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바이러스 역학 물리학

§☏▩▒▥®㏘㏂™ 2021. 4. 26. 14:00

식물뿐만 아니라 인간과 다른 동물들도 바이러스에 의한 감염으로 고통받고 있다. 이것들은 스스로 번식할 수 없고 신진대사 활동을 할 수 없는 기생충이다. 대신에, 바이러스가 세포를 감염시킨 후에, 그들은 세포 분자 기계를 바꿔서 새로운 바이러스를 만들어내고, 그것이 환경에 방출된다. 이러한 일련의 사건들, 즉 바이러스 수명 주기는 박스 1에서 도식적으로 논의된다. 전통적인 구조 바이러스학 분야의 목표는 바이러스 입자 내부의 단백질 공간 구성에 대한 이해를 높이는 것인데, 이는 보다 효과적인 치료법을 개발하는 능력을 증가시켜야 하는 이해이다.

연구 분야로서 구조 바이러스학의 시작 이래로, 물리학은 중요한 공헌을 해왔다. 지금까지 수십 년 동안 바이러스의 결정체를 전자 현미경으로 촬영하고 X선 회절 영상을 통해 바이러스 캡시드를 고분해능으로 재구성해 왔다. 1960년대 도널드 카스파와 애런 클루가 개발한 결정학적 분석법은 시간의 시험에 견딘 방법인 이른바 T-수(삼각수)라는 측면에서 미코 사피 드랄 캡시드를 체계적으로 분류할 수 있게 했다. 보다 최근에는 단층 촬영 및 비대칭 재구성을 포함한 현대의 극저온 전자 영상법으로 개별 바이러스의 이미지를 사용하여 일반 캡시드뿐만 아니라 비대칭 단백질 분포와 밀폐된 게놈도 재구성할 수 있게 되었다.

이러한 중요한 저온 영상 방법은 정적 바이러스 구조에 대한 연구로 제한된다. 그러나 바이러스와 바이러스 캡시드는 사실 활성 '나노머신'으로 간주되어야 하는 동적 구조라는 증거는 20세기 말에 축적되었다. 바이러스가 조립되면, 용액에 들어 있는 개별 캡시드 단백질의 매우 역동적이고 체계적이지 않은 상태가 점차적으로 부분적으로 그리고 결국에는 완전히 닫힌 껍데기인 바이러스 캡시드의 더 질서 있고 집단적인 다중 단백질 상태로 변한다. 그러나 이 폐쇄된 자본금은 여전히 상당히 역동적이다. 바이러스의 역학을 연구하는 것은 새로운 탐색과 새로운 분석 방법 및 수치 모델링 측면에서 새로운 도구 상자를 필요로 한다. 우리는 먼저 빈 바이러스 캡시드의 조립을 연구하기 위해 적용되고 있는 몇 가지 동적 방법을 검토한 후 조립 중 게놈 분자(RNA/DNA)의 역할에 초점을 맞춘 다음 조립된 바이러스의 정상 상태 역학에 대한 연구에 대한 논의를 한다. 상자 2는 지난 10년 동안 바이러스 역학 연구에 사용된 몇 가지 실험 기법을 요약한다. 이전 제3조에서는 정적 조건에서 바이러스 어셈블리의 평형 물리학과 그 기계적 특성에 대한 연구를 검토했다.

바이러스 수명 주기는 대략 다음과 같은 단계로 나눌 수 있다: 부착, 입력, 코팅 해제, 유전자 발현 및 복제, 조립, 방출. 그러나 바이러스에 따라 169-172단계에 차이가 있습니다. 예를 들어, 박테리아 세포는 일반적으로 숙주 세포에 부착되어 세포에 게놈을 주입하고, 바이러스 캡시드는 173 밖에 남아 있다. 유전자 발현 중에, 바이러스 단백질은 합성되고 복제는 바이러스 게놈의 재생산을 포함한다. 조립이 완료된 후 다양한 바이러스가 구조를 바꾼다. 이 프로세스는 성숙이라고 하며 셀 93,113 내부 및/또는 외부에서 발생할 수 있습니다. 어떤 바이러스들은 또한 방출되자마자 지질 봉투를 얻는다. 진핵 세포에 존재하는 핵을 포함한 세포 성분은 도식에서 단순성을 위해 제외된다. 이 검토에서는 그림의 상단 부분, 특히 정상 상태 역학 및 성숙도를 포함하여 공개 전후에 폐쇄 쉘의 역학 및 조립의 역학에 초점을 맞춘다.