معلومة

4.8.2: مرفق الفيروس وإدخال الجينوم - علم الأحياء

4.8.2: مرفق الفيروس وإدخال الجينوم - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

المرفق هو ارتباط محدد بين بروتينات القفيصة الفيروسية ومستقبلات محددة على السطح الخلوي المضيف.

أهداف التعلم

  • التفريق بين مرفق الفيروس وإدخال الجينوم

النقاط الرئيسية

  • الدخول الفيروسي هو المرحلة الأولى من العدوى في دورة حياة الفيروس ، حيث يتلامس الفيروس مع الخلية المضيفة ويدخل مادة فيروسية إلى الخلية.
  • يمكن أن يؤدي الارتباط بالمستقبل إلى تحفيز بروتين الغلاف الفيروسي على الخضوع للتغييرات التي تؤدي إلى اندماج الأغشية الفيروسية والخلوية ، أو تغييرات في بروتينات سطح الفيروس غير المغلفة التي تسمح للفيروس بالدخول.
  • تدخل الفيروسات إلى الخلية المضيفة من خلال الالتقام الخلوي بوساطة مستقبلات أو اندماج الغشاء.

الشروط الاساسية

  • قفيصة: الغلاف البروتيني الخارجي للفيروس.
  • مستقبلات: في مجال الكيمياء الحيوية ، المستقبل هو جزيء موجود غالبًا على سطح الخلية ، والذي يتلقى إشارات كيميائية تنشأ خارجيًا من الخلية.
  • virions: جسيم فيروسي كامل ، يتكون من غلاف بروتيني خارجي يسمى قفيصة ونواة داخلية من الحمض النووي.

لا تنمو التجمعات الفيروسية من خلال الانقسام الخلوي ، لأنها لا خلوية. بدلاً من ذلك ، يستخدمون الآلات والتمثيل الغذائي للخلية المضيفة لإنتاج نسخ متعددة من أنفسهم ، ويتجمعون في الخلية. تختلف دورة حياة الفيروسات اختلافًا كبيرًا بين الأنواع ، لكنها تشترك جميعًا في نفس مراحل دورة الحياة الأساسية.

المرفق هو ارتباط محدد بين بروتينات القفيصة الفيروسية ومستقبلات محددة على السطح الخلوي المضيف. تحدد هذه الخصوصية النطاق المضيف للفيروس. على سبيل المثال ، يصيب فيروس نقص المناعة البشرية مجموعة محدودة من الكريات البيض البشرية. هذا لأن بروتين سطحه gp120 يتفاعل بشكل خاص مع جزيء CD4 ، وهو مستقبل كيميائي ، والذي يوجد بشكل شائع على سطح CD4 + T-Cells. تطورت هذه الآلية لصالح تلك الفيروسات التي تصيب فقط الخلايا التي يمكنها التكاثر فيها. يمكن أن يؤدي الارتباط بالمستقبل إلى تحفيز بروتين الغلاف الفيروسي على الخضوع للتغييرات التي تؤدي إلى اندماج الأغشية الفيروسية والخلوية ، أو تغييرات في بروتينات سطح الفيروس غير المغلفة التي تسمح للفيروس بالدخول.

الاختراق يتبع التعلق: تدخل الفيروسات إلى الخلية المضيفة من خلال الالتقام بوساطة مستقبلات أو اندماج الغشاء. غالبًا ما يسمى هذا "الدخول الفيروسي. تختلف إصابة الخلايا النباتية والفطرية عن تلك التي تصيب الخلايا الحيوانية. تحتوي النباتات على جدار خلوي صلب مصنوع من السليلوز ، والفطريات من الكيتين ، لذلك لا يمكن لمعظم الفيروسات أن تدخل داخل هذه الخلايا إلا بعد إصابة جدار الخلية. ومع ذلك ، يمكن لجميع فيروسات النبات تقريبًا (مثل فيروس تبرقش التبغ) أيضًا الانتقال مباشرة من خلية إلى أخرى ، في شكل مجمعات بروتين نووي أحادية السلسلة ، من خلال مسام تسمى "plasmodesmata". تمتلك البكتيريا ، مثل النباتات ، جدرانًا خلوية قوية يجب على الفيروس اختراقها لإصابة الخلية. ومع ذلك ، نظرًا لأن جدران الخلايا البكتيرية أقل سمكًا من جدران الخلايا النباتية نظرًا لصغر حجمها ، فقد طورت بعض الفيروسات آليات تحقن جينومها في الخلية البكتيرية عبر جدار الخلية ، بينما تظل القفيصة الفيروسية بالخارج.


4.8.2: مرفق الفيروس وإدخال الجينوم - علم الأحياء

يتم توفير جميع المقالات المنشورة بواسطة MDPI على الفور في جميع أنحاء العالم بموجب ترخيص وصول مفتوح. لا يلزم الحصول على إذن خاص لإعادة استخدام كل أو جزء من المقالة المنشورة بواسطة MDPI ، بما في ذلك الأشكال والجداول. بالنسبة للمقالات المنشورة بموجب ترخيص Creative Common CC BY ذي الوصول المفتوح ، يمكن إعادة استخدام أي جزء من المقالة دون إذن بشرط الاستشهاد بالمقال الأصلي بوضوح.

تمثل الأوراق الرئيسية أكثر الأبحاث تقدمًا مع إمكانات كبيرة للتأثير الكبير في هذا المجال. يتم تقديم الأوراق الرئيسية بناءً على دعوة فردية أو توصية من قبل المحررين العلميين وتخضع لمراجعة الأقران قبل النشر.

يمكن أن تكون ورقة الميزات إما مقالة بحثية أصلية ، أو دراسة بحثية جديدة جوهرية غالبًا ما تتضمن العديد من التقنيات أو المناهج ، أو ورقة مراجعة شاملة مع تحديثات موجزة ودقيقة عن آخر التقدم في المجال الذي يراجع بشكل منهجي التطورات الأكثر إثارة في العلم. المؤلفات. يوفر هذا النوع من الأوراق نظرة عامة على الاتجاهات المستقبلية للبحث أو التطبيقات الممكنة.

تستند مقالات اختيار المحرر على توصيات المحررين العلميين لمجلات MDPI من جميع أنحاء العالم. يختار المحررون عددًا صغيرًا من المقالات المنشورة مؤخرًا في المجلة ويعتقدون أنها ستكون مثيرة للاهتمام بشكل خاص للمؤلفين أو مهمة في هذا المجال. الهدف هو تقديم لمحة سريعة عن بعض الأعمال الأكثر إثارة المنشورة في مجالات البحث المختلفة بالمجلة.


جينوم الفيروس

بينما تحتوي الخلايا على DNA مزدوج الشريطة لجينومها ، لا تقتصر الفيروسات على هذا الشكل. بينما هناك dsDNA الفيروسات ، هناك أيضًا فيروسات ذات دنا أحادي السلسلة (ssDNA) ، RNA مزدوج الشريطة (دسرنا) ، و RNA أحادي الشريطة (سرنا). في هذه الفئة الأخيرة ، يمكن لـ ssRNA إما أن يكون موجبًا (+ سرنا، مما يعني أنه يمكن نسخ رسالة ، مثل mRNA) أو يمكن أن تكون ذات معنى سلبي (-رسنا، مما يشير إلى أنه مكمل لـ mRNA). حتى أن بعض الفيروسات تبدأ بنوع واحد من الحمض النووي في nucleocapsid ثم تحوله إلى شكل مختلف أثناء التكاثر.


دور البروتينات السكرية للفيروسات في دخول الفيروس وتجميعه وإطلاقه

فيروسات Buny فيروسات مغلفة بجينوم RNA ثلاثي الأطراف يمكن أن يشكل تهديدًا خطيرًا لصحة الحيوان والبشر. ينتقل أعضاء جنس الفيروس الوريدي من عائلة Bunyaviridae عن طريق البعوض والقراد إلى البشر وتشمل العوامل المسببة للأمراض مثل فيروس حمى الوادي المتصدع (RVFV) والحمى الشديدة مع فيروس متلازمة نقص الصفيحات (SFTSV) وكذلك الفيروسات التي لا تسبب المرض في البشر ، مثل فيروس Uukuniemi (UUKV). تستخدم فيروسات الوريد وفيروسات بونيا الأخرى بروتيناتها المغلفة ، Gn و Gc ، للدخول إلى الخلايا المستهدفة وتجميع جزيئات النسل في الخلايا المصابة. وبالتالي ، فإن ارتباط Gn و Gc بعوامل سطح الخلية يعزز الارتباط الفيروسي وامتصاصه في الخلايا والتعرض لانخفاض درجة الحموضة داخل الجسم يؤدي إلى اندماج الأغشية الفيروسية والحويصلة التي يحركها Gc. علاوة على ذلك ، يسهل Gn و Gc دمج virion للجينوم الفيروسي عبر المجالات داخل الخلايا وتفاعلات Gn و Gc تسمح بتكوين شبكة بروتين سكري عالية الترتيب على سطح الفيريون. قدمت الدراسات التي أجريت في العقد الماضي رؤى مهمة حول تكوين بروتينات phlebovirus Gn و Gc في الغشاء الفيروسي ، والعوامل الخلوية التي تستخدمها الفيروسات الوريدية للدخول والآليات التي تستخدمها بروتينات phlebovirus Gc للانصهار الغشائي. هنا ، سنراجع معرفتنا عن التولد الحيوي للبروتين السكري ودور بروتينات Gn و Gc في دورة تكرار الفيروس الوريدي.

الكلمات الدالة: Bunyaviridae دخول التجمع البروتينات السكرية غشاء اندماج الفيروس الوريدي إشارة فيروس الببتيداز المرفق.

الأرقام

دورة النسخ المتماثل للفيروسات الوريدية. (...

دورة النسخ المتماثل للفيروسات الوريدية. ( أ ) الدافع وراء التعلق الخلوي للفيروسات الوريدية ...

استراتيجية الترميز والتعبير عن ...

إستراتيجية الترميز والتعبير عن شرائح الفيروس الوريدي M. تظهر المقاطع M في المستضد ...


الملخص

تطورت الفيروسات لتدخل الخلايا من جميع مجالات الحياة الثلاثة - البكتيريا والعتائق وحقيقيات النوى. من بين أكثر من 3600 فيروس معروف ، يمكن للمئات أن تصيب الخلايا البشرية ومعظمها مرتبط بالمرض. للوصول إلى داخل الخلية ، ترتبط فيروسات الحيوانات بمستقبلات الخلية المضيفة. إن التقدم في فهمنا لكيفية تفاعل بروتينات الدخول الفيروسي مع مستقبلات الخلايا المضيفة وتخضع لتغيرات توافقية تؤدي إلى الدخول توفر فرصًا غير مسبوقة لتطوير علاجات ولقاحات جديدة.

من المحتمل أن تكون الملاحظة الأولى للارتباط المحدد لفيروس بالخلية قد تم إجراؤها في بداية القرن العشرين بواسطة d'Herelle 1. مثقف شيغيلا ولاحظت بقعًا واضحة في بعض الأحيان - البكتيريا المتحللة - في العشب من النمو البكتيري على وسط أجار صلب أطلق عليه اسم اللويحات. الفيروسات التي تم فسادها شيغيلا تم تسمية العاثيات. باستخدام تجارب الترسيب المشترك ، أوضح أن ارتباط الفيروس بالخلية المضيفة هو الخطوة الأولى في الإصابة ، وأن هذا التعلق لا يحدث إلا عند اختلاط الفيروس بالبكتيريا المعرضة للفيروس. أظهرت هذه الدراسة المبكرة أن النطاق المضيف للفيروس تم تحديده من خلال خطوة التعلق. بعد قرن من الزمان ، بدأنا نفهم تفاصيل عدد متزايد من تفاعلات مستقبلات الفيروسات على المستوى الذري. تحتوي جميع الفيروسات على جينومات الحمض النووي (إما RNA أو DNA) ، والتي يتم تعبئتها ببروتينات يتم ترميزها بواسطة الجينوم الفيروسي. يمكن تقسيم الفيروسات إلى فئتين رئيسيتين مغلفتين بالفيروسات ، والتي لها غشاء دهني (غلاف) مشتق من الخلية المضيفة والفيروسات غير المغلفة التي تفتقر إلى الغشاء. يمكن للفيروسات من 24 عائلة مختلفة أن تسبب أمراضًا للبشر أو ترتبط بها (الجدول 1) ، لذلك من الضروري فهم كيف تحل الفيروسات المختلفة مشكلة الدخول إلى الخلايا ، وكيف يمكن منع هذه العملية. تلخص هذه المراجعة التطورات الحديثة في فهمنا لآليات دخول الفيروس على المستوى الجزيئي وخيارات التدخل العلاجي لهذه العمليات.

تشترك كل من الفيروسات غير المغلفة والمغلفة في نفس الخطوات والطرق الرئيسية لدخول الفيروس - والتي تبدأ بالارتباط بمستقبلات سطح الخلية وتنتهي بتسليم الجينوم الفيروسي إلى سيتوبلازم الخلية (الشكل 1). بعد الارتباط بالمستقبلات - التي يمكن أن تكون بروتينات أو كربوهيدرات أو دهون - تستخدم الفيروسات طريقتين رئيسيتين لدخول الخلية - المسار الداخلي وغير الخلوي. عادة ما يكون طريق الالتقام عن طريق النقل في حويصلات أو حفر مغلفة بالكالاثرين ، ولكن يتم أيضًا استخدام حفر غير مغلفة بالكلاترين أو كثرة الخلايا الكبيرة أو الكهوف 2. يمكن لبعض الفيروسات أن تحفز الاستبطان عن طريق الالتقام الخلوي - على سبيل المثال ، فيروس القرد 40 (SV40) ، الذي يحفز بلمرة الأكتين المحلية وتجنيد الدينامين في موقع الإدخال 3 (الشكل 1). يتضمن مسار الدخول غير الخلوي العبور المباشر لغشاء البلازما عند درجة حموضة محايدة (الشكل 1). يمكن للفيروسات التي تستخدم المسار غير الخلوي أن تدخل الخلايا أيضًا عن طريق مسار الخلايا الداخلية - على سبيل المثال ، فيروس نقص المناعة البشرية من النوع 1 (HIV-1). اندماج الغشاء - عملية خلوية أساسية ضرورية للبلعمة ، كثرة الكريات الحويصلية والاتجار الحويصلي - هو طريقة أساسية لدخول الفيروسات المغلفة التي تستخدم مسارات الالتقام أو غير الداخلية. يتم تنظيم العملية وتتوسط فيها بروتينات الغشاء بمجرد أن تكون الأغشية على مقربة من بعضها البعض. بالنسبة للفيروسات المغلفة وغير المغلفة ، يتضمن الدخول إلى الخلايا تغييرات توافقية مهمة لبروتينات الدخول الفيروسية أو مستقبلات الخلايا المضيفة ، والتي تحدث بسبب انخفاض درجة الحموضة داخل الجسم. يمكن أن يحدث هذا إما عن طريق الاختراق (للفيروسات غير المغلفة) أو الاندماج (للفيروسات المغلفة). بعد الدخول إلى الخلية المضيفة ، يتم نقل العديد من الفيروسات ، بما في ذلك HIV-1 و SV40 ، عبر السيتوبلازم كمجمعات بروتين نووي. تسمح إشارات التوطين النووي المعرضة للسطح على مركب البروتين النووي باستهداف النواة والدخول إليها ، وإصابة الخلايا غير المنقسمة.

أ | الالتقام الخلوي بوساطة الكلاذرين ، على سبيل المثال ، الفيروس الغدي. يمكن أن يحدث الالتقام الخلوي بواسطة الكهوف أيضًا ، على سبيل المثال ، SV40. ب | الاندماج في غشاء الخلية ، على سبيل المثال ، فيروس نقص المناعة البشرية ، يمكن أن يحدث الاندماج أيضًا من داخل الجسيم الداخلي ، على سبيل المثال ، الأنفلونزا.

يمكن تعزيز دخول الفيروسات مثل SV40 ، و echovirus 1 (EV1) ، و HIV-1 ، وفيروس الحصبة ، وفيروس الإيبولا ، وفيروس Epstein-Barr (EBV) ، عن طريق النطاقات الدقيقة الدهنية ، والمعروفة باسم LIPID RAFTS 4،5. يمكن للفيروسات الأخرى ، بما في ذلك الإنفلونزا ، استخدام أطواف الدهون كمنصة لتركيز عدد كافٍ من الجزيئات الفيروسية في الفيروسات من أجل الخروج الفعال من خلية واحدة والدخول إلى خلية أخرى 6. ومع ذلك ، فإن اندماج فيروس Semliki Forest (SFV) أو فيروس Sindbis (SIN) مع LIPOSOMES لا يتطلب طوافات ، ويمكن أن يكون وجود الطوافات مثبطًا للانصهار الغشائي 7. لا يزال يتعين تحديد ما إذا كانت الطوافات متورطة في دخول الخلايا المعدية لـ SFV و SIN 8.

تدخل بعض الفيروسات الخلايا من خلال التلامس المباشر من خلية إلى أخرى ، باستخدام الهياكل التي يتم تشكيلها بواسطة الهيكل الخلوي المستقطب ، وجزيئات الالتصاق والبروتينات الفيروسية عند تقاطع الخلية المصابة ، والتي تُعرف باسم "المشبك الفيروسي" 9. الانتقال المباشر للفيروسات من خلية إلى خلية بهذه العملية - على سبيل المثال ، الفيروسات القهقرية (مثل فيروس سرطان الغدد الليمفاوية التائية البشرية من النوع 1 (HTLV-1) وفيروس نقص المناعة البشرية -1) ، وفيروسات الهربس (مثل فيروس الهربس البسيط (HSV ) وفيروس الحماق النطاقي) وفيروسات الجدري (مثل فيروس اللقاح) - غير مفهومة جيدًا. في كثير من الحالات ، ليس من الواضح ما إذا كان الانتقال من خلية إلى خلية عن طريق هذا الطريق ينطوي على اندماج أو اختراق في الغشاء ، أو النقل المباشر للفيروس عبر تقاطعات الخلايا. الانتقال الفعال والسريع من خلية إلى خلية لبعض الفيروسات ، مثل HIV-1 ، يمكن أن تتوسطه فيروسات تتبرعم أو تم إطلاقها للتو في الفراغ بين الخلايا المتفاعلة القريبة أو عن طريق الاندماج من خلية إلى خلية . قد يحمي الانتقال من خلية إلى أخرى الفيروسات من إجراءات الجهاز المناعي ويمكن أن يكون طريقًا مهمًا للانتقال في الجسم الحي.

