SARS 관련 코로나바이러스
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1. 개요
SARS 관련 코로나바이러스는 베타코로나바이러스 속에 속하는 바이러스로, 사르베코바이러스 아속의 단형 분류군이다. 박쥐가 주요 숙주이며, SARS-CoV-1과 SARS-CoV-2가 사람에게 종간 전파된 사례가 있다. 이 바이러스는 약 30kb 크기의 양성 극성 단일 가닥 RNA 게놈을 가지며, 14개의 개방형 읽기틀을 통해 단백질을 생성한다. 계통 발생 분석 결과, SARS-CoV-1과 SARS-CoV-2를 포함한 다양한 바이러스들이 존재하며, 이들은 박쥐와 사향고양이 등에서 발견되었다. SARS 관련 코로나바이러스는 2002년 SARS 유행과 2019년 코로나19 팬데믹을 일으켰으며, 바이러스는 숙주 세포 부착, 침입, 유전체 번역, 복제, 조립 및 방출 과정을 거쳐 복제된다.
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SARS-CoV-2는 COVID-19 팬데믹을 일으킨 양성 단일 가닥 RNA 바이러스로, 스파이크 단백질의 후린 절단 부위와 다양한 변이체를 가지며, 말굽박쥐에서 유래했을 것으로 추정되고, RT-PCR 검사로 진단한다. - 베타코로나바이러스속 - SARS-CoV
SARS-CoV는 2003년 중증급성호흡기증후군(SARS)을 일으킨 코로나바이러스로, 주로 동물을 통해 전파되어 근육통, 두통, 발열 등의 전신 증상과 호흡기 증상을 유발하며, SARS-CoV-2와 유전적으로 유사하다.
2. 분류
SARS 관련 코로나바이러스는 베타코로나바이러스속(Betacoronavirus)(2군)에 속하며, 사르베코바이러스(Sarbecovirus)아속(B아군)의 단형 분류군(Monotypic taxon)이다.[13] 사르베코바이러스는 엠베코바이러스(embecovirus)나 알파코로나바이러스(alphacoronavirus)와 달리, 개방형 읽기틀(open reading frame, ORF1ab)에서 두 개가 아닌 하나의 파파인 유사 단백질분해효소(papain-like proteinase, PLpro)를 가지고 있다.[14] SARSr-CoV는 그룹과 공유하는 일련의 보존된 도메인을 기반으로 베타코로나바이러스에서 초기 분리된 것으로 밝혀졌다.[15][16]
SARS 관련 코로나바이러스는 양성 극성 단일 가닥 RNA 바이러스로, 게놈 크기는 약 30kb(킬로베이스)이다. 이는 RNA 바이러스 중 가장 큰 편에 속한다. 이 바이러스는 14개의 개방 읽기 프레임(ORF)을 가지며, 5' 말단에는 메틸화 캡이, 3' 말단에는 폴리아데닐화 꼬리가 존재한다.[20][21] 5' 비번역 영역(UTR)은 265개의 뉴클레오티드로, 3' 비번역 영역은 342개의 뉴클레오티드로 구성되어 있다.[20]
박쥐는 SARS-CoV-1과 SARS-CoV-2와 같은 SARS 관련 코로나바이러스의 주요 숙주 저장소 종이다. 이 바이러스는 오랜 기간 동안 박쥐 숙주 저장소에서 공진화해 왔다.[17] 최근에야 SARS 관련 코로나바이러스 계통이 박쥐에서 사람으로 종간 전파(Cross-species transmission)를 할 수 있도록 진화한 것이 관찰되었는데, SARS-CoV-1(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 1)과 SARS-CoV-2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) 계통이 그 예이다.[18][19] 이 두 계통 모두 단일 조상에서 유래했지만, 사람에게 종간 전파된 경로는 각각 다르다. SARS-CoV-2는 SARS-CoV-1의 직접적인 후손이 아니다.[4]
3. 유전체
