에너지 자체 생산 바이러스 세계 최초 발견 Tricarboxylic acid cycle and proton gradient in Pandoravirus massiliensis: Is it still a virus?

에너지 자체 생산하는 바이러스 최초 발견

거대 판도라바이러스에서 에너지 필요한 전류 생성 확인

   바이러스가 스스로 에너지를 생산한다는 사실이 처음 밝혀졌다. 지금까지 바이러스는 숙주 밖에서는 무생물과 같다고 생각했는데, 독자 에너지 생산이 가능한 바이러스가 발견되면서 생물 분류를 다시 해야 할 상황이 됐다.

프랑스 엑스-마르세유대의 베르나르 라 스콜라 교수 연구진은 최근 논문 사전 출판 사이트인 바이오아카이브에 “판도라바이러스(Pandoravirus massiliensis)가 숙주세포 밖에서 스스로 전류를 발생시킨다는 사실을 알아냈다”고 밝혔다. 생명체가 전기를 띤다는 것은 에너지를 생산한다는 의미다.

스스로 에너지를 생산하는 판도라바이러스./프랑스 엑스-마르세유대

Tricarboxylic acid cycle and proton gradient in Pandoravirus massiliensis: Is it still a virus? ABSTRACT Since the discovery of Acanthamoeba polyphaga Mimivirus, the first giant virus of amoeba, the historical hallmarks defining a virus have been challenged. Giant virion sizes can reach up to 2.3 µm, making them visible by optical microscopy. They have large genomes of up to 2.5 Mb that encode proteins involved in the translation apparatus. Herein, we investigated possible energy production in Pandoravirus massiliensis, the largest of our giant virus collection. MitoTracker and TMRM mitochondrial membrane markers allowed for the detection of a membrane potential in virions that could be abolished by the use of the depolarizing agent CCCP. An attempt to identify enzymes involved in energy metabolism revealed that 8 predicted proteins of P. massiliensis exhibited low sequence identities with defined proteins involved in the universal tricarboxylic acid cycle (acetyl Co-A synthase; citrate synthase; aconitase; isocitrate dehydrogenase; α-ketoglutarate decarboxylase; succinate dehydrogenase; fumarase). All 8 viral predicted ORFs were transcribed together during viral replication, mainly at the end of the replication cycle. Two of these proteins were detected in mature viral particles by proteomics. The product of the ORF132, a predicted protein of P. massiliensis, cloned and expressed in Escherichia coli, provided a functional isocitrate dehydrogenase, a key enzyme of the tricarboxylic acid cycle, which converts isocitrate to α-ketoglutarate. We observed that membrane potential was enhanced by low concentrations of Acetyl-CoA, a regulator of the tricarboxylic acid cycle. Our findings show for the first time that energy production can occur in viruses, namely, pandoraviruses, and the involved enzymes are related to tricarboxylic acid cycle enzymes. The presence of a proton gradient in P. massiliensis coupled with the observation of genes of the tricarboxylic acid cycle make this virus a form a life for which it is legitimate to question ‘what is a virus?’. View full text https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.09.21.306415v1

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과학자들은 바이러스가 유전물질인 RNA나 DNA가 단백질 껍질에 싸여 있을 뿐이라고 사실상 무생물에 가깝다고 간주했다. 바이러스는 유전자 복제에 필요한 효소 단백질이 없어 자체 증식이 불가능하기 때문이다. 대신 박테리아나 동물 세포에 침투해 숙주세포의 유전자 복제 시스템을 제 것처럼 쓴다.

미미바이러스(오른쪽)와 다른 바이러스 크기 비교. 소아마비나 지카, 에이즈, 호흡기 질환을 유발하는 다른 바이러스보다 훨씬 크다./사이언스

라 스콜라 교수는 2003년 미미바이러스라는 거대 바이러스가 유전물질을 복제하는 데 필요한 유전자를 일부 갖고 있다는 사실을 처음으로 확인했다. 이제 바이러스와 다른 생물 간의 구분이 모호해진 것이다. 보통 바이러스는 크기가 100나노미터(1나노미터는 10억분의 1미터) 이하인데 비해 미미바이러스는 크기가 400나노미터나 된다.

연구진은 이번에 미미바이러스의 일종인 판도라바이러스가 숙주세포의 밖에 있을 때에도 세포막에 전류가 흐른다는 사실을 새로 알아냈다. 전류가 흐르려면 에너지를 만들어야 한다. 라 스콜라 교수는 “이제 기존 바이러스의 정의가 이제는 맞지 않는다는 의미”라고 밝혔다.

이영완 과학전문기자

1997년 이후 줄곧 과학 분야만 취재하고, 국내 유일 과학기자 기명칼럼인 ‘이영완의 사이언스카페’에서 자연과 역사, 문화를 과학으로 풀어내길 좋아하는 이야기꾼, 이영완 과학전문기자입니다.

조선일보

https://www.chosun.com/economy/science/2020/11/04/LWMS66JPABH3BIPRVFYOE7FUV4/

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