يمكن لفيروسات مثل HIV-1 وفيروس شلل الأطفال أن تدخل الخلايا وتخرج منها دون عبور الأغشية من خلال عملية تُعرف باسم transcytosis 10. يتم استخدام Transcytosis - النقل الحويصلي من جانب واحد من الخلية إلى الجانب الآخر - بواسطة الكائنات متعددة الخلايا لنقل المواد بشكل انتقائي (عادةً الجزيئات الكبيرة) عبر الخلايا بين بيئتين دون تعديلها. اغتصبت الفيروسات هذه الآلية لعبور حاجز الخلايا الظهارية وإصابة الخلايا الأساسية.

تختلف حركية وكفاءة الدخول اختلافًا كبيرًا بين فيروسات من عائلات مختلفة ، وبين فيروسات داخل عائلة ، وبين فيروسات داخل جنس وحتى بين عزلات من نفس النوع. يمكن لبعض الفيروسات ، مثل النمط المصلي 2 للفيروس المرتبط بالغدية (AAV-2) و SFV والإنفلونزا ، عبور الأغشية الباطنية بسرعة كبيرة (خلال ثوانٍ) ، ويمكن أن تكون كفاءة الدخول أكبر أو أكثر من 50٪ (والتي يعني أن 50٪ من الفيروسات المصاحبة تدخل الخلايا). يمكن لفيريونات AAV-2 المفردة عبور الأغشية في أقل من ثانية 11 وفريونات الإنفلونزا الفردية تعبر الأغشية في أقل من ثانية واحدة أو أكثر 12،13. تستغرق الفيروسات الأخرى ، مثل HIV-1 ، دقيقة واحدة أو أكثر لدخول الخلايا ، وتكون كفاءة الدخول ضعيفة مقارنة بـ AAV-2 - غالبًا ما تصل إلى 0.1٪ (المراجع 14 ، 15). قد تكون حركية وكفاءة دخول الفيروس مرتبطة بهيكل الفيروس ويبدو أنه يتم ملاحظة أفضل الخواص الحركية وكفاءة الدخول للفيروسات التي تستخدم درجة حموضة منخفضة كمحفز للدخول ولها هياكل مسطحة - مثل SFV. يمكن أن يندمج SFV المرتبط بالخلايا في ثوانٍ بكفاءة 80٪ (المرجع 16). يؤثر تكوين الغشاء الدهني وهيكله أيضًا على حركية وكفاءة دخول الفيروس.

يمكن للفيروسات غير المغلفة والمغلفة على حد سواء استخدام طاقة حالات METASTABLE في بروتينات الدخول الفيروسي لفضح التسلسلات الكارهة للماء 17،18 التي يمكن أن تزعزع استقرار أغشية الخلايا المضيفة. ومع ذلك ، بعد ذلك ، يؤدي تكوين وسائط مختلفة إلى تكوين مسام غشاء (في حالة الفيروسات غير المغلفة) أو مسام اندماج الغشاء (في حالة الفيروسات المغلفة) (الشكل 1). في كثير من الأحيان ، يمكن للتغيرات التوافقية في بروتين فيروسي واحد أن تتوسط في اندماج الغشاء. يمكن للفيروسات المغلفة أن تندمج مع غشاء البلازما أو من داخل الجسيم الداخلي. قد يشبه اختراق ودخول الفيروسات غير المغلفة دخول السموم ، مثل سم الجمرة الخبيثة 19. يحتوي دخول الفيروسات المغلفة على أوجه تشابه مع عمليات الاندماج داخل الخلايا ، مثل إفراز الخلايا 20.

التعرف على بنية الفيروس والمستقبلات

نتج عن تطور الفيروس العديد من الهياكل السطحية التي تتعرف على المستقبلات ، والتي غالبًا ما يكون لها نتوءات (مسامير) حوالي 10 نانومتر أو أكثر تتشكل بواسطة بروتينات الدخول - على سبيل المثال ، فيروسات كورونا (الشكل 2 د) و AAVs (الشكل 2 ب) - أو الأخاديد - على سبيل المثال ، فيروس picornaviruses Human rhinovirus 14 (HRV14) 21 وفيروس شلل الأطفال 22 (الشكل 2 أ). غالبًا ما تكون الفيروسات غير المغلفة صغيرة ومستقرة ، ويمكن أن تشكل بلورات تنحرف إلى دقة جيدة ، لذلك تم حل هياكل عدد كبير نسبيًا من الممثلين من عائلات الفيروسات المختلفة في هذه المجموعة عن طريق علم البلورات بالأشعة السينية إلى دقة عالية - عادةً حوالي 2. على النقيض من ذلك ، تم نشر عدد قليل فقط من هياكل الفيروسات الكاملة المغلفة - على سبيل المثال ، SFV 23 (الشكل 2 ج) وفيروس حمى الضنك 24 ، والتي تم حلها بدقة لا تزيد عن 9 Å عن طريق الفحص المجهري الإلكتروني.

أ | هيكل جسيم فيروس شلل الأطفال 160S. مستنسخة بإذن من المرجع. 106 © (2000) الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة. ب | الطوبولوجيا السطحية للفيروس المرتبط بالغدة 2. النتوءات البارزة ملونة باللون الأبيض. مستنسخة بإذن من المرجع. 105 © (2002) الأكاديميات الوطنية للعلوم ، الولايات المتحدة الأمريكية. ج | هيكل فيروس Semliki Forest. يعكس نظام الألوان المسافة الشعاعية من مركز الفيريون ، حيث يزداد من الأزرق إلى الأحمر. مستنسخة بإذن من المرجع. 23 © (2000) إلسفير ساينس. د | هيكل فيروس كورونا المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (سارس). يحتوي جسيم الفيروس التاجي على إسقاطات سطحية على شكل مضرب - تُعرف باسم المسامير. إن جزيئات الفيروس المرتبط بـ Adeno 2 و Semliki Forest (ليست على نطاق واسع) قابلة للمقارنة في الحجم مع فيروس شلل الأطفال. مستنسخة بإذن من المرجع. 107 © (2003) جمعية ماساتشوستس الطبية.

هيكل بروتينات دخول الفيروس. عادةً ما تكون بروتينات الدخول المرتبطة بالفيريون عبارة عن أوليغومرات غليكوزيلاتي - على سبيل المثال ، بروتينات فيروس التهاب الدماغ الذي يحمله القراد المثلي (TBE) ، وألياف الفيروس الغدي المتماثل ، وإنفلونزا هيماجلوتينين (HA) (الشكل 3). من غير المرجح أن تتفاعل البروتينات المرفقة لبعض الفيروسات - على سبيل المثال ، الفيروسات الغدية والفيروسات القهقرية - بشكل كبير مع بعضها البعض ، في حين أن بروتينات الدخول للفيروسات الأخرى - بما في ذلك فيروسات ألفا ، مثل SFV - تشكل مقاييس غير متجانسة مع بروتينات أخرى وتتفاعل مع بعضها البعض على نطاق واسع تشكل شبكة من البروتينات المتفاعلة (الشكل 2 ج). يتكون CAPSID بالكامل من العديد من الفيروسات غير المغلفة - على سبيل المثال فيروسات الأنفلونزا البشرية 14 (HRV14) وشلل الأطفال 22 (الشكل 2 أ) - من خلال شبكة من البروتينات المتفاعلة التي تشارك في الدخول.

أ | تتبع الشريط الخاص ببروتين مرفق الفيروسات التاجية σ1. مستنسخة بإذن من المرجع. 108 © (2003) وايلي. ب | تتبع الشريط من ألياف الفيروسات الغدية. مستنسخة بإذن من المرجع. 22 © (1985) الرابطة الأمريكية للعلوم. كلا البروتين المرفق ريوفيروس σ1 (أ) وألياف الفيروسات الغدية (ب) هم homotrimers.تظهر المونومرات الثلاثة في كل أداة تقليم باللون الأحمر والبرتقالي والأزرق. كلا البروتينين لهما شكل الرأس والذيل ، مع مجال حلزوني ثلاثي يشكل الذيل ومجال شطيرة ثماني الجديلة يشكل الرأس. ج | 26. مستنسخة بإذن من المرجع. 38 © (2000) المراجعات السنوية. د | نموذج لبنية بروتين F (RSV-F) لفيروس الجهاز التنفسي التنفسي (RSV-F) ، والذي يعتمد على تجانس تسلسل الأحماض الأمينية مع بنية بروتين F 27 لفيروس مرض نيوكاسل. مستنسخة بإذن من المرجع. 110 © (2003) Elsevier Science.

تختلف طوبولوجيا بروتينات الدخول الفيروسي عن تلك التي تشكل النتوءات والتي تشتمل على جذع ورأس كروي (الشكل 3) - على سبيل المثال فيروسات reovirus و Adenovirus و orthomyxoviruses و paramyxoviruses - إلى تلك التي تشكل هياكل "مسطحة" نسبيًا ، على سبيل المثال ، فيروسات ألفا (عائلة togaviridae) (الشكل 2 ج). يمتد التشابه بين طبولوجيا البروتينات المرتبطة بالفيروسات غير المغلفة والفيروسات الغدية إلى هياكلها ثلاثية الأبعاد على الرغم من أن تسلسلات الأحماض الأمينية لهذين البروتينين لا تشترك في أي تشابه تسلسلي 25 (الشكل 3 أ ، ب). يشير التشابه بين الهياكل ثلاثية الأبعاد ، جنبًا إلى جنب مع الحفاظ على الوظيفة ، إلى وجود سلف مشترك لهذه البروتينات ، ولكنه لا يمنع التطور المتقارب. أوجه التشابه العامة بين طوبولوجيا البروتينات المرتبطة بالفيروسات غير المغلفة والفيروسات الغدانية ، وبين طوبولوجيا ENVELOPE GLYCOPROTEINS (Envs) من الفيروسات المغلفة ، مثل الأنفلونزا HA 26 وبروتين الانصهار الفيروسي التنفسي (RSV) (الذي يحتوي على تم التنبؤ به بناءً على تشابه التسلسل مع بروتين الاندماج المتماثل لفيروس مرض نيوكاسل (NDV) 27) بشكل ملحوظ ، خاصة بسبب عدم وجود هوية تسلسل الأحماض الأمينية بين هذه البروتينات (الشكل 3). ومع ذلك ، فإن جذوع البروتينات المرتبطة بالفيروسات الغدية والفيروسات الغدانية يتم تثبيتها بواسطة حلزونات ثلاثية ، في حين يتم تثبيت سيقان الإنفلونزا HA والفيروس التنفسي التنفسي F بواسطة لفائف ملفوفة حلزونية ، مما يشير إلى أن هذه الفيروسات لها أسلاف مختلفة. تتشابه تراكيب بروتينات flavivirus E المغلفة من TBE 28 وفيروس حمى الضنك 29 وبروتين فيروس ألفا SFV E1 30 المغلف مع بعضها البعض ، والتي قد تشير ، بالاقتران مع وظائف مماثلة ، إلى وجود سلف مشترك لبروتينات الدخول فيروسات الفلافي و الفيروسات الألفي 30. تم تقسيم بروتينات دخول الفيروس إلى فئتين تعتمدان على عدة معايير ، بما في ذلك آلية العمل ، وما إذا كان البروتين الداخل مشقوقًا وما إذا كان البروتين الداخل معقدًا ببروتينات فيروسية أخرى. تم تصنيف Envs التي تحتوي على ملفات ملفوفة ، مثل الأنفلونزا HA ، وبروتين اندماج الفيروسة المخاطانية F وبروتين سكري HIV 160 (gp160) ، من الفئة I FUSION PROTEINS وتم تصنيف Envs of alphaviruses and flaviviruses من الدرجة الثانية بروتينات الاندماج 30،31.

تحتوي بروتينات الدخول الفيروسي على تسلسلات متنوعة من الأحماض الأمينية ، ولكن العديد من تلك التي تم حل الهيكل من أجلها تحتوي على أشكال هيكلية ثلاثية الأبعاد مماثلة - على الرغم من أن الهيكل العام يمكن أن يكون مختلفًا. يُلاحظ هذا بشكل خاص بالنسبة للفيروسات غير المغلفة ، حيث تحتوي البروتينات الفيروسية التي تتعرض للبيئة وتتعرف على جزيئات المستقبل من عدة فيروسات نباتية وحشرات وثديية على نفس البنية الأساسية الأساسية ، والتي تتكون من 8-برميل تقطعت بهم السبل مع هلام -عزر التمرير 18. على الرغم من أنه تم حل عدد قليل فقط من هياكل Env ، يبدو أنها قد تستخدم أنواعًا متشابهة من الأشكال البنيوية مثل الفيروسات غير المغلفة للتعرف على الخلايا المضيفة. يحتوي الرأس الكروي لأفضل Env الفيروسي تميزًا والذي يتوسط الدخول - HA لأنفلونزا orthomyxovirus - على بنية من النوع-برميل 26 (الشكل 3). يتكون رأس بروتين NDV F ، من مجال شطيرة من نوع β من الغلوبولين المناعي ومجال ورقة β شديدة الالتواء 32. شظايا من اثنين آخرين من Envs - HSV glycoprotein D 33 والمجال المرتبط بمستقبلات فيروس سرطان الدم الفأري (Fr-MLV) 34 - تحتوي أيضًا على هياكل برميلية تشبه الطية الشبيهة بالجلوبيولين المناعي. يشير تحليل هذا العدد المحدود من الهياكل إلى أن الفيروسات تستخدم أطرًا محفوظة من صفائح مرتبطة بحلقات متغيرة يمكن أن تسمح بالتكيف السريع مع المستقبلات الجديدة. الهياكل البلورية الثلاثة الأخرى للأشعة السينية في Envs مع مجالات ربط المستقبلات في حالة غير منضمة هي شظايا قابلة للذوبان من Envs الرئيسي لفيروسات flavivirus TBE 28 وفيروس حمى الضنك 29 ، وجزء من E1 من SFV 30 ، والتي تحتوي في الغالب على β- خيوط. معظم هذه السلاسل معبأة في صفائح ، بما في ذلك برميل ذو ستة خيوط في المجال الثاني ، وطيعة برميلية تشبه الغلوبولين المناعي في المجال الثالث والتي يمكن أن تكون مهمة للربط بالمستقبلات الخلوية.

التعرف على مستقبلات الفيروس في الخلايا المضيفة. على الرغم من أن مستقبلات الفيروسات لها تسلسلات وهياكل ووظائف خلوية متنوعة 35،36 ، هناك تفضيل للجزيئات التي تشارك في التصاق الخلية والتعرف عليها من خلال التفاعلات العكسية والمتعددة التكافؤ التي يحددها AVIDITY. قد تكون الفيروسات قد تطورت لتلتصق بمستقبلات خلوية وفيرة ، أو لترتبط بالمستقبلات الخلوية التي لها ألفة منخفضة نسبيًا لروابطها الطبيعية ذات التقارب العالي 37 أو للارتباط بمستقبلات لها كلتا الخاصيتين (الجدول 2).

يمكن أن تختلف تفاعلات التعرف على المستقبلات بين الفيروسات المختلفة - وحتى العزلات المختلفة لنفس الفيروس - بشكل كبير. عادةً ما تتضمن تفاعلات الارتباط منخفضة التقارب (μM – mM) بين بروتينات التعلق الفيروسي ومستقبلاتها المشابه مساحة صغيرة من التفاعل بين المستقبلات الفيروسية والخلوية ولا تؤدي إلى تغييرات توافقية في بروتينات الدخول. على سبيل المثال ، ربط الإنفلونزا HA و SV40 بحمض السياليك 38. تتضمن التفاعلات عالية التقارب (nM-pM) مع مستقبلات الفيروس مساحة كبيرة من التفاعل (حوالي 10 نانومتر 2) بين المستقبلات الفيروسية والخلوية ، وغالبًا ما تنطوي على تغييرات توافقية كبيرة. على سبيل المثال ، يؤدي ارتباط HIV-1 gp120 إلى CD4 وواحد من CO-RECEPTORS CCR5 أو CXCR4 ، وفيروس شلل الأطفال بـ CD155 ، إلى تغييرات توافقية 18،39. أحد الاستثناءات هو الارتباط عالي التقارب لألياف الفيروسات الغدية بمستقبلات فيروس كوكساكي الغدي (CAR) ، والذي لا يتضمن تغييرات توافقية كبيرة (الشكل 4).

أ | تمثيل السطح الجزيئي للواجهة بين مقبض الفيروس الغدي 12 (Ad12) ومستقبلات فيروس كوكساكي D1 (CAR D1). يُظهر الشكل اثنين من مونومرات مقبض Ad12 المتجاورة ، معروضة على الواجهة بين جزيئات Ad12 و CAR D1 وملونة على مقياس من الأصفر (ملامسة CAR D1) إلى الأحمر (لا يوجد اتصال مع CAR D1). يتم مشاركة الذرات الملامسة لـ CAR D1 بين مونومرين Ad12. من المرجع. 111 © (1999) الرابطة الأمريكية للعلوم. ب | سطح التلامس لمستقبلات HIV-1 gp120 و CD4. يظهر سطح gp120 باللون الأحمر ، والسطح الذي يبعد 3.5 Å عن مستقبل CD4 (المسافة من سطح إلى مركز الذرة) موضح باللون الأصفر. من المرجع. 39 © (1998) Nature، Macmillan Magazines. ج | تفاعل فيروسات الأنف وفيروس شلل الأطفال مع مستقبلاتهم. مقارنة ارتباط فيروس شلل الأطفال بمستقبله CD155 وفيروس الأنف المرتبط بمستقبله ICAM-1. يوضح الشكل كثافة الإلكترون لجزيء CD155 المرتبط بفيروس شلل الأطفال (أخضر) ، والسطح الجزيئي لفيروس شلل الأطفال (أصفر) ، بما في ذلك الوادي ، وجزيء IC1 المرتبط بفيروس شلل الأطفال (أحمر). تم تركيب هياكل فيروس شلل الأطفال وفيروس الأنف لتكوين الشكل. مستنسخة بإذن من المرجع. 112 © (2000) مطبعة جامعة أكسفورد. د | التغيير التوافقي لجزء البروتين السكري القابل للذوبان D (gD285). تُظهر اللوحة اليسرى جزء gD285 ، في معقد مع وسيط دخول فيروس الهربس A (HveA). يمكن رؤية الجزء الأميني الطرف من دبوس الشعر الرابط HveA (الأحمر) يتفاعل مع المخلفات 224-240 من حلزون ألفا من gD285 (أبيض). تعرض اللوحة اليمنى gD285 غير مُجند. من المرجع. 33 © (2003) الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة.