5' 메틸화 캡과 3' 폴리아데닐화 꼬리는 바이러스 게놈이 숙주 세포의 리보솜에서 직접 번역될 수 있도록 돕는다.[22] SARSr-CoV는 다른 코로나바이러스와 유사하게, 숙주 세포 리보솜에서 ORF1a와 ORF1b 두 개의 큰 중복 ORF를 번역하여 폴리단백질을 생성한다.[20]단백질 기능[23][24][25][26] ORF1ab 복제효소/전사효소 폴리단백질(pp1ab) (비구조 단백질) ORF2 스파이크(S) 단백질, 바이러스 결합 및 침입 (구조 단백질) ORF3a S, E, M 구조 단백질과 상호 작용; 이온 채널 활성; 사이토카인 및 케모카인 상향 조절; 세포자멸사 및 세포주기 정지 유도 ORF3b 사이토카인 및 케모카인 상향 조절; I형 IFN 생성 및 신호 전달 억제; 세포자멸사 및 세포주기 정지 유도 ORF3c 기능 불명; SARS-CoV-2에서 처음 발견되었지만 SARS-CoV에도 존재 ORF3d SARS-CoV-2의 새로운 유전자, 기능 불명 ORF4 봉투(E) 단백질, 바이러스 조립 및 출아 (구조 단백질) ORF5 막(M) 단백질, 바이러스 조립 및 출아 (구조 단백질) ORF6 세포 DNA 합성 증진; I형 IFN 생성 및 신호 전달 억제 ORF7a 세포 단백질 합성 억제; 염증 반응 유도; 세포자멸사 및 세포주기 정지 유도 ORF7b 기능 불명 ORF8a 미토콘드리아 경로를 통한 세포자멸사 유도 ORF8b 세포 DNA 합성 증진 ORF9a 뉴클레오캡시드(N) 단백질, 바이러스 RNA 패키징 (구조 단백질) ORF9b 세포자멸사 유도 ORF9c 기능 불명, 단백질 코딩이 아닐 수 있음 ORF10 SARS-CoV-2의 새로운 유전자, 기능 불명; 단백질 코딩이 아닐 수 있음
ORF1a와 ORF1b는 복제효소/전사효소 폴리단백질을 암호화하고, ORF2, 4, 5, 9a는 각각 스파이크(S), 봉투(E), 막(M), 뉴클레오캡시드(N)의 네 가지 주요 구조 단백질을 암호화한다.[28] 이 외에도 8개의 부속 단백질(orf3a~orf9b)이 존재하며, 이들의 기능은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.[27]
SARS 코로나바이러스는 여러 연구소에서 유전적으로 조작되었다.[29] 인간에게 질병을 일으키는 두 가지 계통은 SARS 코로나바이러스(SARS-CoV)와 SARS 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)이다. SARS-CoV는 2002년부터 2004년까지 중증급성호흡기증후군(SARS) 유행을, SARS-CoV-2는 2019년 말부터 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)의 세계적 유행을 일으켰다.[79]
두 바이러스 계통은 약 80%[80]의 상동성을 가지지만, 독립적으로 인간에게 전파되었으며 SARS-CoV-2는 SARS-CoV의 직계 자손이 아니다.[79] 박쥐는 많은 SARS 관련 코로나바이러스의 주요 숙주이며, 사향고양이에서도 몇몇 계통이 확인되었다.[79][81]
4. 계통 발생
계통 분석 결과, 박쥐 코로나바이러스 BtKY72와 BM48-31로 구성된 진화 계통이 SARS 관련 코로나바이러스 계통수의 기저 그룹이며, SARS-CoV-1과 SARS-CoV-2보다 이전에 다른 SARS 관련 코로나바이러스로부터 분리되었음을 알 수 있었다.[30][4]
인간에게 질병을 일으키는 것으로 알려진 SARS 관련 코로나바이러스에는 SARS 코로나바이러스(SARS-CoV)와 SARS 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2) 두 가지 계통이 있다. SARS-CoV는 2002년부터 2004년까지 중증급성호흡기증후군(SARS) 유행병을 일으켰고, SARS-CoV-2는 2019년 말부터 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)의 세계적 유행병을 일으키고 있다.[79] 이 두 바이러스 계통은 동일한 조상에서 유래했으며, 바이러스 게놈에 약 80%의 상동성이 있다.[80] 하지만 각각 독립적으로 인간에게 종간 전파된 것이며, SARS-CoV-2는 SARS-CoV의 직계 자손이 아니라 자매 관계에 있다.[79]
박쥐는 많은 SARS 관련 코로나바이러스의 주요 숙주이며, 사향고양이에서도 몇몇 계통이 확인되었다.[79][81] SARS 관련 코로나바이러스는 에볼라 출혈열 유행 이후 세계보건기구(WHO)에 의해 미래 유행 가능성을 지적받았던 바이러스 중 하나였으며, 이는 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)의 유행으로 현실이 되었다.[82][83]
4. 1. SARS-CoV-1 관련 계통
SARS-CoV-1영어 관련 코로나바이러스의 전체 게놈 서열을 바탕으로 한 계통 발생은 다음과 같다.
