소개글
"박테리오파지"에 대한 내용입니다.
목차
1. 박테리오파지의 개요
1.1. 박테리오파지의 정의 및 특징
1.2. 박테리오파지의 생활사
1.3. 박테리오파지의 숙주 특이성
2. 박테리오파지의 미생물학적 특성
2.1. 박테리오파지의 분류
2.2. 박테리오파지의 플라크 형성
2.3. 박테리오파지의 용균 현상
3. 박테리오파지의 의학적 활용
3.1. 파지 요법
3.2. 박테리오파지를 이용한 백신 개발
3.3. 박테리오파지의 유전자 치료 활용
4. 박테리오파지 관련 연구 사례
4.1. 박테리오파지를 이용한 병원균 제어
4.2. 박테리오파지 유전체 분석
4.3. 박테리오파지 엔돌라이신의 활용
5. 박테리오파지 연구의 전망
5.1. 항생제 대체제로서의 파지
5.2. 파지 기술의 향후 발전 방향
5.3. 파지 연구에 대한 규제 및 과제
6. 참고 문헌
본문내용
1. 박테리오파지의 개요
1.1. 박테리오파지의 정의 및 특징
박테리오파지는 세균을 숙주세포로 하는 바이러스를 통칭하는 말이다. 박테리오파지는 일반적으로 유전 물질과 그를 둘러싼 단백질 캡시드로 이루어져 있다. 여기서 유전 물질은 ssRNA, dsRNA, ssDNA 등이 원형 또는 선형으로 배열되어 있는 것을 말한다. 박테리오파지는 숙주 세균보다 매우 작고, 숙주세포가 없으면 생명활동이 불가능하다. 따라서 박테리오파지는 주로 박테리아가 발견되는 곳에 존재한다. 특정 종류의 박테리오파지는 특정 종류의 박테리아만 감염시킬 수 있는데, 이는 박테리오파지가 박테리아의 표면에 존재하는 특정 요소들과 결합해야만 감염이 가능하기 때문이다.
1.2. 박테리오파지의 생활사
박테리오파지는 주로 두 가지의 생활사를 가지고 있다. 용균경로(lytic cycle)와 용원경로(lysogenic cycle)가 그것이다.
용균경로(lytic cycle)에서는 박테리오파지의 유전자가 숙주 세균에 침입하여 곧바로 새로운 박테리오파지 입자를 생산한다. 이 과정에서 숙주 세균은 용해되어 죽게 되며, 새로 생성된 박테리오파지 입자들은 세포 밖으로 방출된다. 이 과정은 박테리오파지가 세균을 감염시키면 빠르게 증식하여 세균을 살해하는 특징을 보인다.
반면 용원경로(lysogenic cycle)에서는 박테리오파지의 DNA가 숙주 세균의 염색체에 삽입되어 잠복기를 가지게 된다. 이 상태에서 숙주 세균은 정상적으로 생장하며, 박테리오파지의 유전자도 숙주 세균의 유전자와 함께 복제되어 숙주 세균의 후손에게 전달된다. 하지만 특정한 조건이 되면 잠복기에 있던 박테리오파지의 유전자가 활성화되어 용균경로로 들어가게 되고, 새로운 박테리오파지 입자를 생산하여 방출하게 된다. 이처럼 용원경로에서는 박테리오파지가 숙주 세균과 공생 관계를 유지하다가 적절한 시기에 용균경로로 전환되는 것이 특징이다.
이러한 두 가지 생활사 중 어느 경로를 거치느냐는 박테리오파지의 유전적 특성에 따라 달라지며, 일부 박테리오파지는 용균경로와 용원경로를 모두 가지고 있다. 이들을 온건성 파지(temperate phage)라고 한다. 온건성 파지는 자신의 유전자가 숙주 세균의 염색체에 삽입되어 잠복기를 가질 수 있지만, 특정한 조건이 되면 언제든지 용균경로로 전환될 수 있다.