يمكن أن يقع موقع ارتباط المستقبلات عالية التقارب في شق عميق (أو كانيون) على البروتين الفيروسي ، كما هو الحال في فيروسات بيكورنا ، أو يمكن أن يحتوي على حلقات وتجاويف وقنوات ، مثل مقبض الفيروس الغدي و HIV gp120 (الشكل. 4). على نحو غير عادي ، يقع موقع ارتباط مستقبلات HveA على HSV-1 بروتين سكري D على امتداد طرفي أميني عند حافة واحدة من جزيء البروتين السكري D بدلاً من تجميعه من أجزاء عديدة من تسلسل البروتين السكري D ، كما هو الحال بالنسبة لسطح ربط نموذجي أو جيب ملزم. يخضع لتغييرات توافقية عند الارتباط بالمستقبل 33. لا يوجد ارتباط بين بنية بنية بروتين الدخول الفيروسي وهيكل المستقبل الخلوي. يمكن للفيروسات من نفس العائلة ، مثل الفيروسات القهقرية ، الارتباط بمستقبلات خلوية مختلفة ، ويمكن أن يعمل الجزيء الخلوي نفسه ، على سبيل المثال ، حمض السياليك ، كمستقبل للعديد من الفيروسات المختلفة.

يمكن أن تكون التغييرات المطابقة الناتجة عن التفاعلات مع مستقبل واحد مطلوبة لفضح موقع الارتباط لمستقبل آخر ، على سبيل المثال ، يؤدي التفاعل بين CD4 و gp120 إلى التعرض لموقع ارتباط عالي التقارب لمستقبل مشترك (عادةً CCR5 أو CXCR4) على HIV-1 gp120. في هذه الحالة ، يعمل CD4 كمستقبل "مرفق" يضمن ارتباطًا محددًا بالخلايا التي تعبر عن CD4 ويعمل المستقبل المشترك كمستقبل "اندماج" يؤدي إلى تغييرات توافقية تؤدي إلى التعرض لتسلسلات الانصهار. في بعض سلالات HIV-1 ، يمكن للمستقبلات المشتركة التوسط في كل من الارتباط والاندماج في غياب CD4. يمكن أيضًا بدء الدخول عن طريق الارتباط بمستقبل منخفض التقارب ، مثل كبريتات الهيبارين ، متبوعًا بتفاعلات تقارب أعلى. يبقى دور العديد من المستقبلات في الدخول دون حل أو مثير للجدل. يبدو أن الدخول إلى الخلايا من خلال التفاعلات مع أكثر من مستقبل واحد يستخدم على نطاق واسع من قبل الفيروسات ، وخاصة لإصابة أنواع معينة من الخلايا في الجسم الحي. في حالة عدم وجود مستقبل خلوي معين ، تم أيضًا تحديد مستقبلات الفيروسات البديلة لبعض الفيروسات. على سبيل المثال ، يمكن أن يدعم الجالاكتوزيل سيراميد 40 ومشتقاته الكبريتية (الكبريتيد) عدوى HIV-1 منخفضة المستوى في بعض خطوط الخلايا السلبية CD4 ، على الرغم من دور هذه المستقبلات البديلة في الجسم الحي تبقى مجهولة.

على الرغم من أن عدد المستقبلات المحددة للفيروسات البشرية قد ازداد بسرعة خلال العقدين الماضيين 41،42،43،44،45،46 ، تظل معظم مستقبلات الفيروسات غير مميزة ، ولا يوجد سوى عدد قليل من هياكل الأشعة السينية البلورية أو المجهرية الإلكترونية. دخول البروتينات المعقدة مع المستقبلات (الشكل 4). يعد تحديد المستقبلات الجديدة أمرًا مهمًا لفهم التواء الفيروس ، والإمراضية وآليات الدخول. في الآونة الأخيرة ، تم تحديد مستقبل فيروس كورونا المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (SARS-CoV) - الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 (ACE2) - بعد أشهر فقط من اكتشاف الفيروس 47 ، وتم توطين مجال ربط المستقبلات بالأمينو. - مخلفات الحمض 303-537 من بروتين دخول SARS-CoV 48.

تتأثر وظيفة مستقبلات الفيروس بتنظيم الغشاء. تمت دراسة أطواف الدهون بشكل مكثف لتحديد أي دور محتمل في دخول الفيروس 5. على الرغم من تميز الطوافات بشكل جيد ، إلا أن دورها في دخول الفيروس مثير للجدل. توضح الدراسات حول دخول HIV-1 الخلافات التي لا تزال قائمة فيما يتعلق بدور الطوافات في دخول الفيروس. يؤدي استنفاد الكوليسترول معًا وتثبيط تخليق الغليكوسفينجوليبيد إلى تقليل كفاءة اندماج الغشاء بوساطة HIV-1 - عادةً بحوالي ضعفين - مما قد يشير إلى التأثيرات على اندماج الغشاء بسبب اختلال سلامة الطوافة 5. يبدو أن مكوني glycosphingolipids Gb3 و GM3 يتفاعلان مع gp120 في وجود CD4 ، مما قد يشير أيضًا إلى أن الطوافات متورطة في إدخال HIV-1. ومع ذلك ، تشير البيانات الحديثة إلى أن الإصابة بفيروس HIV-1 لا تعتمد على وجود CD4 و CCR5 في الطوافات ، وقد تم اقتراح أن الكوليسترول يعدل دخول HIV-1 بواسطة آلية مستقلة ، ربما تتعلق بدمج الغشاء أو تعديل المستقبل المشترك. تجليد 50. على الرغم من أن الدور الدقيق للطوافات في الخلايا المضيفة التي تعبر عن المستقبل مثير للجدل ، فقد أظهرت التجارب الحديثة بوضوح أهمية الأطواف في اندماج الغشاء عن طريق تجميع أعداد كافية من جزيئات HA للإنفلونزا في أطواف يبلغ قطرها 200-280 نانومتر. لذلك ، يبدو أنه في كل من الخلايا التي تعبر عن المستقبلات وتعبِّر عن Env ، فإن وظيفة الطوافات تتمثل أساسًا في زيادة التركيزات المحلية للجزيئات التي تشارك في الدخول. قد لا يوفر الجليكوسفينجوليبيدات الأساس الهيكلي لتكوين الطوافة فحسب ، بل قد يتفاعل أيضًا بشكل مباشر مع بروتينات الدخول الفيروسي وجزيئات المستقبلات الخلوية.

التغييرات التوافقية لبروتينات الدخول

بعد التعرف على المستقبلات ، تخضع بروتينات الدخول الفيروسي لتغييرات توافقية ملحوظة تدفع عملية الدخول إلى الاكتمال. إحدى الفرضيات هي أن البروتينات الداخلة من العديد من الفيروسات ، بما في ذلك فيروس شلل الأطفال والإنفلونزا وفيروس نقص المناعة البشرية و TBE و SFV ، تكون في حالة طاقة عالية غير مستقرة 17،18. ومع ذلك ، أظهرت القياسات المسعرية التفاضلية الحديثة أن الكشف عن الأنفلونزا HA عند درجة الحموضة المحايدة هي عملية ماصة للحرارة ، والتي قد تشير إلى أنها ليست في حالة عالية الطاقة غير مستقرة. وفقًا لفرضية الحالة المستقرة ، يمكن أن يوفر ارتباط المستقبلات أو تغيير الأس الهيدروجيني (أو ربما كلا الحدثين 53،54 ، ولكن هذا الاحتمال محل نقاش 55) طاقة التنشيط المطلوبة للتغلب على حواجز الطاقة من أجل وصول بروتين الدخول الفيروسي إلى حالة مستقرة مواتية بقوة. تُستخدم طاقة الانتقال إلى هذه الحالة لإخراج التسلسلات من الأجزاء الداخلية لبروتينات الدخول التي يمكن أن تزعزع استقرار الأغشية. يؤدي الانتقال الهيكلي لبروتين دخول الفيروس والعمل اللاحق للتسلسل الخارجي المزعزع للاستقرار إلى تكوين مسام الغشاء ومسام اندماج الغشاء.

الفيروسات المغلفة: الصنف الأول والفئة الثانية وبروتينات الاندماج غير المصنفة. النموذج الأولي لبروتين الاندماج من الدرجة الأولى هو إنفلونزا HA. ربما تكون أكثر وسائط الاندماج تميزًا هي الملفات الملفوفة الحلزونية التي تتكون من شظايا من بروتينات الاندماج لفيروسات orthomyxo- و paramyxo- و retro- و filo و Coronavirus 38،56،57. يُعتقد أن هذه الهياكل تمثل أدنى حالة طاقة ، والتي يتم الوصول إليها بعد سلسلة من التغييرات التوافقية التي تحدث عن طريق ارتباط المستقبلات أو انخفاض درجة الحموضة. بالإضافة إلى تكوين ملفات ملفوفة أثناء الاندماج ، تنضج Envs من العديد من هذه الفيروسات عن طريق الانقسام التحلل للبروتينات السليفة لإنتاج وحدات فرعية مثبتة بالغشاء ، والتي تحتوي على ببتيدات اندماج N-terminal ، ولكن بعض فيروسات كورونا ، بما في ذلك SARS-CoV ، لم يتم تشققها وتبقى متقاربة طوال عملية الاندماج 30،31. يشارك ملف مشابه ، لكن أربعة تقطعت به السبل ، ملفوف في عدد من عمليات الاندماج داخل الخلايا ، والتي تشمل اندماج الحويصلة المشبكية 20. على الرغم من أن تكوين الملفات الملفوفة لا رجوع فيه ، إلا أنه يتضمن بعض الخطوات القابلة للعكس - على سبيل المثال ، في حالة الأنفلونزا HA 58. التفاصيل الجزيئية للمسار الذي يؤدي إلى تكوين هذه الهياكل ليست مفهومة تمامًا ، ولكنها تتضمن العديد من الوسائط التي يمكن تمييزها عن طريق القياسات الحركية والتحليل الهيكلي 56،59 (الشكل 5). قد تشير محاكاة الديناميكيات الجزيئية للتحولات التوافقية للإنفلونزا HA الناتجة عن التغيير من درجة الحموضة المحايدة إلى درجة الحموضة المنخفضة إلى أن التفكك الكامل للمجالات الكروية لبروتينات HA يمكن أن يعرض الببتيدات الاندماجية ويعيد توجيه الببتيدات نحو الهدف الغشاء ، والذي يتوافق مع فرضية التغيير التوافقي المحملة بنابض 60.

أ | تمثيل تخطيطي لنموذج عمل لدمج الغشاء الفيروسي بوساطة بروتينات الاندماج من الفئة الأولى. يتم عرض فيروس الإنفلونزا ، الذي يتم استيعابه في جسيم داخلي ، كمثال. في الحالة الأصلية لبروتين الاندماج - وهو عبارة عن أداة تقليم - تتعرض معظم الوحدة الفرعية السطحية (الخضراء). جزء من الوحدة الفرعية عبر الغشاء ، بما في ذلك الببتيد الانصهار ، غير مكشوف. بعد ظروف تنشيط الاندماج ، تحدث تغييرات توافقية من أجل "تحرير" الببتيد الانصهار (الأحمر) من موقعه غير المكشوف سابقًا. في حالة أنفلونزا HA ، يحدث هذا بواسطة آلية "زنبركية". يمتد الوسيط "قبل دبوس الشعر" على غشاءين - مع مجال الغشاء الموضوع في الغشاء الفيروسي وببتيد الاندماج الذي يتم إدخاله في غشاء الخلية المضيفة. يشكل الوسيط قبل دبوس الشعر مقصًا من دبابيس الشعر ، ويحدث اندماج الغشاء ، مما يؤدي إلى تكوين المسام وإطلاق الجينوم الفيروسي في السيتوبلازم. تم التعديل بإذن من المرجع. 56 © (2001) المراجعات السنوية. ب | التغييرات التوافقية لبروتينات الاندماج الفيروسي من الدرجة الثانية والدخول. هيكل شظايا بروتين سكري اندماج الفئة الثانية من فيروس حمى الضنك 29. تبدأ سلسلة البولي ببتيد في المجال المركزي (المجال الأول ، الأحمر) ، وهو عبارة عن ثمانية برميل β تقطعت بهم السبل مع طوبولوجيا صعودًا وهبوطًا. يشكل إدخالان طويلان بين الخيوط في المجال المركزي مجال dimerization (المجال II ، الأصفر). مجال الكاربوكسي الطرفي (المجال الثالث ، الأزرق) عبارة عن برميل متوازي مع طوبولوجيا تشبه الغلوبولين المناعي ، والتي يتم تثبيتها بثلاثة جسور ثاني كبريتيد. يتم تمييز تعريف المجال أيضًا على تسلسل الببتيد (أعلى). أثناء الدخول ، يتم إعادة تنظيم هيكل القلة. يتم عرض تكوين البروتينات السكرية لفيروس حمى الضنك على سطح الفيريون عند درجة الحموضة المحايدة والتكوين المقترح عند درجة الحموضة المنخفضة. تظهر البروتينات السكرية E على شكل أسطوانات صفراء والببتيد الانصهار أخضر. مستنسخة من المراجع 24،29 © (2002) إلسفير (2003) الأكاديميات الوطنية للعلوم.

لا يتم شق بروتينات الانصهار من الفئة الثانية بشكل بروتيني ولها ببتيدات اندماج داخلية بدلاً من N-terminal الانصهار 30،31. يتم تصنيعها كمركب مع غشاء ثانٍ للبروتين السكري ، وتنشيط القدرة الانصهار لبروتينات الانصهار من الدرجة الثانية ينطوي على انقسام هذا البروتين الإضافي. كشفت دراسة البلورات بالأشعة السينية لثلاثة بروتينات اندماج من الدرجة الثانية - البروتينات E من TBE وفيروس حمى الضنك ، وبروتين E1 الخاص بـ SFV - عن طية مشتركة لهذه البروتينات ، والتي لا علاقة لها هيكليًا ببروتينات الاندماج الفيروسي من الفئة الأولى. تنثني بروتينات الانصهار من الفئة الثانية على شكل مغاير مع البروتين السكري المصاحب (المرافق) - على سبيل المثال ، pE2 مع pE1 في فيروسات ألفا و prM مع pE في فيروسات flavivirus - وتشكل شبكة بروتين على السطح الفيروسي. تؤدي التغييرات التوافقية المغزلية إلى تفكك قابل للانعكاس للثنائيات لإطلاق المونومرات ، تليها إعادة ارتباط لا رجعة فيه إلى متجانسات ثابتة في وجود أغشية (الشكل 5).على الرغم من أن فيروسات ألفا SFV و SIN تتطلب مكونات الغشاء من الكوليسترول والشحميات السفينغولية لربط وبدء التغييرات التوافقية ، لا يتطلب فيروس flavivirus TBE هذه المكونات الغشائية - ولكن الارتباط بالأغشية المستهدفة وتقليص بروتين TBE E قد يتضمن تفاعلات مع الكوليسترول 61 .

على عكس بروتينات الاندماج من الصنف الأول والفئة الثانية ، فإن التغييرات التوافقية لبروتينات G لفيروس داء الكلب وفيروس التهاب الفم الحويصلي (VSV) (عائلة rhabdoviridae) التي يسببها انخفاض درجة الحموضة يمكن عكسها ، مما يشير إلى أن انخفاض درجة الحموضة لا يؤدي إلى الانتقال من خلال حالة وسيطة عالية الطاقة 62،63. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي التفاعلات مع الأغشية إلى تغييرات توافقية لا رجعة فيها. يمكن أن يندمج فيروس VSV وفيروس داء الكلب مع حويصلات دهنية نقية ، على الرغم من أن أيًا من الفيروسين لا يتطلب أي دهون محددة للاندماج. يمكن أن يوفر الانتقال بين حالات التوازن لبروتينات الدخول طاقة مجانية للتغلب على حاجز الانصهار الغشائي ، ولكن قد يتطلب تكوين موقع الاندماج العديد من أدوات التشذيب التي تعمل بشكل تعاوني أكثر من 5-6 التي تم تقديرها عادةً على أنها متورطة. تشترك بروتينات فيروسات rhabd في العديد من الخصائص المشتركة مع بروتينات الاندماج من الفئة الأولى (على سبيل المثال ، تحتوي على ببتيد اندماج داخلي ولا تترابط مع بروتينات أخرى على سطح الفيريون) وبروتينات الاندماج من الفئة الثانية (على سبيل المثال ، لم يتم شقها وليس لها تسلسلات سباعية تنبؤية للملفات الملفوفة). لم يتم حل التركيب البلوري للأشعة السينية لبروتين rhabdovirus G ، ويبقى أن نرى ما إذا كان سيصبح العضو المؤسس لعائلة بروتين اندماج من الدرجة الثالثة الجديدة.

