인플루엔자 바이러스 구조와 분류, 복제 과정

2020년부터 가을과 겨울철 코로나19와 인플루엔자가 동시에 유행하는 상황이 '트윈데믹'이며 올 겨울도 코로나19와 인플루엔자가 함께 유행하는 트윈데믹이 나타나고 있다. 3년간 코로나19를 공부하였으므로 2023년은 인플루엔자 바이러스에 대해 심도 있는 공부를 하고 관련 자료를 공유하고자 한다.

인플루엔자란?

인플루엔자는 영어로 influenza라고 하며 유행성감기, 독감, 돌림형 감기로 불리며 오소믹소바이러스과의 인플루엔자 바이러스가 유발하는 감염성 질환이다. 인플루엔자 이름은 라틴어로 '영향을 끼치다'라는 뜻인 '인플루엔자(Influenza)'에서 유래되었고 일반적인 증상은 발열, 오한, 근육통, 인후염, 기침, 두통, 불쾌감과 무력감이다. 비특이적 증상의 정도가 몸살감기보다 심한 정도일 뿐, 치명적이지는 않지만, 레이증후군이나 전격성 폐렴 같은 치명적인 합병증을 가끔 일으키기도 한다. 감염자의 재채기나 기침을 통해 공기 중으로 나오는, 바이러스가 함유된 연무질을 흡입함으로써 인플루엔자에 감염된다. 독감과 몸살감기(common cold)는 전혀 다르며 몸살감기는 흔히 잡 바이러스로 칭해지는 리노바이러스, 아데노바이러스, 코로나바이러스, 콕사키바이러스 등의 감염으로 인해 발생한다.

인플루엔자 예방주사 시기는?

독감 예방주사는 감기 바이러스에 신체가 면역 반응을 갖기 위한 시간을 주기 위해 감기가 유행하기 수개월 전에 접종해야 하며 적어도 1개월 전에 접종하도록 한다. 예방주사는 균주의 불활화 된 것을 정제하여 만들며 보통 두 개의 각각 다른 아형의 인플루엔자 A형과 한 개의 인플루엔자 B형이 균주로 이용되며 예방접종도 매년 받아야 한다.

A형은 사람, 돼지, 가금, 말, 거위, 야생 조류, 강변에 사는 새, B형과 C형은 사람에게서만 발생하는 것으로 알려졌으며, B형은 물개와 말, C형은 돼지에서 분리되었다는 보고가 있다.

바이러스학 분류는?

인플루엔자 감염과 복제는 여러 단계의 과정을 거치며 가장 먼저 바이러스가 세포에 결합하고 침입한다. 그다음, 바이러스성 단백질 및 RNA의 새로운 사본을 생산하도록 유전자를 보내고 생산이 완료되면 새로운 비리온이 탄생하여 감염된 세포에서 방출된다.

제1단계: 코나 포유류의 목과 폐, 조류의 내장에 있는 상피 세포의 시알릭산에 인플루엔자의 헤마글루티닌이 결합하면 첫 단계 감염이 시작

제2단계: 헤마글루티닌이 프로테아제로 잘게 쪼개지면, 세포는 바이러스를 엔도좀(endosome)에 둘러싸여 흡수되고 엔도솜의 산성 환경은 두 가지 변화를 일으킨다.

1) 헤마글루티닌의 일부가 비리온의 외피를 세포의 공포(vacuole) 막과(vacuole) 결합시킨다.

2) M2 이온채널이 외피를 통해 양자가 이동하여 비리온의 핵을 산성화 할 수 있도록 만드는 것이며 핵이 산성화 되어 분해되면 바이러스성 RNA와 단백질이 나온다.

결국 세포질로 바이러스성 RNA, 보조 단백질, RNA 의존성 RNA 중합효소가 방출된다. 이때의 M2 이온채널이 아만타딘계(amantadine) 약물의 저해 대상이다.

제3a, 3b 단계: 방출된 핵의 단백질과 RNA는 감염된 세포의 핵 내부로 이동, 결합체를 형성한다. 핵 내부에서 RNA 의존성 RNA 중합효소가 상보성 양성가닥 RNA를 전사하기 시작한다.

제4단계: vRNA는 세포질로 이동되어 번역되거나, 핵에 계속 남는다.

제5b단계: 새로 합성된 바이러스성 단백질(뉴라미니다제와 헤마글루티닌)은 골지체를 통해 세포 표면에 분비되어 형성되거나 핵으로 보내져 vRNA와 결합해 새로운 바이러스 유전자를 만든다. 미리 유입된 바이러스성 단백질은 숙주 세포에서 여러 가지 일을 수행하며 원래의 mRNA를 분해해 그 산물인 뉴클레오타이드를 vRNA의 합성에 사용하거나, 감염 세포 본래의 mRNA 번역을 저해하기도 한다.

제6단계: 새로운 비리온을 구성하는 음성가닥 vRNA, RNA 의존성 RNA 중합효소, 바이러스성 단백질이 생성되고 세포 표면에 형성된 헤마글루티닌과 뉴라미다아제를 사이로 형성된 구획으로 vRNA와 바이러스성 단백질이 이동한다.

제7단계: 새로운 비리온은 세포의 인지질층과 형성된 외피의 당단백질을 가진 상태에서 구형으로 방출된다. 비리온은 헤마글루티닌으로 숙주 세포에 부착되는 성질이 있는데, 뉴라미니다제가 이 결합을 끊어 방출을 도우며 바이러스 방출이 끝나면 숙주 세포는 터져 죽는다. 이때 뉴라미니다제를 저해해 바이러스의 방출을 막는 약물이 오셀타미비르(Oseltamivir)이다.

인플루엔자에는 RNA 무결성 효소가 없어서, RNA 의존성 RNA 중합효소가 vRNA의 개당 길이만큼인 수 만 뉴클레오타이드마다 오류를 범하며 덕분에 새로운 비리온은 돌연변이가 된다. vRNA가 여덟 개로 나누어졌다는 사실도 유전자 재조성을 야기한다. 이런 돌연변이는 항원 변이를 일으키고, 갑작스러운 변이로 바이러스는 새로운 세포에게도 감수성을 가지며, 숙주의 면역을 빠르게 회피할 수 있다.

내일은 인플루엔자의 감염경로, 예방법, 치료법에 대해 알아보는 시간을 가지려고 한다.