기록적인 꼬리를 가진 "라푼젤" 바이러스
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2023-03-16 10:39:41
3'20" 읽기
- 70도 이상의 수영장에서 발견되는 박테리오파지 P74-26, 가장 긴꼬리 지녀
- 속이 빈 구조의 각 링은 6개가 아닌 3개로 구성
- 중심 구성 요소는 많은 동일한 기본 단위로 구성된 꼬리관 단백질(TTP)
- 파지 꼬리가 어떻게 설계되고 최적화되는지 알면 파지 치료법 효과적 활용에 도움
바이러스는 지구상에서 가장 흔한 생물학적 개체다. 세포 해적은 깊은 생물권에서 바다, 산꼭대기에 이르기까지 거의 모든 서식지와 모든 유기체에서 발생한다. 우리 몸도 바이러스로 가득 차 있다. 그들 대부분은 결코 병원체가 아니지만, 완전히 무해하고 우리에게 유용하다. 박테리아 감염에 특화된 바이러스인 박테리오파지이기 때문이다.
"박테리오파지는 박테리아가 있는 모든 곳에 있다. 우리 주변의 물과 먼지뿐만 아니라 우리 자신의 몸에도 있다. 우리 세포를 감염시키는 바이러스와 달리 박테리오파지는 박테리아 세포의 외피를 뚫는 데 사용하는 꼬리 모양의 부속물을 가지고 있다. 그런 다음 파지 꼬리의 공동을 통해 감염된 세포에 게놈을 주입한다.
내열성 "라푼젤" 파지
아그넬로(Agnello)와 동료들은 이제 박테리오파지 기준으로도 매우 특이한 파지를 연구했다. 파지 P74-26은 뜨거운 웅덩이에서 발생하고 거기에 사는 박테리아를 감염시키는 바이러스이다. 왜냐하면 P74-26은 장기적으로 76도 이상의 온도를 견딜 수 있는 현재까지 알려진 유일한 박테리오파지이기 때문이다.
훨씬 더 특이한 것은 이러한 내열성 바이러스의 꼬리다. P74-26에서 이 속이 빈 유연한 부속지는 거의 1㎛ 길이로 대부분의 "긴 꼬리" 박테리오파지보다 약 10배 더 길다. "대부분의 사이포바이러스는 꼬리 길이가 50에서 1,200㎚(나노미터) 사이다"고 연구원들은 설명했다. “P74-26은 이것에서 분명히 두드러진다. 그것의 꼬리는 알려진 어떤 바이러스보다 길다.” 그래서 팀은 이 파지를 “라푼젤 바이러스”라는 별명을 붙였다.
파지 꼬리는 어떻게 안정적으로 유지될까?
P74-26의 꼬리가 어떻게 구성되어 있고 왜 이렇게 더운 환경에서도 안정적으로 유지될 수 있는지 알아보기 위해 실험실에서 이 박테리오파지를 배양했다. cryo-electron miscopy를 사용하여 그들은 활동 중인 수많은 파지를 포착하고 이 바이러스가 꼬리를 조립하는 것을 관찰할 수 있었다. 중심 구성 요소는 많은 동일한 기본 단위로 구성된 꼬리관 단백질(TTP)이다.
"각 파지 꼬리는 함께 긴 튜브를 형성하는 많은 작은 빌딩 블록으로 구성되어 있다"고 Agnello는 설명했다. 이것은 일종의 홈과 플랜지 시스템에 의해 서로 연결된 많은 중첩된 단백질 고리로 구성된다. Agnello의 동료인 Brian Kelch는 "구성 원리는 벽돌의 한쪽에는 손잡이가 있고 다른 쪽에는 일치하는 구멍이 있는 레고 벽돌과 유사하다"고 설명했다.
더 큰 구성요소와 더 엄격한 구조
그러나 다른 파지와 달리 P74-26은 꼬리에 대한 단량체로 더 큰 기본 단위를 사용한다. 이 속이 빈 구조의 각 링은 6개가 아닌 3개로 구성된다. “결과적으로 이 긴 꼬리는 더 크고 더 안정적인 구성 요소로 돼 있다. 이것은 아마도 더 높은 온도에서도 파지 꼬리를 안정화하는 데 도움이 될 것이다"고 Kelch는 설명했다. 연구자들은 이 더 큰 빌딩 블록이 P74-26 조상의 돌연변이에 의해 만들어졌다고 의심한다.