الفيروسات المغلفة: اندماج الغشاء. يتمثل أحد الأدوار المهمة للتغييرات المطابقة التي تخضع لها جميع فئات بروتينات الاندماج في التغلب على حواجز الطاقة لتمكين زعزعة استقرار الأغشية وتشكيل مسام الاندماج. يقدر حاجز الطاقة لانصهار VSV مع خلية بحوالي 42 كيلو كالوري مول 1 (المرجع 65). بالنسبة للطبقات ثنائية الدهون الخالية من البروتين ، فإن طاقات التنشيط قابلة للمقارنة - تم الإبلاغ عن القيم المقدرة بـ 37 و 27 و 22 كيلو كالوري مول −1 لتشكيل وسيط أول قابل للانعكاس ، وتحويله إلى اندماج ثانٍ شبه مستقر ولا رجوع فيه - تكوين المسام ، على التوالي 66 ، مما يشير إلى أن الآليات الجزيئية الأساسية للاندماج الفيروسي قد تنطوي على إعادة ترتيب جزيئات دهنية مماثلة لتلك التي لوحظت في اندماج أغشية الدهون النموذجية.

كيف يتم استخدام الطاقة التي يتم إطلاقها من خلال التغييرات التوافقية للبروتين الفيروسي للتغلب على حواجز طاقة الانصهار الغشائي غير واضح. بالنسبة لبروتينات الاندماج من الفئة الأولى ، فقد وجد مؤخرًا أن تكوين حزم من ستة حلزون يستقر في تكوين مسام الاندماج 67. مطلوب تغيير توافقي محمّل بنابض 68 (الشكل 5) ، ولكن قد لا يكون كافيًا ، للاندماج بوساطة HA ، ويمكن أن يعتمد الانتقال إلى مسام اندماج الغشاء ، جزئيًا ، على الإجراء اللاحق لببتيد الانصهار HA ومجال الغشاء 69. بالنسبة لبروتينات الاندماج من الدرجة الثانية ، تم اقتراح أن التغييرات التوافقية التي تسببها درجة الحموضة تؤدي إلى إدخال براميل من البروتين من الفئة الثانية في الغشاء المضيف ، والذي يؤدي بدوره إلى تكوين مسام الاندماج 24. يبدو أنه بمجرد أن توفر التغييرات التوافقية للبروتين الفيروسي طاقة كافية لتمكين توصيف الغشاء الوثيق (أقل من 1 نانومتر) وزعزعة الاستقرار ، يمكن أن يستمر تكوين مسام الاندماج من خلال الوسائط والسيقان والأغشية النصفية ، والتي قد تكون شائعة لجميع الفيروسات المعروفة عمليات الانصهار الغشاء 70.71. تتوافق البيانات التي تم الحصول عليها من فيروس باكولوفيروس gp64 مع هذه الفرضية 72.

تم اقتراح عدد من النماذج لتشكيل مسام الاندماج بواسطة مجمعات البروتين الدهني 52،70. لضمان نقل مركب البروتين النووي الفيروسي ، والذي يكون عادةً مستقرًا في المحلول ، يبدو أن البطانة الداخلية لمسام الاندماج يجب أن تكون محبة للماء. يتطلب تكوين المسام الانصهار أقل عدد (5-6) من بروتينات الدخول الفيروسية قليلة القسيمات لتشكيل مركب البروتين الدهني فوق الجزيئي. إنها عملية ديناميكية ويمكن أن تفتح المسام الصغيرة وتغلق بشكل عكسي. تعتمد نماذج تكوين المسام الاندماجية بشكل أساسي على الاندماج بوساطة إنفلونزا HA ، ولكن قد تثبت صحتها بشكل عام. يحدث توسيع مسام الاندماج الذي يسمح بنقل الجينوم إلى الخلية بآلية غير معروفة.

الفيروسات غير المغلفة: اختراق الغشاء. تظل آلية اختراق الفيروسات غير المغلفة غير مفهومة جيدًا ، على الرغم من أنها صغيرة نسبيًا وبسيطة في التركيب 18. يُفهم اندماج الفيروسات المغلفة الأكثر تعقيدًا بشكل أفضل بسبب أوجه التشابه بين الفيروسات والخلايا المغلفة - فكلاهما محاط بأغشية ولا يتطلب اندماجهما بالضرورة إعادة تنظيم مهمة لمركب البروتين النووي الفيروسي. على النقيض من ذلك ، إما أن الفيروس غير المغلف بالكامل يجب أن يعبر الغشاء ، أو يجب أن يخضع لتغييرات توافقية مهمة وينقل الجينوم عبر الغشاء. في الحالة الأخيرة ، يجب استخدام طاقة الحالة غير المستقرة ليس فقط لزعزعة استقرار غشاء الخلية ، ولكن أيضًا لإعادة تنظيم مجمع البروتين النووي بحيث يمكن إطلاق الجينوم من خلال الغشاء غير المستقر إما من خلال المسام أو الهياكل الأخرى. على الرغم من أن هياكل العديد من الوسائط الرئيسية في التغييرات التوافقية لبروتينات الدخول الفيروسي قد تم حلها الآن إلى الدقة الذرية ، فمن الواضح أنه لا يزال هناك الكثير لنتعلمه بسبب الصعوبات المرتبطة بدراسة التغييرات التوافقية السريعة فقط. بضع جزيئات من كل virion على خلفية أعداد كبيرة من جزيئات السطح على virion التي لا تخضع لتغييرات هيكلية.

دخول البروتينات والتسبب في المرض

لا يمكن للبروتينات الفيروسية أن تزعزع استقرار البلازما والأغشية الداخلية أثناء الدخول فحسب ، بل يمكنها أيضًا زعزعة استقرار الأغشية الأخرى داخل الخلايا التي يكون البروتين على مقربة منها إذا كان هناك محفز مناسب ، مثل مستقبلات ، أو انخفاض درجة الحموضة ، أو تركيز منخفض من الكالسيوم. على سبيل المثال ، تنشأ مثل هذه الظروف أثناء نقل البروتينات الفيروسية بعد تخليقها في الخلية المضيفة في حويصلات جولجي الحمضية. يبدو أن الفيروسات قد طورت استراتيجيات للتعامل مع هذه المشكلة. على سبيل المثال ، يمكن أن يوجد بروتين G من فيروسات rhabdovirus ، مثل داء الكلب و VSV ، في التوافقات الأصلية والمنشطة وغير النشطة. تم اقتراح أن الحالة غير النشطة تساعد على تجنب اندماج الغشاء أثناء نقل بروتين G 73. ومع ذلك ، يمكن أن يحفز HIV-1 Env تحلل الخلايا بعد التفاعل مع المستقبلات - ربما من خلال تعطيل الأغشية المهمة داخل الخلايا - لذا فإن طرق التعامل مع زعزعة استقرار وظائف الخلية ليست عالمية. إن أهمية تأثيرات اندماج الغشاء في التسبب في الأمراض البشرية غير واضحة. ربما لا تسبب الفيروسات التي تتكيف جيدًا مع مضيفيها تأثيرات ممرضة كبيرة يمكن أن تؤدي إلى تقليل إنتاج الفيروس. ومع ذلك ، فإن الفيروسات التي تصيب مضيفًا جديدًا ، مثل فيروس نقص المناعة البشرية والسارس ، قد لا تتكيف جيدًا مع هذا المضيف ، وقد تتسبب بروتينات الدخول الخاصة بها في حدوث تأثيرات CYTOPATHIC. يمكن أن يساهم اندماج الخلايا - ربما بوساطة Envs - بواسطة الفيروسات القهقرية الذاتية في الإصابة بالسرطان 75.

مثبطات الدخول والأجسام المضادة واللقاحات

يعتبر الدخول هدفًا جذابًا للتثبيط لأن آلية الدخول خارج الخلية وبالتالي يسهل على جزيئات الدواء الوصول إلى الأهداف داخل الخلايا. يمكن استهداف أي خطوة (خطوات) في عملية الدخول بواسطة مانع الدخول. تم العثور على أنواع مختلفة من الجزيئات ، مثل البروتينات والببتيدات والكربوهيدرات والجزيئات العضوية الصغيرة والأحماض النووية والتركيبات فوق الجزيئية ، بما في ذلك الجسيمات الشحمية والعاثية ، لمنع الدخول. ومع ذلك ، من بين أكثر من 30 عقارًا مضادًا للفيروسات 76 ، هناك مثبطان فقط للدخول - Synagis 77 و T-20 (المرجع 78) - تمت الموافقة عليهما من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) للاستخدام السريري (باستثناء الإنسان الجلوبيولين المناعي للاستخدام ضد التهاب الكبد A والحصبة ، والجلوبيولين المناعي البشري متعدد النكلات الخاص بالفيروس لاستخدامه ضد الفيروس المضخم للخلايا والتهاب الكبد B وداء الكلب وفيروس RSV واللقس والحماق النطاقي 79). يتم استخدام T-20 فقط (الذي يتم تسويقه على أنه enfuvirtide) لعلاج العدوى الفيروسية المستمرة (HIV-1). يستخدم الجسم المضاد أحادي النسيلة المتوافق مع البشر Synagis (المعروف أيضًا باسم palivizumab) للوقاية من عدوى RSV عند الولدان والأفراد الذين يعانون من نقص المناعة. T-20 ليس جزيءًا صغيرًا - يُنظر إليه على أنه "المعيار الذهبي" للدواء - ولكنه ببتيد لا يمكن تناوله عن طريق الفم. أظهر مثبط دخول جزيء عضوي صغير (بليكوناريل) نتائج واعدة لعلاج الالتهابات التي تسببها فيروسات بيكورنا التي تسبب نزلات البرد 80 ، ولكن لم تتم الموافقة عليها من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية بسبب المخاوف بشأن التفاعلات المحتملة مع الأدوية الأخرى - على الرغم من وجود تركيبات مختلفة في الوقت الحالي يتم تقييمها للاستخدام في الأمراض التي تهدد الحياة. في الوقت الحاضر ، هناك عدد من المركبات قيد التجارب السريرية ، بما في ذلك الجزيئات العضوية الصغيرة التي ترتبط بالمستقبل المشترك HIV-1 CCR5 ، كما يتم اختبار مثبطات الدخول للتحقق من فعاليتها كمبيدات ميكروبية.

التحديات في تطوير مثبطات دخول الفيروس. تشمل المشاكل الرئيسية في تطوير مثبطات الدخول الفعالة إنتاج طفرات فيروسية مقاومة لمثل هذه الأدوية ، وقوة منخفضة في الجسم الحي والآثار الجانبية السامة. على الرغم من أن هذه المشاكل شائعة في تطوير أدوية أخرى مضادة للفيروسات (والسرطان) وتحد من فعاليتها ، فإن تطوير مثبطات الدخول قد يواجه أيضًا تحديات محددة. تطورت الفيروسات لتتعرف على المستقبلات الخلوية وتدخل الخلايا على الرغم من وجود الجهاز المناعي المضيف. يجب أن تربط الأجسام المضادة التي تظهر تأثيرات مثبطة على دخول الفيروس الفيروسات التي طورت بالفعل عددًا من الاستراتيجيات للتهرب المناعي ، بما في ذلك استخدام الحلقات المتغيرة المناعية وأسطح الربط التكميلية غير المكتملة ، وانسداد قليل القسيمات ، والارتباط بالجليكوزيل 81 ، والإخفاء التوافقي 82 والتفاعلات متعددة التكافؤ. بعض المشاكل المتأصلة في تصميم أي مثبط تشكل تحديًا بشكل خاص لأولئك المستهدفين لدخول الفيروس ، مثل تثبيط تفاعلات البروتين والبروتين عالية التقارب بواسطة الجزيئات الصغيرة. هناك إستراتيجية أخرى تستخدمها الفيروسات لمواجهة عمل الأجسام المضادة ومثبطات الدخول الأخرى وهي الانتقال المباشر للفيروسات من خلية إلى أخرى ، والتي تتجنب أو تقلل من تعرض الفيروس لمثبطات غير مصممة لاختراق الأغشية أو الحواجز الأخرى. قد يكون هذا أحد الأسباب المهمة للفعالية المنخفضة التي لوحظت في الجسم الحي قوية خلاف ذلك في المختبر مثبطات. ربما تكون فعالية المثبط المنخفضة جنبًا إلى جنب مع معدل طفرة الفيروس العالية هي المشكلة الأكثر تحديًا في تطوير مثبطات الدخول.

على الرغم من أن التقدم السريع في فهمنا للآليات الهيكلية لدخول الفيروس يعد بأساليب جديدة يمكن أن "تتفوق بذكاء" على الفيروس ، لم يتم حتى الآن تطوير أي مثبطات دخول أو بروتوكولات علاج في الاستخدام السريري على أساس التنبؤات التي قدمتها النماذج الهيكلية ، و لا يزال المصدر الرئيسي للمثبطات الجديدة من فحص مكتبات كبيرة من الجزيئات العضوية الصغيرة والمنتجات الطبيعية والببتيدات والأجسام المضادة. ومع ذلك ، كانت هياكل بروتينات الدخول لا تقدر بثمن لتطوير فهمنا لآليات التثبيط وينبغي أن تسمح بمزيد من التحسين للمثبطات. يبدو من المحتمل أن التصميم المعتمد على الهيكل عاجلاً أم آجلاً سوف ينتج عنه مثبطات دخول ستكون قيد الاستخدام السريري.

وسيطة دخول محفوظة كأهداف لمثبطات مثبطات متعددة التكافؤ ونُهج أخرى. يتمثل أحد اتجاهات البحث التي يمكن أن تسرع في وصول مثبطات الدخول إلى العيادات في تطوير المركبات التي تتفاعل مع الوسطاء المحفوظة لعملية الدخول أو مع هياكل البروتين التي ، عند الارتباط بالمستقبلات ، تؤدي إلى إحداث تغييرات توافقية تؤدي إلى التكوين من هؤلاء الوسطاء الدخول. عادةً ما تكون هذه المواد الوسيطة مكشوفة بشكل عابر ، لذلك قد لا تكون الفيروسات قد طورت استراتيجيات لتجنب المثبطات التي تستهدف هذه الهياكل. بالإضافة إلى ذلك ، عادةً ما تكون المواد الوسيطة المحفوظة مهمة لدخول الفيروس ومن المفترض أنه لا يمكن استبدالها بسهولة بهياكل أخرى بعد حدوث طفرة.

مثال على التصميم الناجح لمثبط الدخول الذي يظهر دليلًا على المفهوم هو بروتين 5-Helix ، الذي يتداخل مع وسيط محفوظ في إدخال HIV-1 (المرجع 83). أحد الأمثلة ذات الصلة هو فئة من الببتيدات يمكن أن يكون لها تطبيقات واسعة على عدة فيروسات تحتوي على بروتينات اندماج من الدرجة الأولى. تُشتق الببتيدات من مناطق بروتينات الاندماج (يتكرر heptad) التي لديها ميل لتشكيل لفائف ملفوفة والتي تعمل كوسائط اندماج وتمكين قلة البروتينات. يُشتق T-20 (المعروف أيضًا باسم DP178) من منطقة سباعي الكربوكسي الطرفية في HIV-1 gp41 وأظهر نشاطًا مثبطًا قويًا في الجسم الحي 78. الببتيدات المماثلة من الفيروسات الأخرى ، بما في ذلك HTLV-1 و RSV وفيروس الحصبة وفيروس Nipah وفيروس Hendra وفيروس الإيبولا و SARS-CoV ، هي أيضًا مرشحات واعدة لمثبطات الدخول. ومع ذلك ، يتم تثبيط فيروس الإيبولا فقط بتركيزات عالية جدًا ، ولا يتم تثبيط الاندماج بوساطة HA للأنفلونزا وقد لا يتم تثبيط عدوى السارس أيضًا (K. Bossart و C. Broder ، الاتصال الشخصي) ، ربما بسبب طريق الدخول الداخلي. من هذه الفيروسات. على الرغم من أن الببتيدات لها ميزات واعدة معينة ، بما في ذلك الحجم الصغير نسبيًا الذي قد يضمن اختراقًا جيدًا مقترنًا بتقارب الارتباط العالي ، إلا أن نقص التركيبات الفموية والعمر النصفي القصير والسمية المحتملة والمناعة قد يحد من تطبيقها.

في الآونة الأخيرة ، تم تحديد جزيء صغير ، BMS-378806 ، يمنع دخول مجموعة واسعة من عزلات HIV-1 بآلية تُعزى إلى التنافس مع مستقبل CD4 للارتباط بـ gp120 (المرجع 84). ومع ذلك ، فقد منع هذا المركب دخول عزلة واحدة من HIV-1 (HIV-1JRFL) مع IC50 1.5 نانومتر ، وربط CD4 بـ gp120 من نفس العزلة باستخدام IC50 من 100 نانومتر. لذلك ، عند التركيزات المثبطة ، لا يتداخل BMS-378806 مع ربط CD4 ، مما يشير إلى آلية مثبطة مختلفة. عن طريق القياس مع مثبطات دخول فيروس بيكورنا ، مثل بليكوناريل ، قد يمنع BMS-378806 دخول HIV-1 من خلال الارتباط بالبنى المحفوظة المهمة للتغيرات التوافقية التي يجب أن يخضع لها gp120 للدخول الفيروسي 80. لم يتم تحديد المثبطات القوية الخاصة بالفيروس لخطوة دمج الغشاء الفيروسي.

الاتجاه الواعد الآخر هو تطوير مثبطات متعددة التكافؤ يمكنها التغلب على المشاكل التي تسببها طفرة البروتينات الفيروسية لتفادي التثبيط لأن المثبطات متعددة التكافؤ ترتبط بعدة مناطق من نفس (أو مختلفة) البروتين (البروتينات) على سطح الفيروس. أحد الأمثلة على المثبط متعدد التكافؤ هو المستقبلات المتعددة الذوبان للأنفلونزا و HIV-1 (المرجع 82) ، وهي مثبطات قوية للدخول في المختبر وإلى حد ما ، في الجسم الحي. يمكن أن يؤدي استخدام مثبطات الدخول مجتمعة أو كبروتينات اندماج إلى زيادة الكفاءة. أخيرًا ، فإن تحسين الأساليب الحالية للتصميم القائم على الهيكل من خلال حساب مرونة البروتين ودينامياته في الارتباط بالروابط 85 ، ومن المؤكد أن طرق فحص المثبطات 86،87 ستوسع نطاق المثبطات المحتملة التي يمكن اختبارها.

