인플루엔자 바이러스가 계절마다 유행하는 이유를 변이의 관점에서 설명할 수 있나요?
안녕하세요. -RNA 바이러스에 속하는 인플루엔자 바이러스가 계절마다 유행하는 이유를 항원 변이의 관점에서 어떻게 설명할 수 있는지 궁금합니다.
인플루엔자 바이러스가 계절마다 유행하는 주요 원인은 바이러스 표면 항원의 잦은 변이 때문이며, 특히 항원 소변이 현상이 매년의 계절성 유행을 일으키는 것입니다.
인플루엔자 바이러스는 유전 물질인 RNA를 복제하는 과정에서 돌연변이를 자주 일으킵니다.
이 작은 변이들이 축적되어 바이러스 표면의 주요 단백질인 헤마글루티닌과 뉴라미니다제의 형태를 조금씩 바꾸게 되는데, 이를 항원 소변이라고 합니다.
이 소변이 덕분에 매년 유행하는 바이러스는 지난 시즌의 바이러스와 항원성이 약간 달라져 우리의 면역 체계를 부분적으로 회피할 수 있는 것입니다. 즉, 이전 감염이나 백신으로 얻은 면역 방어선이 새로운 변이주에게는 통하지 않게 됩니다.
결과적으로, 면역력이 약해지거나 새로운 변이주에 노출된 사람들을 중심으로 매년 계절성 독감이 반복적으로 유행하게 됩니다. 우리가 해마다 새로운 독감 백신을 맞는 이유이기도 하죠.
인플루엔za 바이러스가 매 계절 유행하는 이유는 항원 대변이(antigenic drift)라고 불리는 작은 유전적 변이가 지속적으로 발생하기 때문입니다. 이 바이러스의 표면에 있는 헤마글루티닌(HA)과 뉴라미니다아제(NA) 단백질은 면역 체계가 바이러스를 인식하는 주요 부분인데, 복제 과정에서 오류가 잦은 RNA 바이러스의 특성상 이 단백질들의 유전 정보에 계속해서 작은 돌연변이가 축적됩니다. 이러한 변화로 인해 과거의 감염이나 백신 접종을 통해 형성된 면역 체계가 새로운 변이 바이러스를 효과적으로 인식하고 방어하기 어려워지므로, 매년 새로운 바이러스에 다시 감염될 수 있어 계절적 유행이 반복되는 것입니다.
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 인플루엔자 바이러스가 매년 계절마다 다시 유행하는 가장 큰 이유는 항원 변이, 즉 바이러스 표면 단백질의 변화 때문입니다. 인플루엔자 바이러스는 음성 단일가닥 RNA(-ssRNA)를 게놈으로 가지며, 외피에는 두 가지 주요 표면 단백질이 존재하는데요, 하나는 헤마글루티닌으로 숙주 세포 수용체인 시알산에 결합하여 침투를 시작합니다. 다른 한 가지는 뉴라미니다아제로, 새로 합성된 바이러스가 숙주 세포에서 빠져나오도록 돕는 효소입니다. 이때 우리 몸의 면역계는 주로 이 HA와 NA를 인식하여 중화항체를 형성하는데, 바이러스가 이 단백질 구조를 바꿔버리면 기존 항체가 더 이상 잘 결합하지 못하게 됩니다. 이때 인플루엔자 바이러스의 RNA 의존성 RNA 중합효소는 교정 기능이 없기 때문에 복제 과정에서 돌연변이가 자주 축적되는데요, 특히 HA와 NA 단백질을 암호화하는 유전자에서 작은 점 돌연변이가 일어나면 단백질 구조에 미세한 변화가 생깁니다. 이로 인해 기존 항체가 완전히 맞지 않게 되고, 면역 회피가 가능해지면서 매년 새로운 유행이 나타나는 것이며 이것이 바로 계절 독감의 주요 원인입니다.
또한 인플루엔자 A형 바이러스는 8개의 RNA 절편을 가진 게놈을 갖고 있는데요, 서로 다른 인플루엔자 바이러스가 같은 숙주 세포에 동시에 감염되면, 이 RNA 절편들이 섞여서 새로운 조합이 생길 수 있습니다. 이 과정에서 HA나 NA가 완전히 새로운 형태로 바뀌면 기존 인류가 전혀 면역 경험이 없는 전혀 다른 바이러스가 등장하게 되는데요, 이 현상이 바로 팬데믹의 원인이 되며, 1918 스페인 독감, 2009 신종플루(H1N1) 같은 사례가 이에 해당합니다. 감사합니다.
안녕하세요.
인플루엔자 바이러스가 매년 계절성 유행을 일으키는 이유는 주로 항원 변이(antigenic variation) 때문입니다. 인플루엔자는 -ssRNA 바이러스로, 유전자가 여러 조각(segment)으로 나뉘어 있으며, 표면에 헤마글루티닌(HA)과 뉴라미니다아제(NA)라는 주요 항원이 있습니다. 이 두 단백질의 변화가 바로 면역 회피와 계절 유행의 핵심 요인입니다.
1. 항원 소변이(antigenic drift)
인플루엔자 바이러스의 RNA 의존적 RNA 중합효소는 교정 기능이 없어 오류율이 높습니다.
이로 인해 HA, NA 유전자의 점돌연변이가 빈번히 축적됩니다.
면역계가 기존 항체로는 충분히 인식하지 못할 정도의 작은 변화를 일으키게 되고, 매년 새롭게 변형된 바이러스가 유행할 수 있습니다.
이것이 매년 계절성 독감 백신을 새로 제작하는 이유입니다.
2. 항원 변이(antigenic shift)
인플루엔자의 유전체는 8개 RNA segment로 이루어져 있어, 서로 다른 인플루엔자 바이러스가 같은 숙주 세포를 감염하면 유전자 재조합(reassortment)이 일어날 수 있습니다.
이 경우 HA, NA 조합이 크게 바뀐 전혀 새로운 아형(subtype)이 나타나게 됩니다.
인체 면역계가 전혀 경험하지 못한 새로운 항원이므로, 팬데믹(pandemic, 범유행)의 원인이 될 수 있습니다. (예: 2009년 신종 인플루엔자 H1N1)
3. 계절적 요인과 결합
변이로 인한 면역 회피가 기본적인 원인이지만, 여기에 더해 겨울철 건조한 환경, 밀집 생활, 면역력 저하 등이 복합적으로 작용하여 매년 유행이 반복됩니다.
핵심적으로, 인플루엔자 바이러스는 점진적 변이(항원 소변이)로 매년 조금씩 달라져 계절 유행을 만들고, 드물게 대규모 변이(항원 대변이)가 발생하면 전 세계적 대유행으로 확산될 수 있다는 점이 특징입니다.
감사합니다.
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