분석은 또한 파지 P74-26의 꼬리가 특별한 방식으로 성장한다는 것을 밝혔다. 처음 세 개의 단량체가 고리를 형성할 때만 다음 고리의 구성 요소가 부착될 수 있다. 옆. "P74-26의 꼬리가 매우 길기 때문에 결함 및 잘못 구성된 단량체의 위험이 더 높습니다."라고 팀은 설명합니다. "그루브 및 플랜지 형상은 안정적인 중합을 보장하고 결함을 최소화합니다.“
향후 파지 요법과도 관련이 있음
"라푼젤" 파지 P74-26은 진화적으로 이국적이고 괴상한 것일 뿐만 아니라, 그러한 꼬리가 긴 파지는 의학에서 새로운 항균 요법을 위한 유망한 후보가 될 수도 있다. 박테리오파지는 이미 완고한 다중 내성 세균에 대한 도우미로 테스트되고 있다. "파지 조립을 연구함으로써 우리는 이러한 바이러스가 박테리아와 어떻게 상호 작용하는지 더 잘 이해할 수 있다"고 Agnello는 설명했다.
파지 꼬리는 숙주 인식과 박테리아 숙주의 성공적인 감염에 필수적이기 때문에 파지 꼬리가 어떻게 설계되고 최적화되는지 알면 파지 치료법을 보다 효과적으로 만드는 데 도움이 될 수 있다. "우리 모델은 파지가 충실도가 높은 길고 안정적인 꼬리를 구성하는 메커니즘을 설명할 수 있다"고 팀은 말했다.
(Journal of Biological Chemistry, 2023; doi: 10.1016/j.jbc.2023.103021)
출처: American Society for Biochemistry and Molecular Biology
- 70도 이상의 수영장에서 발견되는 박테리오파지 P74-26, 가장 긴꼬리 지녀
- 속이 빈 구조의 각 링은 6개가 아닌 3개로 구성
- 중심 구성 요소는 많은 동일한 기본 단위로 구성된 꼬리관 단백질(TTP)
- 파지 꼬리가 어떻게 설계되고 최적화되는지 알면 파지 치료법 효과적 활용에 도움
기록적인 꼬리를 가진 "라푼젤" 바이러스
박테리오파지 P74-26의 꼬리 다른 어떤 바이러스보다 길고 안정적이다.
뜨거운 수영장에서 발견되는 박테리오파지 P74-26은 독특한 점이 두 개 있다. 그것은 70도 이상의 온도에서 살아남을 뿐만 아니라 바이러스에서 발견된 가장 긴 꼬리를 가지고 있기 때문이다. P74-26에서 바이러스 게놈 주입에 중요한 이 부속물은 거의 1㎛(마이크로미터) 길이이며 비정상적으로 안정적인 구조를 가지고 있다. 박테리오파지가 이것을 달성하는 방법은 이제 연구원들에 의해 처음으로 더 면밀히 조사됐으며 결과는 파지 요법과도 관련이 있다.
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| ▲ 박테리오파지 P74-26은 70도 이상의 온도를 견딜 뿐만 아니라 모든 바이러스 중에서 가장 긴 꼬리를 가지고 있다. © Leonora Martinez-Nunez |
바이러스는 지구상에서 가장 흔한 생물학적 개체다. 세포 해적은 깊은 생물권에서 바다, 산꼭대기에 이르기까지 거의 모든 서식지와 모든 유기체에서 발생한다. 우리 몸도 바이러스로 가득 차 있다. 그들 대부분은 결코 병원체가 아니지만, 완전히 무해하고 우리에게 유용하다. 박테리아 감염에 특화된 바이러스인 박테리오파지이기 때문이다.
"박테리오파지는 박테리아가 있는 모든 곳에 있다. 우리 주변의 물과 먼지뿐만 아니라 우리 자신의 몸에도 있다. 우리 세포를 감염시키는 바이러스와 달리 박테리오파지는 박테리아 세포의 외피를 뚫는 데 사용하는 꼬리 모양의 부속물을 가지고 있다. 그런 다음 파지 꼬리의 공동을 통해 감염된 세포에 게놈을 주입한다.