تحييد الأجسام المضادة وتصميم مناعة اللقاح. عادةً ما تمنع الأجسام المضادة المحايدة دخول الفيروس عن طريق منع ارتباط الفيروس بالخلية أو عن طريق الارتباط بوسائط الدخول 88،89،90. تم استخدام الغلوبولين المناعي البشري المكون من أجسام مضادة مركزة تم جمعها من البلازما البشرية المجمعة بنجاح كعلاج وقائي للعدوى الفيروسية ، بما في ذلك داء الكلب والتهاب الكبد A و B والحصبة والنكاف والحماق والفيروس المضخم للخلايا والفيروسات الشريرة. يمكن للأجسام المضادة أن تمنع العدوى تمامًا ، ولكن بمجرد ظهور العدوى فإنها تكون علاجًا أقل فعالية. إن الجسم المضاد الوحيد النسيلة الوحيد في الاستخدام السريري اليوم لعلاج مرض فيروسي - Synagis (MEDI-493) - أقوى من الغلوبولين المناعي متعدد النسيلة المستخدم حاليًا ، وهو فعال على نطاق واسع ضد العديد من العزلات السريرية RSV من النوع A و B 91. يرتبط ببروتين F من RSV مع تقارب عالٍ (3 نانومتر) ويمنع دخول الفيروس واندماج الخلايا في المختبر مع IC50 من حوالي 0.1 ميكروغرام مل -1. يبدو أن فعالية Synagis في الجسم الحي يرتبط بدرجة عالية من الارتباط والفعالية لهذا الجسم المضاد في المختبر 94. ومع ذلك ، لم يكن لدى Synagis فعالية سريرية قابلة للقياس بعد الإعطاء كجرعة وريدية واحدة 15 مجم كجم -1 للرضع الذين تم إدخالهم إلى المستشفى مصابين بعدوى RSV المؤكدة ، على الرغم من أنها قللت بشكل كبير من تركيزات RSV في نضح القصبة الهوائية 92.

تشير الهياكل البلورية للأشعة السينية لفيروس الأنف 21 وفيروس شلل الأطفال 22 إلى آلية محتملة يمكن من خلالها لفيروسات بيكورنا تجنب تحييد الأجسام المضادة من خلال طفرة بقايا الأحماض الأمينية غير المحفوظة المحيطة بموقع ربط المستقبلات - وادي بعمق 2 نانومتر وعرضه 2 نانومتر (الشكل 4 ج). تم الافتراض في البداية أن بقايا الأحماض الأمينية المحفوظة في الوادي لا يمكن الوصول إليها بواسطة الأجسام المضادة ، ومع ذلك ، فقد تبين لاحقًا أن الجسم المضاد المعادل بشدة ، Fab17 ، يمكن أن يخترق عميقًا داخل الوادي المرتبط بالمستقبلات من خلال الخضوع لتغيير تكوين كبير دون إحداث توافق. التغييرات في الفيروس 90،93. بشكل غير عادي ، ليس فقط البقايا المتغيرة للغاية ولكن أيضًا البقايا من منطقة إطار Fab17 تتصل بالوادي. آلية أخرى رائعة للتعرف المناعي للفيروسات هي محاكاة المستقبلات المكتشفة مؤخرًا عن طريق التعديل اللاحق للترجمة (كبريتات التيروزين) للأجسام المضادة (المرجع 94 Huang، C. وآخرون. ، مخطوطة قيد الإعداد). يبدو أن أي سطح فيروسي يمكن الوصول إليه يمكن التعرف عليه بواسطة الأجسام المضادة. يمكن للفيروسات المتغيرة بسرعة أن تفلت من الأجسام المضادة المعادلة حتى لو ارتبطت بالبنى الضرورية لتكاثر الفيروس ، مثل مواقع ربط المستقبلات ، ما لم ترتبط بملفات شخصية متطابقة بقوة 95. يعتمد ما إذا كان الفيروس سينجو من تحييد الأجسام المضادة على التفاعل بين تقارب الجسم المضاد (الشغف) وحركية الارتباط ومعدل التوليد والتركيز ومعدل الطفرة الفيروسية واللياقة. تعد طفرات الحلقات الهيكلية المناعية التي تشكل مواقع ربط الأجسام المضادة والطفرات التي تؤدي إلى تغييرات في ارتباط قليل السكاريد ببروتينات الدخول الفيروسي من الآليات الشائعة التي تتجنب الفيروسات بواسطتها تحييد 90،96.

عادةً ما تؤدي طفرات المخلفات المحفوظة التي لها دور في آلية الدخول إلى تقليل العدوى أو فقدانها.يمكن أن يكون للأجسام المضادة أو مشتقاتها التي ترتبط بحلقات حيث تساهم البقايا معظم طاقة الربط إمكانات كمثبطات دخول. عادةً ما يتم حفظ الحواتم التي يتم كشفها بعد ارتباط الفيروس بالمستقبلات جيدًا - على سبيل المثال ، حواتم 17b 39 و X5 (المرجع 97) على HIV-1 gp120. قد تكون إحدى المشكلات المحتملة في استخدام الأجسام المضادة كمثبطات للدخول في هذه الحالة هي الوصول المحدود إلى حالة ارتباط ما بعد المستقبل لبروتين الدخول الفيروسي نظرًا للحجم الكبير نسبيًا للجسم المضاد بأكمله. قد يؤدي حل هذه المشكلة وغيرها من المشكلات إلى تطوير أجسام مضادة قوية معادلة على نطاق واسع والتي يمكن أن تحد من توليد فيروسات مقاومة ، خاصة إذا تم استخدام هذه المثبطات مع أجسام مضادة أخرى أو جزيئات مثبطة.

توجد العديد من الفيروسات ، وخاصة فيروسات الحمض النووي الريبي مثل HIV-1 ، على شكل أسراب من الفيروسات داخل فرد مصاب ، وقد تختلف اختلافًا كبيرًا في التسلسل بين العزلات. لذا ، فإن استنباط الأجسام المضادة القوية والمُعادلة على نطاق واسع هو هدف مهم لتطوير اللقاح. توجد بالفعل أجسام مضادة قوية ومحايدة على نطاق واسع لـ HIV-1 Env - على سبيل المثال ، b12 و 2G12 و 447-52D و X5 و 2F5 و 4E10 / Z13. ومع ذلك ، استنباط هذه الأجسام المضادة في الجسم الحي لم ينجح. يمكن أن يساعد تحديد الأجسام المضادة المحايدة على نطاق واسع وتوصيف حواتمها في تصميم مناعة لقاح تكون قادرة على استنباط هذه الأجسام المضادة المعادلة في الجسم الحي - ما يسمى رتروفكسينولوجي 89. في الوقت الحاضر ، تم تطوير جميع اللقاحات التي تنتج أجسامًا مضادة ضد بروتينات الدخول تجريبيًا باستخدام مستضد ، بدلاً من تصميم مناعة على أساس الأجسام المضادة المنتجة.

المزايا المهمة للأجسام المضادة البشرية كعلاجات هي سمية منخفضة أو لا تذكر إلى جانب الفاعلية العالية والعمر النصفي الطويل. ومع ذلك ، تشمل العيوب توليد طفرات فيروسية مقاومة للتحييد ، والوصول المحدود لجزيئات الأجسام المضادة الكبيرة إلى موقع تكاثر الفيروس ، ونقص التركيبات الفموية ، وارتفاع تكلفة الإنتاج والتخزين.

فسيولوجيا دخول الفيروس وإعادة الاستهداف

عادة ما ترتبط الفيروسات بالمرض. ومع ذلك ، يمكن أن تكون بعض الفيروسات مفيدة. قد يكون الفيروس القهقري الداخلي البشري W (HERV-W) ضروريًا في فسيولوجيا الإنسان - لتكوين المشيمة. إن HERV-W Env ، المعروف باسم syncytin ، هو مادة fusogenic وله دور في اندماج خلايا الأرومة الغاذية البشرية وتمايزها 98. وقد لوحظت جزيئات الفيروسات القهقرية في المشيمة ، جنبًا إلى جنب مع خلايا المشيمة المندمجة ، والتي تذكرنا شكليًا بالتخليق الناجم عن الفيروسات. قادت هذه الدراسات إلى الاقتراح القائل بأن العدوى الفيروسية القديمة ربما كانت حدثًا محوريًا في تطور الثدييات 99.

لطالما استخدمت الفيروسات لنقل الجينات إلى الخلايا. خلال العقد الماضي ، كان التطبيق المهم الآخر هو التوصيل الفيروسي للجينات والأدوية لعلاج السرطان. كان التحدي الرئيسي هو تطوير بروتينات دخول الفيروس لتوصيل الجزيئات إلى خلايا معينة بكفاءة عالية. لتحقيق هذا الهدف ، غالبًا ما يكون من المرغوب فيه هندسة فيروسات لا تصيب الخلايا التي تعبر عن المستقبل الأصلي ، ولكنها تستهدف بدلاً من ذلك خلية مفضلة. تُعرف هندسة بروتينات الدخول بهذه الطريقة باسم إعادة التوجيه الانتقالي 100.

تتمثل الطريقة البسيطة من الناحية المفاهيمية لإعادة الاستهداف التحويلية في دمج البروتين الذي يحدد استواء الخلية في الفيروس المختار المصاب - المعروف باسم "النمط الكاذب" للفيروس. تم استخدام هذا في كل من الفيروسات القهقرية والفيروسات الغدية ، ولا يتطلب معرفة مسبقة بتفاعلات مستقبلات فيروسية معينة. في نهج ذي صلة ، يتم استخدام بروتينات الدخول الفيروسي لإنتاج مركبات توصيل الأدوية والجينات ، على سبيل المثال ، تم دمج بروتين F من فيروس سينداي في الجسيمات الشحمية لتكوين الفيروسات الفيروسية 101 وتم دمج البروتين L من التهاب الكبد B في مشتق الخميرة 102- مصل اللبن. تم تحقيق إعادة استهداف الفيروسات القهقرية والفيروسات الغدية و AAVs عن طريق اقتران بروتينات الدخول مع المحولات الجزيئية ، مثل الأجسام المضادة ثنائية النوعية التي لها خصائص ارتباط معينة بالمستقبلات. كان تعديل بروتينات الدخول بحيث يتم إلغاء خاصية الارتباط الطبيعي للمستقبلات ، أو تم دمج رابط لربط مستقبل بديل ناجحًا أيضًا في إعادة توجيه تروبيم الفيروس الغدي في ثقافة الخلية ، ولكن من غير المحتمل أن يعمل من أجل دخول الفيروسات التي تتطلب مستقبلات - التغييرات التوافقية الناتجة ، مثل الفيروسات القهقرية ، ما لم يتم فهم الآليات الجزيئية التفصيلية لتلك التغييرات التوافقية بشكل أفضل. يعتمد النهج ذو الصلة على مكتبات فحص Envs الخماسية من سلالات مختلفة من MLV 103 ، أو الببتيدات العشوائية التي يتم إدخالها في مواقع متسامحة في البروتينات الفيروسية ، مثل VP3 لـ AAV 104. يبدو هذا النهج واعدًا لاختيار نواقل محددة لإعادة الاستهداف. يمكن أن يساعد فهم بنية AAV 105 والفيروسات الأخرى في تحسين خصوصية وكفاءة إعادة الاستهداف. لا يزال من الصعب إعادة استهداف الفيروسات بآليات الدخول المعقدة التي تتضمن العديد من البروتينات ، مثل فيروسات الهربس وفيروسات الجدري.

التحديات ووجهات النظر

لا يزال توضيح الآليات الجزيئية وديناميكيات التغييرات المطابقة التي تدفع دخول الفيروس يمثل تحديًا كبيرًا. يتطلب تطوير مناهج جديدة لدراسة التغيرات التوافقية السريعة لعدد صغير من جزيئات البروتين المتفاعلة مع الأغشية والتي تحيط بها العديد من الجزيئات غير المتفاعلة. الهدف الأكثر واقعية هو تحديد هياكل البروتينات التي تتوسط في دخول جميع الفيروسات البشرية وتحديد المستقبلات الخلوية المماثلة. إذا استمر البحث بالوتيرة الحالية ، يمكن تحقيق هذا الهدف في غضون العقد المقبل. سيكون تحديد جميع المستقبلات الخلوية للفيروسات البشرية مساهمة مهمة في فهمنا لتورم الفيروس والتسبب في المرض. إن الطرق المختلفة ، وغير المتوقعة في كثير من الحالات ، التي يمكن أن تؤثر بها بروتينات الدخول على التسبب في المرض يمكن أن توفر فرصًا جديدة للتدخل. من المتوقع أن يساهم الهيكل العقلاني / التصميم القائم على الآلية لمثبطات الدخول والمناعة للقاح القادرة على إنتاج أجسام مضادة قوية ومحايدة على نطاق واسع من حواتم معروفة في تطوير علاجات ولقاحات مفيدة سريريًا. يمكن أن يؤدي تطوير ألواح من الأجسام المضادة وحيدة النسيلة البشرية ضد كل بروتين مرتبط بدخول جميع الفيروسات البشرية المسببة للأمراض إلى تسريع فهمنا لآليات الدخول والمساعدة في مكافحة الأمراض الفيروسية. يثير التقدم الأخير في إعادة توجيه الفيروسات الآمال أيضًا في إمكانية تصميم آلات دخول يمكنها توصيل الجينات والجزيئات الأخرى إلى أي خلية تختارها.


اتجاهات المستقبل

نقل الإشارة بوساطة HIV Env

لدى HIV Env القدرة على التوسط في شلالات نقل الإشارة من خلال CD4 والمستقبلات ، على الرغم من أن الأهمية الفسيولوجية لدخول الفيروس وتكراره والتسبب فيه لا تزال مثيرة للجدل. قدمت الاكتشافات الحديثة دليلاً على أن الإشارات تلعب دورًا مهمًا في ظل ظروف معينة. في هذا القسم ، نستعرض بإيجاز ما هو معروف عن إشارات Env من خلال مستقبلاتها ومستقبلاتها ونلقي الضوء على بعض الاكتشافات الحديثة في هذا المجال.

تحويل الإشارة من خلال CD4

أثناء المواجهات بين خلايا CD4 + T و APCs ، يعمل جزيء CD4 على تعزيز الإشارة من خلال TCR لأنه يشرك ببتيدًا مشابهًا مرتبطًا بفئة معقدة التوافق النسيجي الرئيسية من الدرجة الثانية (pMHC). يؤدي تجنيد بروتين عائلة Src tyrosine kinase Lck إلى المشبك المناعي من خلال التفاعل مع الذيل السيتوبلازمي لـ CD4 إلى فسفرة أشكال التنشيط القائمة على التيروزين والمستقبلات المناعية (ITAMs) الموجودة على CD3 & # x003b3 و CD3 & # x & # 3b4 و CD3 x003b5 و TCR - & # x003b6 من الوحدات الفرعية لمركب TCR والتفاعلات مع جزيئات المستجيب (Love and Hayes 2010 Padhan and Varma 2010). تضاعف الفسفرة ITAMs على TCR - تقوم الوحدة الفرعية # x003b6 بتجنيد بروتين عائلة Syk tyrosine kinase ZAP-70 ، والذي بدوره يفسفر بروتينات السقالة LAT و SLP-76 التي تجند العديد من بروتينات الإشارة الإضافية ، مما يؤدي في النهاية إلى تنشيط الخلايا التائية و الانتشار (تمت مراجعته في Love and Hayes 2010).

على الرغم من أن فيروس نقص المناعة البشرية قد ثبت أنه يشير من خلال CD4 عند الارتباط (Hivroz et al. 1993 Briant et al. 1998) ولزيادة نشاط Lck (Juszczak et al. 1991) ، فلا يزال من غير الواضح ما إذا كانت الإشارة ضرورية للإصابة بالعدوى. على الرغم من أن العديد من الدراسات المبكرة ذات الأشكال المقطوعة من CD4 أشارت إلى أن إرسال الإشارات من خلال CD4 لم يكن مطلوبًا لدخول فيروس نقص المناعة البشرية (Benkirane et al. 1994 Tremblay et al. 1994) ، فقد تم إجراء معظم هذه الاختبارات على خطوط الخلايا وباستخدام عدوى فيروس خالية من الخلايا. أظهرت العديد من الدراسات الحديثة دورًا محتملًا لإشارات Env-CD4 في سياق انتشار الخلية & # x02013 الخلية عند المشبك المعدي ، والذي كما لوحظ من قبل هو تقاطع متخصص بين الخلايا التي تشبه المشبك المناعي بين الخلايا APCs والخلايا التائية. تتمثل إحدى السمات الرئيسية للمشبك المناعي في أن الخلايا التائية توقف الهجرة عبر العقدة الليمفاوية أو الأنسجة المستهدفة للسماح بالتفاعل المستمر مع الخلايا المُقدّمة للمستضد. كان فيروس نقص المناعة البشرية gp120 قادرًا على إيقاف هجرة خلايا CD4 + T الأولية النشطة في وجود ICAM-1 والحث تلقائيًا على تكوين مشابك فيروسية (Vasiliver-Shamis et al. 2008). تم العثور على نقل الإشارة من خلال CD4 و Lck لاحقًا ليكون مسؤولاً عن استنفاد F-actin القشري تحت المشبك الفيروسي باستخدام نظام نموذج غشاء مستوٍ ، مما يسمح بنقل النواة الفيروسية من غشاء البلازما إلى النواة (Vasiliver-Shamis et al. 2009). تشير هذه الدراسات إلى أن إشارات Env عبر CD4 قد تلعب دورًا في دخول فيروس نقص المناعة البشرية في ظل الظروف الفسيولوجية.