| 바이러스 종류 | SARS-CoV-1과의 유사도 | 숙주 | 발견 장소 |
|---|---|---|---|
| SARS-CoV-2 | 79%[31] | ||
| 16BO133 | 86.3%[32] | 大|큰중국어큰발굽코박쥐 (Rhinolophus ferrumequinum) | 대한민국 전라북도 |
| JTMC15 | 86.4%[33] | 大|큰중국어큰발굽코박쥐 (Rhinolophus ferrumequinum) | 중국 길림성 통화 |
| 박쥐 SARS-CoV Rf1영어 | 87.8%[35] | 大|큰중국어큰발굽코박쥐 (Rhinolophus ferrumequinum) | 중국 호북성 이창 |
| 박쥐 코로나바이러스 HKU3영어 | 87.9%[39] | 中华|중국중국어중국관코박쥐 (Rhinolophus sinicus) | 홍콩 및 중국 광동성 |
| LYRa11 | 90.9%[34] | 中|애기중국어애기관코박쥐 (Rhinolophus affinis) | 중국 운남성 보산 |
| 박쥐 SARS-CoV/Rp3영어 | 92.6%[35] | 皮|피어슨중국어피어슨관코박쥐 (Rhinolophus pearsoni) | 중국 광서 난닝 |
| 박쥐 SL-CoV YNLF_31C영어 | 93.5%[36] | 大|큰중국어큰발굽코박쥐 (Rhinolophus ferrumequinum) | 중국 운남성 루펑 |
| 박쥐 SL-CoV YNLF_34C영어 | 93.5%[36] | 大|큰중국어큰발굽코박쥐 (Rhinolophus ferrumequinum) | 중국 운남성 루펑 |
| SHC014-CoV | 95.4%[37] | 中华|중국중국어중국관코박쥐 (Rhinolophus sinicus) | 중국 운남성 쿤밍 |
| WIV1 | 95.6%[37] | 中华|중국중국어중국관코박쥐 (Rhinolophus sinicus) | 중국 운남성 쿤밍 |
| WIV16 | 96.0%[38] | 中华|중국중국어중국관코박쥐 (Rhinolophus sinicus) | 중국 운남성 쿤밍 |
| 사향고양이 SARS-CoV | 99.8%[39] | 蒙面|마스크팜중국어마스크팜 (Paguma larvata) | 중국 광동성 시장 |
| SARS-CoV-1 |
4. 2. SARS-CoV-2 관련 계통
전장 유전체 염기서열을 기반으로 한 SARS-CoV-2 및 관련 코로나바이러스의 계통 발생은 다음과 같다.[47][45]| 바이러스 종류 | SARS-CoV-2와의 유사도(%) | 숙주 및 발견 위치 |
|---|---|---|
| SARS-CoV-1 | 79 | |
| Rc-o319 | 81 | (박쥐) 관코박쥐, 이와테, 일본[40] |
| SL-ZXC21 | 88 | (박쥐) 작은관코박쥐, 저우산, 절강성[41] |
| SL-ZC45 | 88 | (박쥐) 작은관코박쥐, 저우산, 절강성[41] |
| 천산갑 SARSr-CoV-GX | 85.3 | 자바천산갑, 동남아시아에서 밀수입 (광시에서 적발)[42] |
| 천산갑 SARSr-CoV-GD | 90.1 | 자바천산갑, 동남아시아에서 밀수입 (광동에서 적발)[43] |
| 박쥐 RshSTT182 | 92.6 | 샤멜관코박쥐, 스텅트렝, 캄보디아[44] |
| 박쥐 RshSTT200 | 92.6 | 샤멜관코박쥐, 스텅트렝, 캄보디아[44] |
| (박쥐) RacCS203 | 91.5 | 뾰족관코박쥐, 차청사오주, 태국[45] |
| (박쥐) RmYN02 | 93.3 | 말레이관코박쥐, 멍라, 운남성[46] |
| (박쥐) RpYN06 | 94.4 | 작은관코박쥐, 시숴왕반나, 운남성[47] |
| (박쥐) RaTG13 | 96.1 | 아피니스관코박쥐, 모장, 운남성[48] |
