مکانیسم‌های ورود و پوشش‌برداری ویروسی

پیش از آنکه ویروس بتواند تکثیر شود، باید از سد سلول میزبان عبور کرده و ژنوم خود را به مکان صحیح درون سلولی برساند. ورود با اتصال به گیرنده‌های خاص سطح سلول آغاز می‌شود، از طریق نفوذ به غشای پلاسمایی یا غشای اندوزومی ادامه می‌یابد و با پوشش‌برداری – یعنی جداسازی پوسته پروتئینی که ژنوم را برای مرحله بعدی چرخه آزاد می‌کند – به پایان می‌رسد.

Definition

ورود ویروسی فرآیندی چندمرحله‌ای است که طی آن یک ویریون به سلول میزبان متصل می‌شود، به یک غشای سلولی نفوذ می‌کند و ژنوم خود را به سیتوپلاسم یا هسته آزاد می‌کند (پوشش‌برداری می‌کند) تا تکثیر آغاز شود.

Scope

این موضوع شامل اتصال به گیرنده و تروپیسم، دو مسیر اصلی نفوذ (همجوشی مستقیم در غشای پلاسمایی و ورود از طریق اندوسیتوز)، نقش پروتئین‌های همجوشی، و مرحله پوشش‌برداری که ژنوم ویروسی را آزاد می‌کند، می‌شود. این یک مرجع و بررسی آموزشی از مکانیسم‌های ورود است، نه راهنمای بالینی یا درمانی.

Core questions

• چگونه اتصال گیرنده و هم‌گیرنده تعیین می‌کند که یک ویروس چه سلول‌هایی را می‌تواند آلوده کند؟
• چه زمانی یک ویروس در غشای پلاسمایی همجوشی می‌کند در مقابل ورود از طریق اندوزوم، و چه چیزی همجوشی را تحریک می‌کند؟
• کپسید ویروسی چگونه از هم جدا می‌شود تا ژنوم در محل صحیح آزاد شود؟

Key concepts

• اتصال به گیرنده‌ها و هم‌گیرنده‌های خاص
• تروپیسم (محدوده سلولی و بافتی تعیین‌شده توسط گیرنده)
• همجوشی غشایی با واسطه پروتئین‌های همجوشی ویروسی
• پروتئین‌های همجوشی کلاس I، II و III
• ورود مستقیم (غشای پلاسمایی) در مقابل ورود اندوسیتیک
• تحریک همجوشی با pH پایین در اندوزوم
• پوشش‌برداری و آزادسازی ژنوم

Mechanisms

ورود زمانی آغاز می‌شود که پروتئین‌های اتصال ویریون با گیرنده‌های سطح سلول میزبان درگیر می‌شوند، تعاملی که تروپیسم را تعریف می‌کند زیرا تنها سلول‌هایی که گیرنده مناسب را دارند، مستعد هستند. سپس ویروس‌های پوشش‌دار، پوشش لیپیدی خود را با یک غشای سلولی از طریق تغییر ساختاری در یک پروتئین همجوشی، همجوشی می‌دهند؛ این همجوشی می‌تواند در غشای پلاسمایی یا پس از اندوسیتوز، در اندوزوم اسیدی شده رخ دهد، جایی که pH پایین باعث بازآرایی می‌شود. پروتئین‌های همجوشی به دسته‌های ساختاری تقسیم می‌شوند که با چین‌خوردگی‌های متفاوت، به همان تغییر تشکیل سنجاق‌سر (hairpin-forming) دست می‌یابند. ویروس‌های بدون پوشش به جای آن، یک غشا را سوراخ کرده یا نفوذپذیر می‌کنند. هنگامی که هسته حاوی ژنوم در داخل قرار گرفت، پوشش‌برداری کپسید را به روشی تنظیم‌شده از هم جدا می‌کند تا ژنوم در محلی که مرحله بعدی – رونویسی یا تکثیر – انجام می‌شود، آزاد شود.

Clinical relevance

ورود اولین نقطه‌ای است که در آن عفونت می‌تواند مسدود شود، و چندین استراتژی ضدویروسی و آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده با جلوگیری از اتصال گیرنده یا همجوشی غشایی عمل می‌کنند. این مدخل زیست‌شناسی پشت چنین رویکردهایی را در سطح مفهومی توضیح می‌دهد؛ این یک ماده مرجع آموزشی است و مبنایی برای تجویز، انتخاب دارو یا مدیریت بیمار نیست.

History

مطالعات همجوشی ویروس‌های پوشش‌دار در اواخر قرن بیستم، به ویژه هموآگلوتینین آنفولانزا و آلفاویروس‌ها، این اصل را تثبیت کرد که پروتئین‌های همجوشی دچار یک تغییر ساختاری تحریک‌شده می‌شوند. سپس کارهای ساختاری مقایسه‌ای، دسته‌های متمایزی از پروتئین‌های همجوشی را آشکار کرد که همان مشکل ادغام غشایی را با چین‌خوردگی‌های متفاوت حل می‌کنند، در حالی که مطالعات موازی زیست‌شناسی سلولی، مسیرهای اندوسیتیک را که ویروس‌ها برای رسیدن به داخل سلول از آن بهره‌برداری می‌کنند، ترسیم کردند.

Key figures

• Ari Helenius
• Mark Marsh
• Margaret Kielian
• Félix Rey

Seminal works

• marsh-helenius-2006
• kielian-rey-2006

Frequently asked questions

چه چیزی تعیین می‌کند که یک ویروس چه سلول‌هایی را می‌تواند آلوده کند؟

عمدتاً تطابق بین پروتئین‌های اتصال ویروس و گیرنده‌ها (و هم‌گیرنده‌های) موجود در یک سلول؛ سلول‌هایی که گیرنده مورد نیاز را ندارند معمولاً مستعد نیستند، که اساس تروپیسم ویروسی است.

پوشش‌برداری چیست؟

پوشش‌برداری، جداسازی تنظیم‌شده کپسید ویروسی پس از ورود است که ژنوم را به سیتوپلاسم یا هسته آزاد می‌کند تا ژن‌های ویروس بتوانند بیان شده و ژنوم تکثیر شود.