바이러스의 단단한 외투, '캡시드(Capsid)'의 비밀

우리는 지난 시간, 바이러스가 상상 이상으로 작은 나노미터 단위의 존재라는 것을 알았습니다. 그런데 이렇게 작은 녀석들이 거칠고 험한 몸보신 밖의 세상에서 어떻게 살아남아 우리 몸속까지 침투할 수 있는 걸까요?

바이러스에게 있어 가장 소중한 것은 바로 자신을 복제할 수 있는 설계도, 즉 유전 물질입니다. 이 설계도가 망가지면 바이러스는 끝장이나 다름없죠. 그래서 바이러스는 이 소중한 설계도를 보호하기 위해 아주 정교하고 단단한 '외투'를 입고 있습니다. 오늘은 바이러스의 생존을 책임지는 갑옷이자, 때로는 침투의 도구가 되기도 하는 이 단백질 껍질에 대해 자세히 알아보겠습니다.

 

 

 

1. 소중한 설계도를 지키는 단백질 금고

바이러스의 가장 안쪽 깊숙한 곳에는 핵심 부품인 유전 물질(DNA 또는 RNA)이 숨겨져 있습니다. 이것은 숙주 세포를 장악하고 자신을 복제하라는 명령이 담긴, 바이러스에게는 목숨보다 소중한 설계도입니다.

하지만 이 유전 물질 자체는 매우 연약해서, 외부 환경(자외선, 화학 물질 등)에 노출되면 쉽게 파괴됩니다. 그래서 바이러스는 이 설계도를 안전하게 감싸기 위해 단백질로 만들어진 튼튼한 상자를 사용하는데, 이것을 바로 '캡시드(Capsid)'라고 부릅니다. 쉽게 말해, 캡시드는 택배 물건이 파손되지 않도록 감싸는 택배 상자나, 귀중품을 보관하는 금고와 같은 역할을 합니다. 이 캡시드 덕분에 바이러스는 숙주 세포 밖의 험난한 환경에서도 버틸 수 있는 것이죠.

 

유전 물질을 보호하는 캡시드 단면

 

2. 기하학적인 아름다움, 레고 블록 같은 구조

그렇다면 이 캡시드는 어떻게 만들어질까요? 캡시드는 '캡소미어(Capsomere)'라고 불리는 작은 단백질 단위체들이 레고 블록처럼 반복적으로 결합하여 만들어집니다. 흥미로운 점은 이 결합 방식이 매우 기하학적이고 규칙적이라는 것입니다.

가장 흔한 형태는 축구공이나 20면체 주사위처럼 생긴 '정이십면체(Icosahedral)' 구조입니다. 아데노바이러스나 코로나19를 일으키는 SARS-CoV-2의 내부 캡시드도 이 형태를 띠고 있습니다. 가장 적은 재료로 가장 넓은 내부 공간을 만들 수 있는 효율적인 구조죠. 또 다른 형태로는 담배모자이크바이러스(TMV)처럼 유전 물질을 용수철처럼 감싸는 긴 원통형의 '나선형(Helical)' 구조가 있습니다. 현미경으로 들여다본 바이러스의 세계는 이처럼 놀라운 기하학적 아름다움을 숨기고 있습니다.

 

 

 

3. 단순한 갑옷을 넘어, 침투의 '열쇠'로

캡시드는 단순히 방어만 하는 수동적인 갑옷이 아닙니다. 세포 안으로 침투할 때는 아주 능동적인 역할을 수행합니다.

특히 겉옷(엔벨로프)이 없는 '나체 바이러스(Naked virus)'의 경우, 캡시드 표면에 있는 특정 단백질들이 숙주 세포의 문을 여는 '열쇠' 역할을 합니다. 세포 표면의 자물쇠(수용체)에 이 캡시드 열쇠를 딱 맞추면, 세포는 바이러스를 자기 편인 줄 착각하고 문을 열어주게 되죠. 마치 견고한 성문 안에 몰래 병사들을 숨겨 들어갔던 '트로이 목마'처럼, 캡시드는 유전 물질을 안전하게 세포 내부로 배달하는 침투 작전의 핵심 수행원입니다.

 

정이십면체와 나선형 캡시드 구조

 

이처럼 캡시드는 연약한 유전 정보를 보호하는 든든한 금고이자, 정교하게 조립된 레고 작품이며, 동시에 세포 침투를 이끄는 트로이 목마입니다. 바이러스가 그 작은 크기에도 불구하고 강력한 전염력을 가질 수 있는 비결이 바로 이 캡시드에 숨어있는 것이죠.

그런데 어떤 바이러스들은 이 캡시드 위에 겉옷을 하나 더 걸치고 다닙니다. 마치 추운 겨울에 패딩 점퍼를 입는 것처럼 말이죠. 다음 글에서는 캡시드를 감싸고 있는 또 하나의 막, '엔벨로프(Envelope)'가 있는 바이러스와 없는 바이러스의 차이에 대해 알아보겠습니다. 이 겉옷의 유무가 바이러스의 생존 전략을 어떻게 바꾸는지 기대해 주세요.