| (박쥐) BANAL-52 | 96.8 | 말레이관코박쥐, 비엔티안주, 라오스[49] |
| SARS-CoV-2 | 100 |
5. 형태
SARS 관련 코로나바이러스는 코로나바이러스과의 특징적인 형태를 띤다. 이 바이러스는 전자 현미경 사진에서 입자 주위에 코로나를 형성하는 구근 모양의 표면 돌기가 있는 크고 다형태성을 띠는 구형 입자이다.[51] 바이러스 입자의 크기는 80~90nm 범위이다. 전자 현미경 사진에서 바이러스의 외피는 뚜렷한 한 쌍의 전자 밀도가 높은 껍질로 나타난다.[52]
바이러스 외피는 인지질 이중층으로 구성되며, 여기에는 막 단백질(M), 외피 단백질(E) 및 스파이크 단백질(S)이 고정되어 있다.[53] 스파이크 단백질은 바이러스에 펩로머로 알려진 구근 모양의 표면 돌기를 제공한다. 스파이크 단백질과 숙주 세포 수용체의 상호 작용은 바이러스의 조직 친화성, 감염성 및 종 범위를 결정하는 데 중요하다.[54][55]
외피 내부에는 여러 개의 뉴클레오캡시드(N) 단백질로 형성된 뉴클레오캡시드가 있으며, 이 단백질은 양성 단일 가닥(~30 kb) RNA 게놈에 연속적인 구슬-줄 형태로 결합되어 있다.[56][57] 인지질 이중층 외피, 막 단백질 및 뉴클레오캡시드는 숙주 외부에 있을 때 바이러스를 보호한다.[58]
6. 생활사
SARS 관련 코로나바이러스는 모든 코로나바이러스의 전형적인 복제 전략을 따른다.[2][59]
SARS 관련 코로나바이러스가 숙주 세포에 부착하는 과정은 스파이크 단백질과 그 수용체를 통해 이루어진다.[60] 스파이크 단백질 수용체 결합 도메인(RBD)은 안지오텐신 전환 효소 2(ACE2) 수용체를 인식하고 부착한다.[19] 부착 후, 바이러스는 세포내이입작용을 통해 엔도좀에서 흡수되거나, 숙주의 TMPRSS2 또는 TMPRSS11D 세린 프로테아제가 세포 표면에서 수용체에 부착된 스파이크 단백질을 절단하여 숙주 세포에 직접 들어갈 수 있다.
SARS 관련 코로나바이러스는 양성 극성 단일 가닥 RNA 바이러스로, 약 30kb(킬로베이스) 크기의 게놈을 가지며, 이는 RNA 바이러스 중에서 가장 큰 편에 속한다. 5' 말단에는 메틸화 캡이, 3' 말단에는 폴리아데닐화 꼬리가 있어, 바이러스 게놈은 숙주 세포의 리보솜에 의해 직접 번역될 수 있다.[20][21][22]
SARSr-CoV는 숙주 세포의 리보솜을 이용하여 두 개의 큰 중복 개방 읽기 프레임(ORF) 1a와 1b를 번역하여 폴리단백질을 생성한다.[20] ORF 1a와 1b는 복제효소/전사효소 폴리단백질을 암호화하고, ORF 2, 4, 5, 9a는 각각 스파이크(S), 봉투(E), 막(M), 뉴클레오캡시드(N)의 네 가지 주요 구조 단백질을 암호화한다.[28] 이 외에도 8개의 고유한 부속 단백질(orf3a~orf9b)을 암호화하는데, 이들의 기능은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.[27]
융합 후 뉴클레오캡시드는 세포질로 이동하여 바이러스 게놈이 방출된다.[60] 게놈은 전령 RNA 역할을 하며, 세포의 리보솜은 게놈의 2/3에 해당하는 ORF1a와 ORF1b를 번역하여 두 개의 큰 중첩 폴리단백질 pp1a와 pp1ab를 생성한다. pp1ab는 미끄러운 서열과 RNA 의사결절에 의해 발생하는 -1 리보솜 프레임시프트의 결과이다.[68]
폴리단백질에는 자체 프로테아제인 PLpro와 3CLpro가 포함되어 있어 특정 부위에서 폴리단백질을 절단한다. pp1ab 폴리단백질의 절단은 16개의 비구조 단백질(nsp1~nsp16)을 생성한다.[69] SARS-CoV-2의 두 프로테아제(PLpro와 3CLpro)는 면역계 단백질을 절단하여 면역 반응을 방해한다.[70]