نقل الإشارة من خلال CCR5 و CXCR4

CCR5 و CXCR4 كلاهما عضو في عائلة غشائية السبعة الممتدة من GPCRs غير المتجانسة. تتميز هذه العائلة من البروتينات بمجال أميني طرفي خارج الخلية ، وسبعة مجالات ممتدة للغشاء تشكل ثلاث حلقات خارج الخلية وثلاث حلقات داخل الخلايا ، ومجال ذيل سيتوبلازمي. تشكل المحطة الأمينية (الموقع الأول) وثلاثة ECLs (الموقع الثاني) معًا جيب الربط للكيموكينات المتشابهة ، والتي يبدو أنها ترتبط بمستقبلاتها وتنقل الإشارات في عملية ربط ثنائية الموقع (تمت مراجعتها في Clark-Lewis et al. 1995). ترتبط الحلقات داخل الخلايا والذيل السيتوبلازمي ببروتينات G غير المتجانسة التي بدورها تتوسط وظائف المستجيب.

تم توثيق قدرة فيروس نقص المناعة البشرية على الإشارة من خلال المستقبلات الكيميائية منذ فترة وجيزة بعد تحديدها كمستقبلات. اختبرت الدراسات المبكرة متطلبات فيروس نقص المناعة البشرية للإشارة من خلال المستقبلات أثناء الدخول إلى الخلايا عن طريق تثبيط G& # x003b1i الوحدات الفرعية من خلال توكسين السعال الديكي (PTX) (Cocchi وآخرون 1996) أو عن طريق إنشاء طفرات كيميائية ألغت القدرة على تعبئة Ca 2+ داخل الخلايا ، وهو رسول ثانٍ رئيسي في مسارات نقل الإشارة (Alkhatib et al. 1997 Farzan et al. 1997 Gosling وآخرون 1997). لم يمنع أي من هذه التدخلات قدرة فيروس نقص المناعة البشرية على دخول الخلايا ، مما أدى إلى استنتاج مفاده أنه يمكن الاستغناء عن الإشارات للعدوى الفيروسية والتكاثر في الخلايا المستهدفة. خلال العقد التالي ، فحصت العديد من الدراسات متطلبات إشارات المستقبلات أثناء دخول فيروس نقص المناعة البشرية ، مع نتائج متناقضة في بعض الأحيان (تمت مراجعتها في Wu و Yoder 2009). في كثير من الأحيان ، تشير التجارب التي تستخدم خطوط الخلايا أو الخلايا الأولية النشطة إلى أن الإشارة لم تكن مطلوبة للدخول ، في حين أن التجارب مع الخلايا الأولية المريحة تشير إلى دور للإشارة. نظرًا لأن غالبية الخلايا التائية في الأنسجة اللمفاوية في حالات الراحة أو عدم التقسيم & # x02014 بشكل خاص قبل الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية & # x02014 ، يعد فحص دور الإشارة في ظل هذه الظروف مناسبًا بشكل خاص.

أشارت العديد من الدراسات الحديثة إلى أن فيروس نقص المناعة البشرية يعتمد على إشارات مستقبلات كيموكين لعدوى فعالة للخلايا المستهدفة. أولاً ، قام Yoder وزملاؤه (2008) بفحص قدرة X4 HIV على إصابة خلايا CD4 + T أثناء الراحة ووجدوا أن فيروس HIV يتوسطه G& # x003b1i كانت الإشارة من خلال CXCR4 مطلوبة للدخول. أدى هذا المسار إلى تنشيط جزيء إزالة بلمرة الأكتين الخلوي ، كوفيلين ، وتغيير ديناميات الأكتين القشرية بالقرب من سطح الخلية وتسهيل الاندماج الفيروسي. علاوة على ذلك ، اقترحت الدراسة دور cofilin في حركة مجمع ما قبل الاندماج الفيروسي (PIC) نحو النواة. على عكس نموذج خلية الراحة المستخدم في هذه الدراسة ، فإن خلايا CD4 + T الأكثر نشاطًا ودورانًا تقوم بتفكيك الأكتين القشري دون الحاجة إلى الكوفيلين. على الرغم من أن هذه الدراسة كانت مقصورة على الدخول الفيروسي CXCR4 ، فقد يكون تنشيط cofilin مطلوبًا أيضًا لفيروسات CCR5 لدخول خلايا الذاكرة غير المنقسمة ، مثل غالبية خلايا CD4 + T الموجودة في الصفيحة الخاصة بالأمعاء.

أظهرت سلسلة ثانية من التجارب من Harmon وزملائه (2010) أن فيروس نقص المناعة البشرية يرسل إشارات عبر G& # x003b1q الوحدة الفرعية ، مما يؤدي إلى تنشيط فسفوليباز C و Rac. بعد ذلك ، أصبح Rac و tyrosine kinase Abl مرتبطين بمركب Wave2 من خلال بروتينات المهايئ Tiam-1 و IRSp53 ، مما يعزز نواة الأكتين والبلمرة المعتمدة على Arp2 / 3. أدى منع تنشيط مجمع Wave2 باستخدام RNAs الصغير المتداخل (siRNAs) أو مثبطات Abl kinase إلى إيقاف دخول فيروس نقص المناعة البشرية في مرحلة hemifusion. تشير هذه التجارب معًا إلى دور حاسم في إعادة تشكيل الأكتين الناجم عن مستقبلات المغلف أثناء دخول فيروس نقص المناعة البشرية ، لا سيما في حالة استراحة خلايا CD4 + T.

لا يزال دور الإشارات التي تتم بوساطة Env من خلال CD4 والمستقبلات في عملية دخول فيروس نقص المناعة البشرية محددًا بشكل غير كامل ، ولكن يبدو من المرجح بشكل متزايد أن هناك أدوارًا أساسية لنقل الإشارات مع الظروف وأنواع الخلايا ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية. الموضوع المشترك بين هذه الدراسات هو ضرورة الإشارة في إعادة تنظيم أكتين الهيكل الخلوي ، والذي قد يكون متورطًا في العديد من العمليات الفيروسية الرئيسية بما في ذلك & # x0201csurfing ، & # x0201d مرور عبر حاجز الأكتين القشري بالقرب من غشاء البلازما ، وحركة PIC الفيروسي في النواة.


دخول EBOV

يتوسط EBOV envelope GP مباشرة ربط virion بالخلية المضيفة. تم استخدام عدد من العوامل الخلوية ، بما في ذلك DC-SIGN / L-SIGN [68،69] و LSECtin [70،71] و hMGL [72] و & # x003b2-Integrins [73] ومستقبلات عائلة Tyro3 [74] ، متورطًا كعوامل ارتباط ، ومع ذلك ، لا يعد أي من هذه البروتينات بشكل فردي ضروريًا وكافيًا للدخول الفيروسي. ومن ثم ، فإن مستقبل سطح الخلية الحرج المسؤول عن ارتباط EBOV لم يتم تحديده بعد ، على الرغم من الجهود الكبيرة. يبدو أن EBOV يدخل من خلال آلية الالتقام بوساطة مستقبلات ، ولكن لا يزال من غير الواضح ما إذا كان يتم استخدام عمليات تعتمد على clathrin- أو caveolae- أو الكوليسترول. تشير الأنظمة المؤتلفة التي تستخدم جزيئات الفيروس الرجعية الكاذبة مع ZEBOV GP ودراسات الفيروسات الحية باستخدام مثبطات كيميائية للتلقيح الخلوي بوساطة clathrin- و caveolae إلى استخدام caveolae و clathrin في إدخال EBOV [75،76]. ومع ذلك ، فإن الخلايا التي تفتقر إلى الكهوف لا تزال مصابة بـ EBOV [77].


لقاح فيروس الورم الحليمي البشري

دوناتيلا باناتو. روبرتو جاسباريني ، في التطورات في كيمياء البروتين والبيولوجيا الإنشائية ، 2015

3 بروتين

جينوم فيروس الورم الحليمي البشري محاط بقفيصة كروية عشرونية الوجوه (تي = 7 تناظر) ، يتكون من بروتينين هيكليين ، L1 و L2.

يمكن تقسيم الجينوم الفيروسي ، كما ذكرنا سابقًا في الفقرة السابقة ، تقريبًا إلى ثلاثة أجزاء: الجزء الأول يتكون من حوالي ثلثي الجينوم ورموز البروتينات المبكرة ، والجزء الثاني ، ما يقرب من ثلث فيروس الورم الحليمي البشري الجينوم ، رموز البروتينات الهيكلية المتأخرة ، في حين أن الجزء الثالث غير مشفر في الغالب ، ويتألف من عناصر وزخارف حاسمة للتكرار والنسخ (Campo & amp Roden ، 2010 Malik ، Khan ، & amp Ahsan ، 2014).

يتم عرض الهياكل المتاحة والوظائف الرئيسية والشركاء المتفاعلين المعروفين لبروتينات فيروس الورم الحليمي البشري في الجداول 6 و 7 و 8 على التوالي.

الجدول 6. الهياكل المتاحة لبروتينات فيروس الورم الحليمي البشري المودعة في بنك بيانات البروتين

بروتين HPVنوع HPVالطريقة المستخدمة لتحديد الهيكلالتفاصيل الجزيئيةالدقةهياكل PDB
L116الأشعة السينيةهيكل جزيئات صغيرة شبيهة بالفيروس مجمعة من بروتين L1 لفيروس الورم الحليمي البشري 163.50 1 ديزل
16الأشعة السينيةبنية خماسية لبروتين القفيصة الرئيسي L1 لفيروس الورم الحليمي البشري من النوع 163.70 2R5H
18الأشعة السينيةبنية خماسية لبروتين قفيصة L1 الرئيسي لفيروس الورم الحليمي البشري من النوع 183.40 2R5I
35الأشعة السينيةبنية خماسية لبروتين القفيصة الرئيسي L1 لفيروس الورم الحليمي البشري من النوع 353.30 2R5J
11الأشعة السينيةبنية خماسية لبروتين القفيصة الرئيسي L1 من فيروس الورم الحليمي البشري من النوع 113.20 2R5K
16المجهر الإلكترونيالفحص المجهري الإلكتروني لفيروس الورم الحليمي البشري من النوع 16 قفيصة9.10 3J6R
16المجهر الإلكترونيالفحص المجهري الإلكتروني لفيروس الورم الحليمي البشري 16 وشظايا H16.V5 Fab13.60 3J7G
16الأشعة السينيةالتركيب البلوري لـ HPV-16 L1 pentamer مرتبط بـ oligosaccharides الهيبارين2.80 3OAE
18الأشعة السينيةالتركيب البلوري لفيروس الورم الحليمي البشري 18 (HPV-18) كابسيد L1 الخماسي المرتبط بـ oligosaccharides الهيبارين3.40 3OFL
L218الأشعة السينيةفيروس الورم الحليمي البشري من النوع 18 E2 مجال ربط الحمض النووي المرتبط بهدف الحمض النووي الخاص به2.40 1JJ4
ه 118الأشعة السينيةالتركيب البلوري لمجال ربط الحمض النووي لفيروس الورم الحليمي البشري من النوع 18 (HPV-18) بروتين بدء النسخ المتماثل E11.80 1R9W
18الأشعة السينيةهيكل الأشعة السينية من هيليكاز فيروس الورم الحليمي معقد مع صانع التطابق الجزيئي E22.10 1TUE
ه 231الأشعة السينيةالتركيب البلوري لمجال ربط الحمض النووي E2 من فيروس الورم الحليمي البشري عند 2.4 أ2.4 1A7G
18الأشعة السينيةالتركيب البلوري لمجال ربط الحمض النووي HPV-18 E22.20 1BY9
31الرنين المغناطيسي النوويمجال ربط الحمض النووي لـ E2 من نوع فيروس الورم الحليمي البشري 31 ، NMR ، هيكل متوسط ​​مصغر 1 درهم
16الأشعة السينيةالتركيب البلوري لمجال المعاملات الكامل لبروتين E2 من فيروس الورم الحليمي البشري من النوع 161.90 1DTO
18الأشعة السينيةالتركيب البلوري لمجال ربط الحمض النووي HPV-18 E21.90 1F9F
18الأشعة السينيةفيروس الورم الحليمي البشري من النوع 18 E2 مجال ربط الحمض النووي المرتبط بهدف الحمض النووي الخاص به2.40 1JJ4
11الأشعة السينيةهيكل بلوري HPV-11 E2 TAD2.50 1R6K
11الأشعة السينيةهيكل بلوري معقد HPV-11 E2 TAD2.40 1R6N
6 و 16الأشعة السينيةمقارنة التركيب والخصائص المرتبطة بالحمض النووي لبروتينات E2 من فيروس الورم الحليمي البشري الورمي وغير الورمي1.90 1R8H
16الرنين المغناطيسي النوويبنية الحل لمجال ربط الحمض النووي HPV-16 E2 ، وهو منظم نسخي مع طية برميل بيتا باهتة 1R8P
18الأشعة السينيةهيكل الأشعة السينية من هيليكاز فيروس الورم الحليمي معقد مع صانع التطابق الجزيئي E22.10 1TUE
ه 616الرنين المغناطيسي النوويبنية الحل لمجال ربط الزنك بالطرف C للبروتين الورمي HPV-16 E6 2FK4
18الأشعة السينيةبنية بلورية للأشعة السينية لـ Sap97 PDZ3 مرتبطة بالببتيد الطرفي C لـ HPV-18 E62.80 2I0I
16الرنين المغناطيسي النوويهيكل المجال أحادي N- طرفي للبروتين الورمي HPV-16 E6 2LJX
16الرنين المغناطيسي النوويهيكل نموذج Haddock لثنائي المجال N-terminal الخاص بـ HPV-16 E6 2LJY
16الرنين المغناطيسي النوويهيكل المجال الطرفي C للبروتين الورمي HPV-16 E6 2LJZ
51الرنين المغناطيسي النوويهيكل محلول مجمع يتكون من مخلفات hDlg / SAP-97 318-406 و HPV-51 مخلفات بروتين E6 لبروتينات الورم 141-151 2 م 3 م
18الرنين المغناطيسي النوويهيكل hDLG / SAP97 PDZ2 في مجمع مع فيروس الورم الحليمي البشري HPV-18 الببتيد E6 2 أوقية
16الأشعة السينيةالتركيب البلوري لفيروس الورم الحليمي البشري كامل الطول للبروتين الورمي E6 في مركب مع ببتيد LXXLL من يوبيكويتين ليغاز E6AP بدقة 2.552.55 4GIZ
ه 716الأشعة السينيةجيب RB مرتبط بعنصر E7 LXCXE1.85 1GUX
1الأشعة السينيةالهيكل البلوري لمجال HPV E7 CR31.60 2B9D
45الرنين المغناطيسي النوويبنية الحل للمجال الطرفي C (مونومر) لبروتين الورم الورمي HPV-45 E7 2EWL
45الرنين المغناطيسي النوويهيكل الرنين المغناطيسي النووي للمجال C- الطرفي (dimer) من HPV-45 oncoprotein E7 2F8B
الأشعة السينيةمجال الجيب p107 في مجمع مع الببتيد HPV E72.24 4 يوز

الاختصار: الرنين المغناطيسي النووي ، الرنين المغناطيسي النووي.

مقتبس من PAVE (http://pave.niaid.nih.gov/) وتم تحديثه من بنك بيانات البروتين (http://www.rcsb.org/pdb) وبنك بيانات الرنين المغناطيسي البيولوجي (http: // www. bmrb.wisc.edu/).

الجدول 7. التوصيفات الوظيفية لبروتينات فيروس الورم الحليمي البشري

بروتين HPVالأدوار الوظيفية
L1بروتين الكابسيد الرئيسي
L2بروتين كابسيد طفيف
الاتجار الفيروسي
تغليف الحمض النووي الفيروسي
إطلاق Virion
قمع نضوج خلايا لانغيرانس
ه 1تكاثر الجينوم الفيروسي
E2 (الطول الكامل)مجمع التعرف على المنشأ الفيروسي (ORC)
التفاعل مع E1 وتكرار الحمض النووي
التجانس المتماثل وربط الحمض النووي
التفاعل مع الكروماتين عبر Brd4 والمجمعات الأخرى
تنظيم وتعديل النسخ
فصل الجينوم وصيانة البلازميد / الكروموسوم عبر SMC5 / 6
السيطرة على أنشطة ومعالجة الحمض النووي الريبي
التحكم في دورة الخلية (توقف G1) عن طريق تثبيط E6 و E7 وإعادة تنشيط مسارات p53 و Rb
السيطرة على موت الخلايا المبرمج عبر كاسباس 8
تحريض اختلال الصيغة الصبغية وبعض خصائص التحويل الجزئي (عبر مسارات TNF-α / STAT3 / NF-B)
E2 (شكل مبتور)منع النسخ والنسخ
ه 3وظيفة غير معروفة
E4 / E1ˆE4تجميع الفيروسات
إطلاق فيروسي
تشكيل مراكز تكاثر الفيروس
تعبير بروتين الكابسيد
الالتهابات الفيروسية المنتجة (علامة المرحلة الحادة)
تعديل دورة الخلية (توقيف G2)
تضخيم الجينوم الفيروسي
انتقال الفيروس
انهيار الهيكل الخلوي
التدخل في استقلاب الحمض النووي الريبي
التدخل في تخليق الحمض النووي
تحريض موت الخلايا المبرمج
ه 5التداخل مع نشاط تقاطع الفجوة
التداخل مع وظيفة الفراغ - ATPase
ضعف التحمض الداخلي
مناعي (التداخل مع التعبير عن مستضدات التوافق النسيجي)
تعديل التركيب والخصائص الفيزيائية الحيوية للأغشية الخلوية
التداخل مع مسارات EGF / EGFR
بدء الأورام
تثبيط موت الخلايا المبرمج
الانتقال الظهاري - اللحمي
ه 6تفاعل البروتين الورمي مع p53
تدهور البروتين عبر E6AP أو عبر EDD1
مناعي (تقليل تنظيم جزيئات الالتصاق)
موت الخلايا المبرمج
تثبيط تمايز الخلايا
عدم استقرار الكروموسومات
فقدان قطبية الخلية
تحريض تضخم
الانتقال الظهاري - اللحمي
غزو
ه 7تفاعل البروتين الورمي مع بروتين pRb وبروتينات الجيب (p107 و p130)
تدهور البروتين
عدم استقرار الكروموسومات والجينوم من خلال تنشيط أجهزة الصراف الآلي ، و ATR ، وجاما توبيولين ، مما يؤدي إلى حدوث أخطاء في فصل الكروموسومات وتكوين الحمض النووي الشاذ
تأخير إصلاح الحمض النووي
زعزعة Centromeres
دورة الخلية (مرحلة G1 / S) والتداخل مع نقاط التفتيش الخلوية
تحريض الانقسام الشاذ (مثل الانقسام الزائف ثنائي القطب ، والانقسام الثلاثي الأقطاب ومتعدد الأقطاب)
التدخل في التمثيل الغذائي الخلوي وتنفس الميتوكوندريا
تكاثر الجينوم الفيروسي ونسخ الجينات الفيروسي
إعادة تشكيل الكروماتين ، إعادة البرمجة اللاجينية ، ومثيلة المحفز
موت الخلايا وموت الخلايا المبرمج
تحريض تضخم
إشارات السيتوكين
مناعة (تقليل تنظيم جزيئات الالتصاق والتداخل مع مسار معقد التوافق النسيجي الرئيسي من الدرجة الأولى)
الانتقال الظهاري - اللحمي
هجرة خلايا سرطان عنق الرحم
غزو
E8ˆE2Cقمع التعبير الجيني المبكر

