용균 주기와 용원 주기 (Lytic and Lysogenic Cycles)
쉽게 풀면
파지가 세균에 들어가면 두 가지 길 중 하나를 고릅니다. 용균 주기를 택하면 곧바로 자기 부품을 대량으로 만들어 조립한 뒤 세균을 터뜨리고 나옵니다. 용원 주기를 택하면 자기 DNA를 세균 염색체에 끼워 넣은 프로파지 상태로 조용히 있다가 세균이 분열할 때마다 함께 복제됩니다. 숙주가 손상되는 등 상황이 나빠지면 숨어 있던 파지가 다시 용균 주기로 전환합니다.
왜 중요한가
세균 집단이 얼마나 빨리 파괴되는지, 파지가 숙주에 독소 유전자를 보태는지가 이 선택에 달려 있어 미생물 생태와 감염병 연구에서 중요합니다. 또 유전자 스위치가 두 안정 상태 중 하나를 고르는 전형적 사례여서 조절 회로 연구의 고전 모형으로도 쓰입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
숙주 염색체에 잠복해 있던 파지가 DNA 손상 신호를 받아 용균 주기로 전환한다는 것을 확인한 실험입니다.
조금 더 깊게 보면
람다 파지에서는 CI 억제인자와 Cro 단백질이 서로의 발현을 억제하는 회로가 작동해, 한쪽이 우세해지면 그 상태가 안정적으로 유지되는 쌍안정 스위치를 이룹니다. 숙주의 영양 상태나 감염 다중도가 초기 선택에 영향을 주고, DNA 손상으로 RecA가 활성화되면 CI가 잘려 용균 쪽으로 전환됩니다. 프로파지가 갖고 있던 유전자가 숙주에 새로운 표현형을 주는 현상을 용원 전환이라 하며, 세균 독소 유전자가 파지에 실려 전파되는 사례가 자주 언급됩니다.
주의할 점
용원 상태의 파지는 감염 능력을 잃은 것이 아니라 발현이 억제되어 있을 뿐이므로 죽은 파지로 이해해서는 안 됩니다. 또 모든 파지가 두 주기를 다 쓰는 것은 아니며, 용균 주기만 갖는 독성 파지도 많습니다.