여러 비구조 복제 단백질들이 모여 다중 단백질 복제-전사 복합체(RTC)를 형성한다.[69] 주요 복제-전사 단백질은 RNA 의존성 RNA 중합효소(RdRp)이며, RNA 가닥으로부터 RNA 복제와 전사에 직접 관여한다.[66] nsp14 단백질은 3'-5' 엑소리보뉴클레아제로서 복제 과정에 정확성을 더한다. 코로나바이러스는 RNA 바이러스 중 게놈 크기가 큰 편이므로, RNA 합성 시 정확성과 프로세시비티(processivity)가 높아야 한다.[71]
복제-전사 복합체는 바이러스 게놈을 전사한다. RdRp는 양성 가닥 게놈 RNA로부터 음성 가닥 소게놈 RNA 분자를 합성하고, 이 음성 가닥 소게놈 RNA는 다시 양성 가닥 mRNA로 전사된다.[72] 복제된 양성 가닥 게놈 RNA는 자손 바이러스 게놈이 된다. 다양한 작은 mRNA들은 바이러스 게놈의 마지막 3분의 1 (ORF1a와 ORF1b 읽기틀을 따름)에서 전사되며, 네 가지 구조 단백질(S, E, M, N)과 여덟 가지 보조 단백질(orf3~orf9b)로 번역된다.[73]
숙주 세포에 두 개의 SARS-CoV 게놈이 존재하면, 이들은 상호 작용하여 재조합 게놈을 형성하고 자손 바이러스에 전달할 수 있다. 재조합은 RNA 중합효소가 한 주형에서 다른 주형으로 전환될 때(복사 선택 재조합) 게놈 복제 과정에서 발생한다.[2]
6. 1. 부착 및 침입
SARS 관련 코로나바이러스가 숙주 세포에 부착되는 과정은 스파이크 단백질과 그 수용체를 통해 매개된다.[60] 스파이크 단백질 수용체 결합 도메인(RBD)은 안지오텐신 전환 효소 2(ACE2) 수용체를 인식하고 부착한다.[19] 부착 후, 바이러스는 두 가지 다른 경로를 통해 숙주 세포에 들어갈 수 있다. 바이러스가 취하는 경로는 수용체에 부착된 스파이크 단백질을 절단하고 활성화하는 데 사용 가능한 숙주 프로테아제에 따라 달라진다.[61]사르베코바이러스의 ACE2 부착은 많은 종에서 나타나는 진화적으로 보존된 특징임이 입증되었다.[62]
SARS 코로나바이러스가 숙주 세포에 들어갈 수 있는 첫 번째 경로는 세포내이입작용을 통해 엔도좀에서 바이러스를 흡수하는 것이다. 그런 다음 수용체에 부착된 스파이크 단백질은 숙주의 pH 의존성 시스테인 프로테아제 카텝신 L에 의해 활성화된다. 수용체에 부착된 스파이크 단백질의 활성화는 구조 변화를 일으키고, 이후 바이러스 외피와 엔도좀 벽이 융합된다.[61]
또는, 바이러스는 숙주의 TMPRSS2 또는 TMPRSS11D 세린 프로테아제가 세포 표면에서 수용체에 부착된 스파이크 단백질을 단백질 분해적으로 절단하여 숙주 세포에 직접 들어갈 수 있다.[63][64] SARS 코로나바이러스에서 스파이크 단백질의 C 말단 부분 활성화는 아직 완전히 이해되지 않은 구조 변화를 유도하여 바이러스 외피와 숙주 세포막의 융합을 유발한다.[65]
6. 2. 유전체 번역
SARS 관련 코로나바이러스는 양성 극성 단일 가닥 RNA 바이러스로, 그 게놈은 약 30 kb(킬로베이스)이며 RNA 바이러스 중에서 가장 큰 축에 속한다. 이 바이러스는 14개의 개방 읽기 프레임(ORF)을 가지고 있으며, 5' 말단에는 메틸화 캡이, 3' 말단에는 폴리아데닐화 꼬리가 있다.[20][21] 이러한 구조 덕분에 바이러스 게놈은 숙주 세포의 리보솜에 의해 직접 번역될 수 있다.[22]SARSr-CoV는 다른 코로나바이러스와 유사하게, 숙주 세포의 리보솜을 이용하여 두 개의 큰 중복 개방 읽기 프레임(ORF) 1a와 1b를 번역하여 폴리단백질을 생성한다.[20]
