소(RNA-dependent RNA Polymerase, RdRP)를 이용하여 자신들의 유전체를 복제한다. 다만, Group VI의 경우에 증식과정에서 RNA 역전사효소를 이용하여 RNA유전체를 상보적인 DNA로 만들어 낸다.

(+)-sense 가닥 RNA는 전령 RNA와 유사해서 바로 번역이 될 수 있고, (-)-sense 가닥 RNA는 RNA-의존 RNA 중합효소에 의해 번역을 위한 전령 RNA를 만들어야 한다.

Group Ⅲ : dsRNA virus, 바이러스의 전사효소가 RNA 유전체로부터 숙주의 세포질에서 전령 RNA를 만든다. 유전체가 단편화되어 있어 하나의 유전자가 하나의 단백질을 암호화하는 monocistronic 한 특성을 가진다.
Group Ⅳ : (+)-sense ssRNA virus, 바이러스의 유전체가 전령 RNA로 바로 작용할 수 있어서 숙주의 리보솜에 의해 세포질에서 단백질이 합성된다. 유전체 RNA가 여러 개의 단백질을 암호화하는 polycistronic 전령 RNA로 합성된 후 여러 개의 단백질이 이어져 있는 형태로 번역된 뒤, 리보솜에 의한 틀이동이나 단백질 분해와 처리과정에 의해 개별 단백질들이 만들어 진다.
Group Ⅴ : (-)-sense ssRNA virus, RNA-dependent RNA 중합효소에 의해 바이러스의 유전체 RNA가 monocistronic 전령 RNA로 만들어진다.
Group Ⅵ : RNA 역전사 virus, 바이러스의 역전사효소에 의해 바이러스의 단일가닥의 RNA 유전체로부터 상보적인 DNA가 만들어진 후, 숙주의 유전체 DNA에 삽입된다. 그 후 숙주의 RNA 중합효소에 의하여 전령 RNA가 형성된다.

사람에게 질병을 일으키는 주요 RNA 바이러스

로타바이러스(Rotavirus)

Group Ⅲ에 속하며, 5세 이하의 영유아와 어린이들에게 급성 감염을 일으킨다. 로타바이러스는 48시간 이하의 잠복기를 가지며, 심한 발열과 구토, 설사를 유발한다. 구토와 설사는 2일 이내에 호전되지만, 설사는 일주일간 지속되는 특징을 가진다. 설사로 인한 탈수를 유발할 수 있으며, 영아 및 만성 위장관 질환을 갖고 있는 소아에 흔히 발병한다.

노로바이러스(Norovirus)

Group Ⅳ에 속하며, 요양원, 병원 등 제한된 환경에서 주로 발병하는 지역사회의 가장 흔한 병원체 중 하나로, 노로바이러스에 의한 집단 식중독이 주요 감염 경로이다. 감염될 경우, 48시간 이내에 발열, 복통, 구토 등의 증상을 보이며, 대부분 3일 내로 호전되는 특성을 가진다. 설사와 구토가 심한 경우 탈수 증상을 유발할 수 있다. 우리나라에서는 오염된 음식, 물을 섭취하여 주로 발병하는 것으로 알려져 있으며, 청결한 위생을 유지하는 것이 가장 효과적인 예방원이다.

에볼라바이러스(Ebola virus)

Group Ⅴ에 속하며, 약 열흘 간의 잠복기 후 발열, 구토, 설사 등을 동반하는 에볼라 출혈열을 일으킨다. 심할 경우 범발성 혈관 내 응고병증(DIC), 다발성 장기부전 등에 의해 사망할 수 있다. 보존적 치료 외에 뚜렷한 치료법이나 백신이 없으며 50~89%의 비교적 높은 치사율을 가진다. 바이러스의 정확한 근원은 아직까지 불분명하며, 혈액, 분비물, 정액 등의 체액을 통해 사람 사이에서 직접 전파되고, 의료 환경이 열악한 경우 병원 감염이 많이 발생하는 것으로 추정된다.

집필

이상준/중앙대학교

감수

나도균/중앙대학교

참고문헌

Baltimore, D. 1971. Expression of animal virus genomes. Bacteriol. Rev. 35, 235-241.
Poltronieri, P., Sun, B., and Mallardo, M. 2015. Rna viruses: Rna roles in pathogenesis, coreplication and viral load. Curr. Genomics 16, 327-335.
Steinhauer, D.A. and Holland, J.J. 1987. Rapid evolution of rna viruses. Annu. Rev. Microbiol. 41, 409-433.
White, K.A., Enjuanes, L., and Berkhout, B. 2011. RNA virus replication, transcription and recombination. RNA Biol. 8, 182-183.

RNA 바이러스