RNA 바이러스가 DNA 바이러스보다 변이가 빠르게 일어나는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 코로나 바이러스와 인플루엔자 바이러스는 모두 RNA 바이러스에 속하는데요, RNA 바이러스가 DNA 바이러스보다 변이가 빠르게 일어나는 이유는 무엇인가요?
RNA 바이러스가 DNA 바이러스보다 변이가 빠르게 일어나는 가장 큰 이유는, RNA 복제효소에 오류 교정 기능이 부족하거나 아예 없기 때문입니다.
RNA 바이러스는 복제 시 RNA 복제효소(RdRp)를 사용하는데, RdRp에는 잘못 삽입된 염기를 찾아 교정하는 오류 교정 기능이 없거나 매우 약합니다. 반면, DNA 바이러스와 숙주 세포의 DNA 복제효소에는 정교한 오류 교정 기능이 있어 정확도가 높은 편입니다.
결과적으로, RNA 복제효소는 DNA 복제효소보다 1000배 이상 높은 오류율로 바이러스를 복제하게 되는데, 짧은 시간 내에 복제 오류가 잦은 새로운 RNA 게놈이 대량으로 만들어지면서 돌연변이체가 축적됩니다.
이처럼 변이율이 높으면 숙주의 면역 체계나 항바이러스제를 회피하는 데 유리한 다양한 변이주가 빠르게 출현할 수 있는 것입니다.
안녕하세요. 안상우 전문가입니다.
RNA 바이러스의 경우에는 DNA 바이러스보다 복제하면서 생긴 잘못된 염기 서열을 수정하는 메커니즘이 덜 발달되어 있습니다.
따라서 복제 과정에서 생기는 변이가 쉽게 수정되지 않기 때문에 변이가 더 빠르게 일어날 수 있습니다.
RNA 바이러스가 DNA 바이러스보다 변이가 빠르게 일어나는 주된 이유는 유전 정보를 복제할 때 사용하는 효소의 차이 때문입니다. RNA 바이러스는 RNA 중합효소를 사용하여 자신의 유전물질을 복제하는데, 이 효소는 복제 과정에서 오류가 발생해도 이를 교정하는 기능이 거의 없습니다. 반면, DNA 바이러스의 복제에 관여하는 DNA 중합효소는 오류를 인식하고 수정하는 교정 기능이 있어 상대적으로 돌연변이 발생률이 낮습니다.
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 RNA 바이러스가 DNA 바이러스보다 변이가 빠르게 일어나는 이유는 복제 과정에서의 오류율 차이와 유전체 안정성 차이에 의한 것입니다. 우선 DNA 바이러스는 보통 DNA 의존적 DNA 중합효소를 이용해 유전체를 복제하기 때문에 이 효소는 proofreading 기능을 가지고 있어 잘못된 염기를 삽입했을 때 제거하고 다시 교정할 수 있으며, 따라서 복제 오류율이 낮습니다. 반면에 RNA 바이러스는 RNA 의존적 RNA 중합효소(RdRp)를 사용하는데요, 따라서 대부분의 RdRp에는 proofreading 기능이 없으며 이로 인해 잘못된 염기가 들어가도 수정되지 않아 변이율이 높습니다. 게다가 DNA는 화학적으로 안정적이며, 세포 내에도 다양한 DNA 복구 기작인 염기 절제 복구, 상동 재조합 복구가 존재하는데요 반대로 RNA는 상대적으로 불안정하여 분해되기 쉽고, 숙주 세포에도 RNA 복구 시스템은 사실상 존재하지 않습니다. 즉 RNA 바이러스는 오류율이 높아 빠른 진화 속도를 가지며, 이로 인해 면역 회피, 백신 저항성, 항바이러스제 내성이 쉽게 나타나는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
RNA바이러스는 RNA의존적인 RNA중합효소를이용해서 복제하는데,
이 효소는 DNA복제효소와는달리 교정기능이 거의 없어서
염기치환오류가 누적되기가 쉽다고합니다.
예를들어서 인플루엔자 바이러스는 매년 항원변이를 통해서 새로운 변종이생기고, 이는 백신을 매년갱신해야하는 이유가된다고합니다.
감사합니다.
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