| 단백질 | 기능[23][24][25][26] |
|---|---|
| ORF1ab | 복제효소/전사효소 폴리단백질(pp1ab) (비구조 단백질) |
| ORF2 | 스파이크(S) 단백질 (구조 단백질) |
| ORF3a | S, E, M 구조 단백질과 상호 작용, 사이토카인, 케모카인 상향 조절 등 |
| ORF3b | 사이토카인, 케모카인 상향 조절, I형 IFN 생성 및 신호 전달 억제 등 |
| ORF3c | 기능 불명 (SARS-CoV-2에서 처음 발견되었지만 SARS-CoV에도 존재) |
| ORF3d | SARS-CoV-2의 새로운 유전자, 기능 불명 |
| ORF4 | 봉투(E) 단백질 (구조 단백질) |
| ORF5 | 막(M) 단백질 (구조 단백질) |
| ORF6 | 세포 DNA 합성 증진, I형 IFN 생성 및 신호 전달 억제 |
| ORF7a | 세포 단백질 합성 억제, 염증 반응 유도 등 |
| ORF7b | 기능 불명 |
| ORF8a | 미토콘드리아 경로를 통한 세포자멸사 유도 |
| ORF8b | 세포 DNA 합성 증진 (X5로도 알려짐) |
| ORF9a | 뉴클레오캡시드(N) 단백질 (구조 단백질) |
| ORF9b | 세포자멸사 유도 |
| ORF9c | 기능 불명 (ORF14로도 알려짐) |
| ORF10 | SARS-CoV-2의 새로운 유전자, 기능 불명 |
ORF 1a와 1b는 복제효소/전사효소 폴리단백질을 암호화하고, ORF 2, 4, 5, 9a는 각각 스파이크(S), 봉투(E), 막(M), 뉴클레오캡시드(N)의 네 가지 주요 구조 단백질을 암호화한다.[28] 또한, ORF는 8개의 고유한 부속 단백질(orf3a~orf9b)을 암호화하는데, 이들의 기능은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.[27]
| 단백질 | 기능[66] |
|---|---|
| nsp1 | 숙주 mRNA 분해 촉진, 숙주 번역 차단, 선천 면역 반응 차단 |
| nsp2 | 프로히비틴 단백질 결합, 기능 불명 |
| nsp3 | 다중 도메인 막관통 단백질, N 단백질과 상호 작용, 사이토카인 발현 촉진 등 |
| nsp4 | 막관통 지지 단백질, 이중막 소낭(DMVs)의 적절한 구조 형성 허용 |
| nsp5 | 폴리단백질 pp1ab 절단 |
| nsp6 | 막관통 지지 단백질, 기능 불명 |
| nsp7 | nsp8과 16량체 복합체 형성, RdRp(nsp12)에 대한 프로세시비티 클램프 |
| nsp8 | nsp7과 16량체 복합체 형성, RdRp(nsp12)에 대한 프로세시비티 클램프, 프라이머 역할 수행 |
| nsp9 | RNA 결합 단백질 (RBP) |
| nsp10 | nsp16과 nsp14 보조인자, 2-O-MT(nsp16) 및 ExoN(nsp14) 활성 자극 |
| nsp11 | 기능 불명 |
| nsp12 | RNA-의존성 RNA 중합효소 (RdRp) |
| nsp13 | RNA 헬리케이스, 5′ 트리포스파타아제 |
| nsp14 | N7 메틸전이효소, 3′-5′ 엑소리보뉴클레아제(ExoN) |
| nsp15 | 엔도리보뉴클레아제 (NendoU) |
| nsp16 | 2′-O-메틸전이효소 (2-O-MT), 바이러스 RNA를 MDA5로부터 보호 |
융합 후 뉴클레오캡시드는 세포질로 이동하여 바이러스 게놈이 방출된다.[60] 게놈은 전령 RNA 역할을 하며, 세포의 리보솜은 게놈의 2/3에 해당하는 ORF1a와 ORF1b를 번역하여 두 개의 큰 중첩 폴리단백질 pp1a와 pp1ab를 생성한다.