내열성 "라푼젤" 파지
아그넬로(Agnello)와 동료들은 이제 박테리오파지 기준으로도 매우 특이한 파지를 연구했다. 파지 P74-26은 뜨거운 웅덩이에서 발생하고 거기에 사는 박테리아를 감염시키는 바이러스이다. 왜냐하면 P74-26은 장기적으로 76도 이상의 온도를 견딜 수 있는 현재까지 알려진 유일한 박테리오파지이기 때문이다.
훨씬 더 특이한 것은 이러한 내열성 바이러스의 꼬리다. P74-26에서 이 속이 빈 유연한 부속지는 거의 1㎛ 길이로 대부분의 "긴 꼬리" 박테리오파지보다 약 10배 더 길다. "대부분의 사이포바이러스는 꼬리 길이가 50에서 1,200㎚(나노미터) 사이다"고 연구원들은 설명했다. “P74-26은 이것에서 분명히 두드러진다. 그것의 꼬리는 알려진 어떤 바이러스보다 길다.” 그래서 팀은 이 파지를 “라푼젤 바이러스”라는 별명을 붙였다.
파지 꼬리는 어떻게 안정적으로 유지될까?
P74-26의 꼬리가 어떻게 구성되어 있고 왜 이렇게 더운 환경에서도 안정적으로 유지될 수 있는지 알아보기 위해 실험실에서 이 박테리오파지를 배양했다. cryo-electron miscopy를 사용하여 그들은 활동 중인 수많은 파지를 포착하고 이 바이러스가 꼬리를 조립하는 것을 관찰할 수 있었다. 중심 구성 요소는 많은 동일한 기본 단위로 구성된 꼬리관 단백질(TTP)이다.
"각 파지 꼬리는 함께 긴 튜브를 형성하는 많은 작은 빌딩 블록으로 구성되어 있다"고 Agnello는 설명했다. 이것은 일종의 홈과 플랜지 시스템에 의해 서로 연결된 많은 중첩된 단백질 고리로 구성된다. Agnello의 동료인 Brian Kelch는 "구성 원리는 벽돌의 한쪽에는 손잡이가 있고 다른 쪽에는 일치하는 구멍이 있는 레고 벽돌과 유사하다"고 설명했다.
더 큰 구성요소와 더 엄격한 구조
그러나 다른 파지와 달리 P74-26은 꼬리에 대한 단량체로 더 큰 기본 단위를 사용한다. 이 속이 빈 구조의 각 링은 6개가 아닌 3개로 구성된다. “결과적으로 이 긴 꼬리는 더 크고 더 안정적인 구성 요소로 돼 있다. 이것은 아마도 더 높은 온도에서도 파지 꼬리를 안정화하는 데 도움이 될 것이다"고 Kelch는 설명했다. 연구자들은 이 더 큰 빌딩 블록이 P74-26 조상의 돌연변이에 의해 만들어졌다고 의심한다.
분석은 또한 파지 P74-26의 꼬리가 특별한 방식으로 성장한다는 것을 밝혔다. 처음 세 개의 단량체가 고리를 형성할 때만 다음 고리의 구성 요소가 부착될 수 있다. 옆. "P74-26의 꼬리가 매우 길기 때문에 결함 및 잘못 구성된 단량체의 위험이 더 높습니다."라고 팀은 설명합니다. "그루브 및 플랜지 형상은 안정적인 중합을 보장하고 결함을 최소화합니다.“
향후 파지 요법과도 관련이 있음
"라푼젤" 파지 P74-26은 진화적으로 이국적이고 괴상한 것일 뿐만 아니라, 그러한 꼬리가 긴 파지는 의학에서 새로운 항균 요법을 위한 유망한 후보가 될 수도 있다. 박테리오파지는 이미 완고한 다중 내성 세균에 대한 도우미로 테스트되고 있다. "파지 조립을 연구함으로써 우리는 이러한 바이러스가 박테리아와 어떻게 상호 작용하는지 더 잘 이해할 수 있다"고 Agnello는 설명했다.
파지 꼬리는 숙주 인식과 박테리아 숙주의 성공적인 감염에 필수적이기 때문에 파지 꼬리가 어떻게 설계되고 최적화되는지 알면 파지 치료법을 보다 효과적으로 만드는 데 도움이 될 수 있다. "우리 모델은 파지가 충실도가 높은 길고 안정적인 꼬리를 구성하는 메커니즘을 설명할 수 있다"고 팀은 말했다.
(Journal of Biological Chemistry, 2023; doi: 10.1016/j.jbc.2023.103021)
출처: American Society for Biochemistry and Molecular Biology
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