바이러스는 어떻게 세포를 죽일까?

하나의 바이러스에 감염된 세포는 수백 개의 새로운 바이러스를 만들게 된다. 숙주의 종이나 세포의 종류에는 관계없이 바이러스 감염 중에 일어나는 과정은 동일하다. 우선 바이러스는 어떤 다른 기능을 갖는 표면 분자에 달라붙음으로써 숙주세포에 부착한다. 일반적으로 바이러스는 복제를 할 수 있는 세포에만 부착한다.

  바이러스의 유전물질은 여러 가지 방법으로 세포에 침입한다. 동물세포는 바이러스 입자를 삼킨 후 세포 내의 세포질로 운반한다. 숙주세포는 바이러스 유전체의 수많은 후손을 만들게 된다. 이 과정에서 돌연변이가 바이러스 진화의 원천이다.   

 또한 바이러스 DNA에 암호화된 정보는 바이러스 단백질 생산에 사용된다. 숙주세포는 새로운 바이러스 생산에 필요한 ATP, tRNA, 리보솜, 뉴클레오티드, 아미노산, 효소를 포함한 모든 자원을 제공한다. 캡시드의 소단위가 합쳐지고, 그다음에 유전정보가 단백질 껍질 속에 포장된다. HIV와 같은 외피를 가진 바이러스는 자신의 외부 덮개를 숙주의 세포막에서 획득한 후에 숙주세포에서 출아된다. 바이러스 입자가 조립되고 나면 세포를 떠날 준비가 된 것이다. 일부 박테리오파지는 숙주 세포벽을 붕괴시키는 효소의 합성을 유도하여 새로운 바이러스를 방출할 때 세포를 죽인다. 바이러스에 감염된 진핵세포는 바이러스가 터져 나올 때 한꺼번에 용해된다.

  바이러스에 처음 감염되고 나서 세포가 죽는 데까지 걸리는 시간은 아주 다양하다. 박테리오파지는 30분 정도의 매우 짧은 시간이면 세포에 감염되어 복제하여 수백 개에서 수천 개의 새로운 바이러스를 형성한다.

  바이러스가 숙주세포에 부착하여 유전물질을 주입한 후, 바이러스는 즉시 세포죽음을 일으킬 수도 있고 아닐 수도 있다. 세균에 감염하는 박테리오파지는 양쪽 모두를 보여준다. 박테리오파지의 바이러스 복제전략은 용원성과 용균성 감염이 두 가지가 있다.

  용균성 감염에서 바이러스는 세포에 들어가 즉시 복제하고 새로운 바이러스가 대량으로 방출될 때 세포의 용해를 일으킨다. 새로 방출된 다른 세포에 감염되고 배양 중인 세균이 모두 죽을 때까지 이 과정을 반복한다.

  용원성 감염에서 바이러스는 바이러스 유전물질은 숙주세포의 염색체를 따라 복제되고 숙주세포는 즉시 죽지 않는다. 어느 시점에서 바이러스는 용균 주기로 전환하여 새로운 바이러스를 방출하고 세포를 죽인다.

  용원성 바이러스는 효소를 사용하여 숙주세포의 DNA를 자르고 자신의 DNA를 숙주의 DNA에 결합시킨다. 프로파지는 숙주 염색체에 삽입된 용원성 바이러스의 DNA이다. 다른 용원성 바이러스는 염색체와 별도로 자신의 DNA를 유지한다. 하지만 어느 쪽이든 세포가 분열하면 바이러스 유전자도 함께 복제된다.

  용원성 시기 동안에 바이러스 DNA는 숙주세포에 해를 입히지 않는다. 매우 적은 바이러스 단백질이 만들어지며, 이들 대부분은 바이러스가 용균 주기로의 진입 여부를 결정하는 스위치로 기능한다. DNA 손상이나 세포 굶주림으로부터의 스트레스와 같은 어떤 신호가 생기면, 이들 바이러스 단백질은 숙주의 유전에서 바이러스의 DNA를 자른다. 그 후 용균 주기가 시작되어 세포를 죽이고 다른 세포를 감염시키는 새로운 바이러스를 방출한다.

  이러한 모든 과정이 끝나 바이러스가 세포를 떠나게 되면 우리 몸의 세포는 더 이상 기능을 할 수 없게 되는 것이다. 즉 눈에 보이지도 않는 바이러스는 그렇게 우리의 생명에 커다란 위협이 되지 않을 수 없다.