pp1ab는 ORF1a 끝의 미끄러운 서열(UUUAAAC)과 RNA 의사결절에 의해 발생하는 -1 리보솜 프레임시프트의 결과이다.[68] 리보솜 프레임시프트를 통해 ORF1b의 연속적인 번역이 가능하다.[69]
폴리단백질에는 자체 프로테아제인 PLpro와 3CLpro가 포함되어 있어 특정 부위에서 폴리단백질을 절단한다. pp1ab 폴리단백질의 절단은 16개의 비구조 단백질(nsp1~nsp16)을 생성하며, 여기에는 RNA-의존성 RNA 중합효소(RdRp), RNA 헬리케이스, 엑소리보뉴클레아제(ExoN) 등이 포함된다.[69]
SARS-CoV-2의 두 프로테아제(PLpro와 3CLpro)는 면역계 단백질을 절단하여 면역 반응을 방해한다. PLpro는 IRF3을, 3CLpro는 NLRP12와 TAB1을 절단한다.[70]
6. 3. 복제 및 전사
여러 비구조 복제 단백질들이 모여 다중 단백질 복제-전사 복합체(RTC)를 형성한다.[69] 주요 복제-전사 단백질은 RNA 의존성 RNA 중합효소(RdRp)이다. 이 효소는 RNA 가닥으로부터 RNA의 복제와 전사에 직접적으로 관여한다. 복합체 내 다른 비구조 단백질들은 복제 및 전사 과정을 돕는다.[66]
nsp14 단백질은 복제 과정에 추가적인 정확성을 제공하는 3'-5' 엑소리보뉴클레아제이다. 이 엑소리보뉴클레아제는 RNA 의존성 RNA 중합효소에는 없는 교정 기능을 복합체에 제공한다. 마찬가지로, nsp7과 nsp8 단백질은 복합체의 일부로 16량체 슬라이딩 클램프를 형성하여 RNA 의존성 RNA 중합효소의 프로세시비티를 크게 증가시킨다.[66] 코로나바이러스는 다른 RNA 바이러스에 비해 상대적으로 큰 게놈 크기 때문에 RNA 합성 중 증가된 정확성과 프로세시비티가 필요하다.[71]
복제-전사 복합체의 주요 기능은 바이러스 게놈을 전사하는 것이다. RdRp는 양성 가닥 게놈 RNA로부터 음성 가닥 소게놈 RNA 분자의 합성을 직접적으로 매개한다. 이어서 이러한 음성 가닥 소게놈 RNA 분자들이 해당 양성 가닥 mRNA로 전사된다.[72]
복제-전사 복합체의 또 다른 중요한 기능은 바이러스 게놈을 복제하는 것이다. RdRp는 양성 가닥 게놈 RNA로부터 음성 가닥 게놈 RNA의 합성을 직접적으로 매개한다. 이어서 음성 가닥 게놈 RNA로부터 양성 가닥 게놈 RNA가 복제된다.[72]
복제된 양성 가닥 게놈 RNA는 자손 바이러스의 게놈이 된다. 다양한 작은 mRNA들은 ORF1a와 ORF1b 읽기틀을 따르는 바이러스 게놈의 마지막 3분의 1에서 전사된다. 이러한 mRNA들은 자손 바이러스 입자의 일부가 될 네 가지 구조 단백질(S, E, M, N)과 바이러스를 돕는 여덟 가지 다른 보조 단백질(orf3~orf9b)로 번역된다.[73]
6. 4. 재조합
두 개의 SARS-CoV 게놈이 숙주 세포에 존재할 경우, 서로 상호 작용하여 재조합 게놈을 형성하고 이를 자손 바이러스에 전달할 수 있다. 재조합은 RNA 중합효소가 하나의 주형에서 다른 주형으로 전환될 때(복사 선택 재조합) 게놈 복제 과정에서 발생하는 것으로 보인다.[2] 인간 SARS-CoV는 여러 다른 동물 그룹에 서식하는 조상 코로나바이러스 간의 복잡한 재조합 역사를 가지고 있는 것으로 보인다.[74][75]참조
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