الجدول 8. شركاء التفاعل المعروفين لبروتينات فيروس الورم الحليمي البشري

بروتين HPVالبروتينات المستهدفة المعروفة
E1 أ ه 2
مكونات إصلاح الحمض النووي (ATM ، Chk2 ، p53)
اقتران الإنزيمات (CK2 ، UBE2I / Ubc9)
إعادة تشكيل الكروماتين (SMARCB1 ، هيستون H1 ، Ini1 / hSNF5)
مكونات تكرار الحمض النووي (p70 ، p180 وحدات فرعية من مجمع DNA polymerase alpha primase ، RPA ، Topo1 ، E1BP / TRIP13 ، معقدات إنزيمية غير مكتملة مثل p80 / UAF1 ، USP1 ، USP12 ، USP46)
عوامل النسخ / المنشطات المشتركة (بروتينات ربط TATA (TBPs))
Chaperones (Hsp40، Hsp70)
دورة الخلية (Cdk2 ، Cyclin A / E ، ERK1 ، JNK2)
تنظيم المناعة (IFIT1 ، عامل محفز للإنترفيرون أو P56)
السيطرة على موت الخلايا المبرمج (كاسباس 3 ، كاسباس 7)
Exportins (Crm1)
ه ٢ ب ه 1
L1
مكونات المصفوفة النووية (MATR3 ، HNRNPU ، HNRNPA1 PTM CSNK2A1 ، CSNK2A2 ، CSNK2B SRPK1 / 2 PRMT5 PPP2CA / CB / R1A ، BAZ1B ، KPNA3)
مكونات نسخ / إصلاح الحمض النووي (TOP1 / Topo1 ، TopBP1 ، ATM ، Chk2 ، p53 ، p70 ، RFC2 ، RFC3 ، RFC4 ، RFC5 ، ATAD5 ، PARP ، RPA1 / RPA-70 ، WICH-BAZ1B ، SMARCA5)
عوامل النسخ / المنشطات المشتركة (AMF1 / GPS2 ، BNC2 ، YY1 ، TMF1 ، HoxC9 ، NR4A1 ، SP1 ، CEBPA ، CEBPB ، GTF2B ، TRIM28 ، NAP1 ، بروتينات ربط TATA (TBPs) ، والعوامل المرتبطة بـ TBP مثل مجمع TFIIB —TAF1 / TFIID / p250 ، TAF6 / TAFII70 / 80 ، TAF7 / TAFII55)
معالجة الحمض النووي الريبي عوامل تقسيمية (C1QBP ، SNRNP70 ، SRSF1 ، SRSF4 ، SRSF5 ، CPSF4 / CPSF30 ، TRA2B)
البروتينات الهيكلية للكروموسوم (SMC5 / 6)
هيستون أسيتيلات (pCAF / KAT2B ، p300 ، CBP ، TTRAP / TIP60-INO80 ، p400 ، TRRAP)
هيستون ديسيتيلاسز (NCOR1 ، HDAC ، SAP18)
دي ميثيلاز هيستون (KDM1B)
هيستون ميثيل ترانسفيراز (SETDB1 ، WDR5 ، WHSC-WHSC1 / WHSCL1 ، SALL4-PRMT5 ، EHMT1) ، ربط الكروماتين (BRD4 ، P-TEFb ، Polycomb E2F6 ، PCGF6 ، RNF2)
إعادة تشكيل الكروماتين (JARID1C / SMCX / KDM5C، NAP1L1 / NAP1، SWI / SNF - SMARCA4 - MI-2 / NuRD - CHD4، SMARCA5، HDAC1، HDAC2، HDAC3، MTA1، MTA2 - WICH - BAZ1B، SMARCA5 ، ص 400 ، TRRAP)
التحكم في دورة الخلية (SKP2 ، SAC ، MCC- Cdc20 ، MAD2 ، BUBR1)
السيطرة على apotptis (CASP8 / FLICE والمكونات الأخرى لمسار Caspase 8 ، مثل CFLAR / cFLIP)
اقتران الإنزيمات (CK2 ، UBC9 / UBE2I)
بروتينات إندوسومية / ليسوزومية (VPS39)
البروتينات المرتبطة بالبطانة (CLTA)
التمثيل الغذائي (GRIP1)
غير معروف (CCHCR1)
E4 / E1ˆE4 / مبتوراً E4SRPK1
مكونات مصفوفة سيتو كيراتين
بروتينات قطبية الخلية (Dlg1 و PATJ و ZO-2)
ه 5ه 6
ه 7
مسارات EGF / EGR (EGFR)
مسارات PDGF / PDGFR (PDGFR)
التحكم في دورة الخلية (بروتينات نقطة تفتيش المغزل أو SCPs و Bub1 و Mad2 و Kinases MAP المختلفة)
تحمض إندوسومي (وحدة فرعية 16 كيلو دالتون من فراغ H + -ATPase)
تنظيم الاستجابة المناعية (HLA-A)
عوامل النسخ (TRIP-BR1)
غير معروف (YIPF4، Bap31)
ه 6 ج ه 5
ه 7
مسار p53 (p53 ، CBP / p300)
تنظيم الاستجابة المناعية (IRF3 ، Tyk2)
إعادة تشكيل الهيكل الخلوي (باكسيلين)
مكونات المصفوفة النووية (SMAR1)
بروتينات PDZ (hDlg ، hScrb ، MUPP1 ، MAGI-1 ، MAGI-2 ، MAGI-3)
السيطرة على موت الخلايا المبرمج (باك ، PKN)
مجمع التدهور (E6AP ، E6TP1 ، hADA3)
عوامل النسخ (c-fos و c-myc و IRF3 و GPS2 و NFX123)
مكونات مسار Caspase (caspase 2 ، 3 ، 7 ، 8 ، 9 ، BCl2 ، IAP2 ، survivin ، عوامل تحفيز موت الخلايا المبرمج (AIFs))
مكونات إصلاح الحمض النووي (ATR ، BARD1 ، BRCA1)
دورة الخلية (E6BP ، MMP7 ، Tyk2 ، Ras ، Raf ، p16INK4a ، hTERT)
وظيفة غير معروفة (E6BP / Erc55)
ه 7ه 5
ه 6
RB1 ، RBL1 (p107) ، RBL2 (p130)
التحكم في دورة الخلية (p21 / WAF1CIP1 ، p27 / KIP1 ، CyclinA ، CyclinE ، Cdk2 ، Histone H1 Kinase ، مجمع NuMA)
مكونات إصلاح الحمض النووي (ص 48)
التدخل في عملية التمثيل الغذائي (M2-PK ، alpha-glucosidase ، IGFBP-3)
المنشطات النسخية (AP1 ، Forkhead MPP2 ، بروتينات ربط TATA (TBPs))
مكونات إصلاح الحمض النووي (أجهزة الصراف الآلي ، BRCA1 ، BRCA2 ، FANCD2)
إعادة عرض الكروماتين (HDAC1 ، HDAC2 ، Mi2)
S4 البروتيزوم الوحدة الفرعية
السيطرة على موت الخلايا المبرمج (caspase 3 و 7 و 9 ومكونات مسار Caspase الأخرى ، Siva-1)
L1ه 2
L2
كبريتات هيباران ، لامينين -5 ، لامينين -332
سيكلوفيلين
النقل النووي (importins- / transportins-like TNPO1 ، IPO5 ، KPNA2 ، KPNB1)
L2 د ه 2
L1
قبل الدخول (Furin ، alpha-defensin HD5 ، Cyclophilin B ، Annexin A2)
الاتجار الحويصلي وهروب الجسيم الداخلي (سيكلوفيلين ب ، جاما سيريزاز ، SNX17 ، SNX27 ، TSG101)
النقل النووي (Syntaxin 18 ، Hsc70 ، Beta-Actin ، بروتينات محرك Dynein مثل DYNLT1 ، DYNLT3 importins / transportins مثل TNPO1 ، IPO5 ، KPNA2 ، KPNB1)
إنزيمات الإقتران (سومو)
تجميع Virion (ND10 ، TBX2 ، TBX3)
غير معروف (PATZ ، TIP60 ، TIN-AG-RP ، PLINP)

عادة ، يوجد الجينوم الفيروسي كحلقة ، تتكاثر بشكل متزامن مع الحمض النووي للخلية المضيفة. ومع ذلك ، في الأورام الخبيثة ، يتم دمج الحمض النووي الفيروسي في جينوم المضيف ، مما يؤدي إلى تنشيط المسارات والشلالات التي تؤدي إلى مزيد من تقدم السرطان. تنتهي دورة الحياة الفيروسية بتعبئة الجينوم الفيروسي وإطلاق الفيروس ، والذي يتضمن توظيف L2 بوساطة E2 والدور النشط لـ L2 في النسخ المتماثل ، والتعبير عن L1 وتجميع القفيصة (Nguyen ، Ramírez-Fort ، & أمبير ؛ راضي ، 2014).


آليات الامتصاص الخلوي لفيروسات ألفا

يتم استيعاب فيروسات ألفاف بشكل أساسي عن طريق الالتقام الخلوي بوساطة الكلاذرين وتسليمها إلى الحيز الداخلي حيث يحدث اندماج الغشاء ، وهي عملية تمت مراجعتها على نطاق واسع من قبل الآخرين [39،97-99]. أظهرت دراسات تتبع الفيديو المباشر أن معظم جسيمات CHIKV تتوضع بشكل مشترك مع clathrin قبل الخضوع للاندماج [100]. مثبط انتقائي للالتقام الخلوي بوساطة الكلاذرين ، Pitstop ، قلل بشكل كبير من عدد الخلايا المصابة بـ CHIKV ، مما يشير إلى اعتماد قوي على مسار الدخول هذا. يحدث اندماج CHIKV بشكل أساسي في الإندوسومات المبكرة كما يتضح من التوطين المشترك لجزيئات الفيروس مع Rab5 ، وهو علامة لهذه الحيز [100]. تمشيا مع هذه البيانات ، حددت شاشة تداخل الحمض النووي الريبي على مستوى الجينوم (RNAi) باستخدام SINV بروتينات مضيفة أخرى مهمة للالتقام الخلوي بوساطة clathrin ، بما في ذلك المتماثل الضبابي (FUZ) وبروتين غشاء tetraspanin ، TSPAN9 [101] ، والذي كان مهمًا بشكل خاص بالنسبة لـ اندماج الغشاء الناتج عن انخفاض الأس الهيدروجيني في الجسيم الداخلي المبكر [101].

في بعض الدراسات ، تم الإبلاغ عن أن فيروسات ألفا تستوعب عبر مسارات بديلة بما في ذلك الدخول المعتمد على الكهوف من MAYV إلى خلايا فيرو [102] ، والتوصيل المباشر لـ SINV إلى الخلايا المستهدفة من خلال مسام مفترضة في غشاء البلازما [103] ، و micropinocytosis بوساطة امتصاص CHIKV في خلايا العضلات [104]. بالنظر إلى اكتشاف مستقبلات دخول جديدة لفيروسات ألفا [85،87] ، وما زالت مستقبلات (مستقبلات) بديلة غير معروفة ، سيكون من المهم تحديد ما إذا كان الارتباط عن طريق شقوق معينة على السطح يسهل مسارات دخول مميزة لفيروسات ألفا مختلفة في أنواع خلايا فريدة .

العلاجات التي تستهدف دخول خلية فيروسات ألفا

حاليًا ، لا توجد لقاحات معتمدة من إدارة الغذاء والدواء (FDA) أو عقاقير مضادة للفيروسات لفيروسات ألفا المسببة للأمراض. نظرًا لأن دخول الفيروس هو الخطوة الأولى المطلوبة لبدء عدوى منتجة ويمكن أن يتطلب تفاعلات محددة للغاية مع المستقبلات ، فهو هدف جذاب لتطوير مضادات فيروسات ألفا.

تم وصف العلاجات المرشحة التي تستهدف ربط وإدخال فيروسات ألفا مؤخرًا (الشكل 4). وتشمل هذه الأجسام المضادة أحادية النسيلة التي تمنع الارتباط ، والاستيعاب ، والاندماج المعتمد على الأس الهيدروجيني [105-107]. يمكن تطوير الأجسام المضادة وحيدة النسيلة بسرعة أثناء الأوبئة [107] ، ولها بداية سريعة للحماية [107] ، وتسهل التصفية الفيروسية من خلال آليات متعددة بما في ذلك التحييد المباشر للفيروس [108] ووظائف المستجيب المعتمد على الجسم المضاد غير المباشر بما في ذلك السمية الخلوية بوساطة الخلايا [ 107109] ، السمية الخلوية المعتمدة على المكمل ، و البلعمة [107]. بدأت المرحلة الأولى / الثانية من التجارب السريرية (NCT02230163) لتحديد سلامة وفعالية الأمصال المضادة لفرط المناعة ضد CHIKV في علاج الالتهابات الوليدية الناتجة عن انتقال CHIKV العمودي [110]. بدأت تجربة أخرى في المرحلة الأولى لاختبار سلامة وتحمل ترميز mRNA المغلف بالدهون الذي يشفر الجسم المضاد أحادي النسيلة المضاد لـ CHIKV [111] (NCT03829384). كان إعطاء الدواء المضاد للالتهابات ، CTLA4-Ig (المعروف أيضًا باسم Abatacept) ، بالتزامن مع الجسم المضاد أحادي النسيلة المعادل ضد CHIKV ، وقائيًا للغاية ضد مسببات الفيروس في الفئران [112]. قد يكون الجمع بين العلاج المضاد للفيروسات والمضاد للالتهابات استراتيجية واعدة لعلاج عدوى فيروس ألفا المفصلي وما يتبع ذلك من أمراض المناعة [113].

المثبطات التي تستهدف ارتباط فيروس ألفا وربط المستقبلات ، وتحمض داخل الجسم ، واندماج الغشاء ، واستقرار E1 / E2.

حددت دراسات أخرى مثبطات الجزيئات الصغيرة لدخول فيروس ألفا (الجدول 2) [114-116]. وتشمل السورامين ، وهو عقار معروف مضاد للطفيليات [117]. تتنبأ دراسات الالتحام الجزيئي بإقحام السورامين بين E1 DII و E2 المجال C [114] ، مما قد يؤدي إلى تعطيل استقرار مغاير E1 / E2 ، وبالتالي وظائف الدخول المرتبطة به. يحتوي Suramin أيضًا على نشاط ضد CHIKV في الجسم الحي ويقلل من عبء الفيروس وتورم القدم في الفئران [118]. تشمل المركبات الأخرى التي تؤثر على دخول فيروسات ألفا الكركمين [116] ، وهو الفينول الذي يحدث بشكل طبيعي ، والذي يقلل من العدوى ويمنع ارتباط الخلايا بفيروس CHIKV وفيروس زيكا (ZIKV) ، وهو فيروس فلافي غير مرتبط به [116]. وفقًا لذلك ، فإن تعداء الحمض النووي الريبي الفيروسي إلى الخلايا في وجود الدواء يتجاوز النشاط المضاد للفيروسات [116]. يُعتقد أيضًا أن مركب الفلافونويد بايكالين يؤثر على خطوات دخول CHIKV [119] ، على الرغم من أن آلية العمل الدقيقة غير معروفة. البروتوبورفيرين IX و Sn-protoporphyrin IX ، 2 بورفيرين يؤثران على سلامة غلاف الفيروس ، يضعفان امتصاص الخلايا CHIKV و MAYV و SFV و SINV [120]. Obatoclax ، مضاد فيروسي آخر واسع الطيف ضد الفيروسات المغلفة ، يمنع عدوى CHIKV و SFV عن طريق تحييد درجة الحموضة داخل الجسم وتثبيط الاندماج [121]. الكلوروكين ، دواء مضاد للملاريا ذو خصائص جيدة ، له فعالية ضد CHIKV في الخلايا المستنبتة عن طريق تحييد درجة الحموضة داخل الجسم [122123]. على الرغم من فعاليته في الخلايا المستنبتة ، أظهرت الدراسات التي أجريت على الرئيسيات غير البشرية أن العلاج بالكلوروكين أدى بشكل متناقض إلى ارتفاع فيروسية وتأخر إزالة الفيروس [124] ، وهو تأثير مرتبط باستجابات النوع الأول IFN المتغيرة. في حالات العدوى البشرية التي عولجت بالكلوروكين ، لم تتحسن فيرميا وآلام المفاصل المستمرة [124]. بشكل عام ، تسلط هذه النتائج مع الكلوروكين الضوء على الحاجة إلى توخي الحذر عند الاستقراء من زراعة الخلايا إلى أنظمة الجسم الحي.