1.3. 박테리오파지의 숙주 특이성
박테리오파지의 숙주 특이성은 바이러스가 특정한 과, 속, 종의 생물에만 감염·기생하는 것을 의미한다" 한다. 즉, 모든 생물에 감염하는 것이 아니라 숙주라 하더라도 생물종에 따라 반응이 다르다는 것이다.
이는 박테리오파지가 숙주 세포의 표면에 존재하는 특정 막단백질을 인식하여 감염하기 때문이다. 각 박테리오파지는 자신의 고유한 수용체 결합 단백질을 가지고 있으며, 이 단백질이 숙주 세포의 특정 막단백질과 결합함으로써 감염이 이루어지게 된다. 따라서 숙주 세포에 따라 감염 여부와 정도가 달라지게 된다.
예를 들어 대장균 감염에 특화된 M13 파지의 경우, 대장균의 F 성 선모에 존재하는 수용체 단백질과 결합하여 감염하지만, 이 수용체 단백질이 없는 다른 균주에는 감염하지 못한다. 또한 Salmonella 감염에 특화된 P22 파지는 Salmonella의 특정 외막 단백질을 수용체로 인식하여 감염한다.
이처럼 박테리오파지의 숙주 특이성은 파지가 감염하는 숙주 균주의 특성에 따라 매우 다양하게 나타난다. 일부 파지는 단일 균주만을 감염시키지만, 어떤 파지는 동일 속(genus)에 속한 여러 균주를 감염시킬 수 있다. 이러한 숙주 특이성은 파지의 유전자형과 표현형에 따라 달라지며, 파지를 활용한 병원균 진단 및 치료 기술 개발에 중요한 요소로 작용한다.
2. 박테리오파지의 미생물학적 특성
2.1. 박테리오파지의 분류
박테리오파지의 분류는 다음과 같다.
박테리오파지는 거대 DNA나 RNA 바이러스로, 자신만의 특징적인 형태와 기능을 가지고 있다. 박테리오파지는 주로 단미사 DNA 또는 이중미사 DNA를 유전자로 가지고 있으며, 일부 박테리오파지는 단미사 RNA를 유전자로 가지고 있다. 박테리오파지는 대부분 단백질로 이루어진 머리(capsid)와 꼬리로 구성되어 있다.
구조적 특성에 따라 박테리오파지를 세 가지 유형으로 분류할 수 있다. 첫째, Myoviridae는 수축 가능한 긴 꼬리를 가진 파지이다. 둘째, Siphoviridae는 긴 비수축성 꼬리를 가진 파지이다. 셋째, Podoviridae는 짧은 비수축성 꼬리를 가진 파지이다.
또한 박테리오파지를 생활사에 따라 두 가지로 분류할 수 있다. 용균성 파지(virulent phage)는 감염 후 바로 복제되어 세포를 파괴하는 용균경로를 거치는 파지이다. 온건성 파지(temperate phage)는 감염 후 숙주 세포의 유전체에 통합되어 잠복기를 가지다가 특정 신호에 의해 활성화되는 용원경로를 거치는 파지...
참고 자료
[네이버 지식백과]
박테리오파지 [bacteriophage] (생명과학대사전, 초판 2008., 개정판 2014., 도서출판 여초)
이길재(2012).『생명과학-이론과 응용, 제8판』.서울 : 라이프사이언스.
[네이버 지식백과] 숙주 [host, 宿主] (생명과학대사전, 초판 2008., 개정판 2014., 도서출판 여초)
[네이버 지식백과] 플라크 [plaque] (화학대사전, 2001. 5. 20., 세화)
[네이버 지식백과]
대장균 [大腸菌, Escherichia coli] (간호학대사전, 1996. 3. 1., 한국사전연구사)
인용 보고서 출처: 국가 과학 기술 정보 센터, 고경력과학기술인
자료 조사: 네이버, 구글, 지식백과, 위키백과, 유투브
보고서에 쓰인 사진,표:‘박테리오 파지를 이용한 병원세균 제어와 항생제 대체‘ 보고서에서 추출