تم تحديد مضادات الفيروسات الجديدة واسعة النطاق التي تستهدف الاندماج والاستيعاب للعديد من الفيروسات المغلفة بما في ذلك فيروس ألفا SFV [125]. في حين أن هذه المركبات قللت من العبء الفيروسي في زراعة الخلايا وفي الجسم الحي ، إلا أنها لم تحسن البقاء على قيد الحياة ، على الأقل في نموذج فأر لعدوى ZIKV. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون لمثبطات الدخول التي تؤثر على الأس الهيدروجيني داخل الجسم تأثيرات غير مستهدفة نظرًا لأن هذا يعد مسارًا حاسمًا في التوازن الخلوي. يجب أن تمنع مثبطات الدخول الأكثر فاعلية خطوة التعلق ، حيث يتطلب ذلك تفاعلًا شديد الحساسية للفيروس بين المستقبلات وبروتينات التعلق الفيروسي. في الواقع ، تركز معظم مثبطات الدخول المعتمدة إكلينيكيًا على هذا الجانب من دورة الحياة [126] للفيروسات بما في ذلك فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) ، والفيروس المخلوي التنفسي ، وفيروس الحماق النطاقي ، وفيروس الهربس البسيط ، وفيروس التهاب الكبد الوبائي سي. تشمل مضادات الفيروسات الأخرى ذات الطيف الواسع التي تستهدف خطوة دخول الفيروس عامل إقحام الغلاف ، LJ1001 ، الذي يستغل الاختلافات في الخصائص الفيزيائية الحيوية للأغشية الفيروسية والأغشية المضيفة لمنع الاندماج الفيروسي مع ترك أغشية المضيف غير متأثرة [127].


مضيفات مختلفة وفيروساتهم

كما تعلمت ، غالبًا ما تكون الفيروسات محددة جدًا فيما يتعلق بالمضيفات والخلايا داخل المضيف التي ستصيبها. هذه الميزة الخاصة بالفيروس تجعله خاصًا بنوع واحد أو عدد قليل من أنواع الحياة على الأرض. من ناحية أخرى ، توجد العديد من أنواع الفيروسات المختلفة على الأرض بحيث أن كل كائن حي تقريبًا لديه مجموعته الخاصة من الفيروسات التي تحاول إصابة خلاياه. حتى أصغر الخلايا وأبسطها ، البكتيريا بدائية النواة ، يمكن أن تهاجمها أنواع معينة من الفيروسات. تُعرف الفيروسات التي تستهدف البكتيريا باسم العاثيات.

عندما تصيب البكتيريا المعتدلة خلية بكتيرية ، فإنها تتكاثر عن طريق أ دورة ليسوجينيك (الشكل 2) ، ويتم دمج الجينوم الفيروسي في جينوم الخلية المضيفة. عندما يتم دمج DNA phage في جينوم الخلية المضيفة ، يطلق عليه اسم a نبوءة. مثال على العاثية اللايسوجينية هو فيروس λ (lambda) ، الذي يصيب بكتريا قولونية بكتيريا. قد تتعرض الفيروسات التي تصيب الخلايا النباتية أو الحيوانية أيضًا للعدوى حيث لا تنتج الفيروسات لفترات طويلة. مثال على ذلك هو فيروسات الهربس الحيوانية ، بما في ذلك فيروسات الهربس البسيط ، التي تسبب الهربس الفموي والتناسلي في البشر. في عملية تسمى وقت الإستجابة، يمكن أن توجد هذه الفيروسات في الأنسجة العصبية لفترات طويلة من الزمن دون إنتاج فيريونات جديدة ، فقط لتترك الكمون بشكل دوري وتسبب آفات في الجلد حيث يتكاثر الفيروس. على الرغم من وجود أوجه تشابه بين اللايسوجين والكمون ، فإن مصطلح الدورة اللايسوجينية عادة ما يكون محجوزًا لوصف العاثيات. سيتم وصف وقت الاستجابة بمزيد من التفاصيل أدناه.

الشكل 2. انقر للحصول على صورة أكبر. العاثية المعتدلة لها دورات تحلل و ليسوجينيك. في الدورة اللايتية ، تقوم العاثية بتكرار الخلية المضيفة وتحللها. في الدورة اللايسوجينية ، يتم دمج دنا العاثيات في جينوم المضيف ، حيث يتم نقله إلى الأجيال اللاحقة. قد تتسبب الضغوطات البيئية مثل الجوع أو التعرض للمواد الكيميائية السامة في رفع المكوس والدخول في الدورة اللايتية.

سؤال الممارسة

أي من العبارات التالية غير صحيح؟

  1. في الدورة اللايتية ، يتم إنتاج العاثيات الجديدة وإطلاقها في البيئة.
  2. في الدورة اللايسوجينية ، يتم دمج دنا العاثيات في جينوم المضيف.
  3. يمكن أن يتسبب الإجهاد البيئي في بدء العاثية في بدء الدورة اللايسوجينية.
  4. يحدث تحلل الخلية فقط في الدورة اللايتية.

فيروسات حيوانية

لا تضطر فيروسات الحيوانات ، بخلاف فيروسات النباتات والبكتيريا ، إلى اختراق جدار الخلية للوصول إلى الخلية المضيفة. قد تدخل فيروسات حيوانية غير مغلفة أو "عارية" الخلايا بطريقتين مختلفتين. نظرًا لأن البروتين الموجود في القفيصة الفيروسية يرتبط بمستقبلاته على الخلية المضيفة ، يمكن نقل الفيروس داخل الخلية عبر حويصلة أثناء عملية الخلية الطبيعية للالتقام الخلوي بوساطة المستقبل. طريقة بديلة لاختراق الخلايا تستخدمها الفيروسات غير المغلفة هي أن تخضع بروتينات القفيصة لتغييرات في الشكل بعد الارتباط بالمستقبل ، مما يؤدي إلى إنشاء قنوات في غشاء الخلية المضيفة. ثم يتم "حقن" الجينوم الفيروسي في الخلية المضيفة من خلال هذه القنوات بطريقة مماثلة لتلك المستخدمة من قبل العديد من العاثيات. للفيروسات المغلفة أيضًا طريقتان لدخول الخلايا بعد الارتباط بمستقبلاتها: الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات ، أو انصهار. تدخل العديد من الفيروسات المغلفة إلى الخلية عن طريق الالتقام الخلوي بوساطة مستقبلات بطريقة مشابهة لبعض الفيروسات غير المغلفة. من ناحية أخرى ، يحدث الاندماج فقط مع الفيريونات المغلفة. تستخدم هذه الفيروسات ، التي تشمل فيروس نقص المناعة البشرية من بين أمور أخرى ، بروتينات اندماج خاصة في مظاريفها لتسبب في اندماج الغلاف مع غشاء البلازما للخلية ، وبالتالي إطلاق الجينوم وقفيصة الفيروس في سيتوبلازم الخلية.

بعد صنع البروتينات ونسخ جينوماتها ، تكمل الفيروسات الحيوانية تجميع الفيروسات الجديدة وتخرج من الخلية. كما ناقشنا بالفعل باستخدام مثال فيروس نقص المناعة البشرية ، قد تتبرعم فيروسات الحيوانات المغلفة من غشاء الخلية أثناء تجميعها ، وتأخذ قطعة من غشاء بلازما الخلية في هذه العملية. من ناحية أخرى ، فإن السلالة الفيروسية غير المغلفة ، مثل فيروسات الأنف ، تتراكم في الخلايا المصابة حتى تكون هناك إشارة للتحلل أو موت الخلايا المبرمج ، ويتم إطلاق جميع الفيروسات معًا.

ترتبط الفيروسات الحيوانية بمجموعة متنوعة من الأمراض التي تصيب الإنسان. بعضها يتبع النمط الكلاسيكي لـ مرض حادحيث تزداد الأعراض سوءًا لفترة قصيرة يتبعها القضاء على الفيروس من الجسم عن طريق جهاز المناعة والشفاء في نهاية المطاف من العدوى. من أمثلة الأمراض الفيروسية الحادة نزلات البرد والإنفلونزا. تسبب الفيروسات الأخرى على المدى الطويل الالتهابات المزمنة، مثل الفيروس المسبب لالتهاب الكبد C ، في حين أن البعض الآخر ، مثل فيروس الهربس البسيط ، يسبب فقط على فترات متقطعة أعراض. لا تزال هناك فيروسات أخرى ، مثل فيروسات الهربس البشري 6 و 7 ، والتي يمكن أن تسبب في بعض الحالات مرض الطفح الوردي الطفولي ، غالبًا ما تتسبب بنجاح في التهابات منتجة دون التسبب في أي أعراض على الإطلاق في المضيف ، وبالتالي نقول إن هؤلاء المرضى لديهم عدوى بدون أعراض.

في حالات عدوى التهاب الكبد C ، ينمو الفيروس ويتكاثر في خلايا الكبد ، مما يتسبب في انخفاض مستويات تلف الكبد. الضرر ضئيل للغاية لدرجة أن الأفراد المصابين غالبًا ما يكونون غير مدركين أنهم مصابون ، ولا يتم اكتشاف العديد من الإصابات إلا عن طريق عمل الدم الروتيني على المرضى الذين يعانون من عوامل الخطر مثل تعاطي المخدرات عن طريق الوريد. من ناحية أخرى ، نظرًا لأن العديد من أعراض الأمراض الفيروسية سببها الاستجابات المناعية ، فإن نقص الأعراض هو مؤشر على ضعف الاستجابة المناعية للفيروس. هذا يسمح للفيروس بالهروب من القضاء عليه من قبل جهاز المناعة ويستمر في الأفراد لسنوات ، مع إنتاج مستويات منخفضة من ذرية فيروسات فيما يعرف باسم مرض فيروسي مزمن. تؤدي العدوى المزمنة للكبد بهذا الفيروس إلى فرصة أكبر للإصابة بسرطان الكبد ، أحيانًا بعد 30 عامًا من الإصابة الأولية.

كما تمت مناقشته بالفعل ، يمكن أن يظل فيروس الهربس البسيط في حالة من الكمون في الأنسجة العصبية لأشهر ، وحتى سنوات. نظرًا لأن الفيروس "يختبئ" في الأنسجة ويصنع القليل من البروتينات الفيروسية ، لا يوجد شيء يعمل ضده الاستجابة المناعية ، وتتراجع المناعة ضد الفيروس ببطء. في ظل ظروف معينة ، بما في ذلك أنواع مختلفة من الإجهاد البدني والنفسي ، يمكن إعادة تنشيط فيروس الهربس البسيط الكامن ويخضع لدورة تكاثر تحليلي في الجلد ، مما يتسبب في الآفات المرتبطة بالمرض. بمجرد إنتاج الفيروسات في الجلد وتصنيع البروتينات الفيروسية ، يتم تحفيز الاستجابة المناعية مرة أخرى وحل الآفات الجلدية في غضون أيام قليلة عن طريق تدمير الفيروسات في الجلد. نتيجة لهذا النوع من الدورة التكاثرية ، تظهر قروح البرد وتفشي الهربس التناسلي بشكل متقطع ، على الرغم من بقاء الفيروسات في النسيج العصبي مدى الحياة. العدوى الكامنة شائعة أيضًا مع فيروسات الهربس الأخرى ، بما في ذلك فيروس الحماق النطاقي الذي يسبب جدري الماء. بعد الإصابة بالجدري المائي في مرحلة الطفولة ، يمكن أن يظل فيروس الحماق النطاقي كامنًا لعدة سنوات ويعاد تنشيطه عند البالغين لإحداث الحالة المؤلمة المعروفة باسم "القوباء المنطقية" (الشكل 3).

الشكل 3. (أ) Varicella-zoster ، الفيروس الذي يسبب جدري الماء ، يحتوي على قفيصة عشرونية الوجوه مغلفة مرئية في صورة مجهرية إلكترونية للإرسال. يصبح جينوم الحمض النووي مزدوج الشريطة مدمجًا في الحمض النووي المضيف ويمكن إعادة تنشيطه بعد الكمون في شكل (ب) القوباء المنطقية ، وغالبًا ما يظهر طفح جلدي. (الائتمان أ: تعديل العمل من قبل الدكتور إرسكين بالمر ، ب.ج.مارتن ، ائتمان مركز السيطرة على الأمراض ب: تعديل العمل بواسطة "روزماري" / بيانات مقياس فليكر من مات راسل)

الشكل 4. فيروس الورم الحليمي البشري ، أو فيروس الورم الحليمي البشري (الائتمان: تعديل العمل بواسطة المعهد الوطني للسرطان ، بيانات مقياس المعاهد الوطنية للصحة من مات راسل)

تُعرف بعض الفيروسات التي تصيب الحيوانات ، بما في ذلك فيروس التهاب الكبد C الذي تمت مناقشته أعلاه ، باسم فيروسات الأورام: لديهم القدرة على التسبب بالسرطان. تتداخل هذه الفيروسات مع التنظيم الطبيعي لدورة الخلية المضيفة إما عن طريق إدخال الجينات التي تحفز نمو الخلايا غير المنظم (الجينات المسرطنة) أو عن طريق التدخل في التعبير عن الجينات التي تمنع نمو الخلايا. يمكن أن تكون فيروسات الأورام إما فيروسات DNA أو RNA.

تشمل السرطانات المعروفة بأنها مرتبطة بالعدوى الفيروسية سرطان عنق الرحم الناجم عن فيروس الورم الحليمي البشري (HPV) ، وسرطان الكبد الناجم عن فيروس التهاب الكبد B ، وسرطان الدم في الخلايا التائية ، وأنواع عديدة من الأورام اللمفاوية.

فيروس الورم الحليمي البشري ، أو فيروس الورم الحليمي البشري (كما هو موضح في الشكل 4) ، له قفيصة عشرونية الوجوه عارية مرئية في صورة مجهرية إلكترونية للإرسال وجينوم DNA مزدوج الشريطة مدمج في الحمض النووي المضيف. الفيروس ، الذي ينتقل عن طريق الاتصال الجنسي ، هو نوع من الأورام ويمكن أن يؤدي إلى سرطان عنق الرحم.

الفيروسات النباتية

تحتوي فيروسات النبات ، مثل الفيروسات الأخرى ، على نواة من DNA أو RNA. لقد تعلمت بالفعل عن أحد هذه الفيروسات ، فيروس موزاييك التبغ. نظرًا لأن النباتات تمتلك جدارًا خلويًا لحماية خلاياها ، فإن هذه الفيروسات لا تستخدم الالتقام الخلوي بوساطة مستقبلات لدخول الخلايا المضيفة كما يظهر في فيروسات الحيوانات. لكي يتم نقل العديد من فيروسات النبات من نبات إلى آخر ، يجب أن يحدث تلف لبعض خلايا النباتات للسماح للفيروس بدخول مضيف جديد. غالبًا ما يحدث هذا الضرر بسبب الطقس أو الحشرات أو الحيوانات أو الحرائق أو الأنشطة البشرية مثل الزراعة أو تنسيق الحدائق. بالإضافة إلى ذلك ، قد يرث نسل النبات الأمراض الفيروسية من النباتات الأم. يمكن أن تنتقل فيروسات النبات عن طريق مجموعة متنوعة من النواقل ، من خلال ملامسة عصارة النبات المصاب ، عن طريق الكائنات الحية مثل الحشرات والديدان الخيطية ، ومن خلال حبوب اللقاح. عندما تنتقل فيروسات النباتات بين النباتات المختلفة ، يُعرف هذا باسم انتقال أفقي، وعندما يتم توريثهم من أحد الوالدين ، يسمى هذا إرسال رأسي.

تختلف أعراض الأمراض الفيروسية باختلاف الفيروس ومضيفه (انظر الجدول أدناه). أحد الأعراض الشائعة هو تضخم، وهو تكاثر غير طبيعي للخلايا يسبب ظهور أورام نباتية تعرف باسم العفاريت. تحرض الفيروسات الأخرى نقص تصبغ، أو نقص نمو الخلايا في أوراق النباتات ، مما يؤدي إلى ظهور مناطق صفراء رقيقة. لا تزال هناك فيروسات أخرى تؤثر على النبات عن طريق قتل الخلايا النباتية مباشرةً ، وهي عملية تُعرف باسم نخر الخلية. تشمل الأعراض الأخرى لفيروسات النبات الأوراق المشوهة ، والخطوط السوداء على سيقان النباتات ، وتغير نمو السيقان ، والأوراق ، أو الفاكهة ، والبقع الحلقية ، وهي مناطق دائرية أو خطية متغيرة اللون توجد في الورقة.

الجدول 1. بعض الأعراض الشائعة للأمراض الفيروسية النباتية
علامة مرض يظهر كـ
تضخم العفريت (الأورام)
نقص تصبغ بقع صفراء رقيقة على الأوراق
نخر الخلية الميتة ، السيقان ، الأوراق ، أو الفاكهة
أنماط نمو غير طبيعية السيقان أو الأوراق أو الفاكهة المشوهة
تلون خطوط صفراء أو حمراء أو سوداء أو حلقات في السيقان أو الأوراق أو الفاكهة

يمكن لفيروسات النبات أن تعطل نمو المحاصيل وتطورها بشكل خطير ، مما يؤثر بشكل كبير على إمداداتنا الغذائية. فهي مسؤولة عن ضعف جودة وكمية المحاصيل على مستوى العالم ، ويمكن أن تتسبب في خسائر اقتصادية ضخمة سنويًا. قد تتسبب فيروسات أخرى في إتلاف النباتات المستخدمة في تنسيق الحدائق. تشمل بعض الفيروسات التي تصيب نباتات الأغذية الزراعية اسم النبات الذي تصيبه ، مثل فيروس الذبول المبقّع في الطماطم ، وفيروس الفسيفساء الشائع للفاصوليا ، وفيروس فسيفساء الخيار. في النباتات المستخدمة لتنسيق الحدائق ، هناك نوعان من الفيروسات الأكثر شيوعًا هما بقعة حلقة الفاوانيا وفيروس فسيفساء الورد. يوجد عدد كبير جدًا من فيروسات النبات لمناقشة كل منها بالتفصيل ، لكن أعراض فيروس الفسيفساء الشائع للفاصوليا تؤدي إلى انخفاض إنتاج الفاصوليا وتقزم النباتات غير المنتجة. في وردة الزينة ، يتسبب مرض فسيفساء الورد في ظهور خطوط صفراء متموجة وبقع ملونة على أوراق النبات.


شاهد الفيديو: حلقة تعليمية 2: أنواع الفيروسات (قد 2022).