वायरल कैप्सिड और आवरण संरचना

कैप्सिड वह प्रोटीन आवरण है जो वायरस के जीनोम को घेरता और उसकी रक्षा करता है, और कई वायरसों में यह मेजबान-कोशिका झिल्ली से प्राप्त एक अतिरिक्त लिपिड आवरण से घिरा होता है। कैप्सिड, इसमें निहित जीनोम (न्यूक्लियोकैप्सिड), और कोई भी आवरण तथा सतह प्रोटीन मिलकर वायरस कण की वास्तुकला को परिभाषित करते हैं और यह निर्धारित करते हैं कि यह पर्यावरण में कैसे जीवित रहता है, कोशिकाओं से कैसे जुड़ता है, और प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा कैसे पहचाना जाता है।

Definition

कैप्सिड प्रोटीनयुक्त आवरण है, जो एक या कुछ प्रोटीन उप-इकाइयों की कई प्रतियों से इकट्ठा होता है, जो वायरल जीनोम को घेरता है; आवरण, जब मौजूद होता है, तो कैप्सिड को घेरने वाली एक मेजबान-व्युत्पन्न लिपिड द्विपरत होती है और इसमें वायरस-एन्कोडेड सतह प्रोटीन होते हैं।

Scope

यह प्रविष्टि कैप्सिड के प्रोटीन निर्माण खंडों (उप-इकाइयों और कैप्सोमेयर), उनके द्वारा अपनाई जाने वाली हेलिकल और आइकोसाहेड्रल समरूपताओं, अर्ध-तुल्यता के सिद्धांत को शामिल करती है जो कैप्सिड निर्माण की व्याख्या करता है, और इसके एम्बेडेड ग्लाइकोप्रोटीन के साथ लिपिड आवरण की संरचना और उत्पत्ति को भी शामिल करती है। यह एक संरचनात्मक संदर्भ है और नैदानिक प्रबंधन को संबोधित नहीं करता है।

Core questions

• सीमित संख्या में प्रोटीन उप-इकाइयों से कैप्सिड कैसे इकट्ठे होते हैं?
• कैप्सिड हेलिकल या आइकोसाहेड्रल समरूपता क्यों अपनाते हैं?
• अर्ध-तुल्यता क्या है और यह क्या भविष्यवाणी करती है?
• वायरस लिपिड आवरण कैसे प्राप्त करते हैं और इसमें क्या होता है?
• कैप्सिड और आवरण कण स्थिरता और प्रवेश में कैसे योगदान करते हैं?

Key concepts

• कैप्सिड उप-इकाई (प्रोटोमर) और कैप्सोमेयर
• हेलिकल समरूपता
• आइकोसाहेड्रल समरूपता और त्रिकोणीय संख्या
• अर्ध-तुल्यता
• न्यूक्लियोकैप्सिड
• लिपिड आवरण
• आवरण ग्लाइकोप्रोटीन (स्पाइक्स/पेप्लोमर्स)
• नग्न (गैर-आवरण वाले) बनाम आवरण वाले कण

Key theories

अर्ध-तुल्यता सिद्धांत (कैस्पर-क्लुग)

कैस्पर और क्लुग ने तर्क दिया कि आनुवंशिक मितव्ययिता के लिए कैप्सिड को अर्ध-तुल्य वातावरण में बंधे कुछ प्रोटीन उप-इकाइयों की कई प्रतियों से बनाया जाना चाहिए, जो त्रिकोणीय संख्याओं द्वारा वर्णित आइकोसाहेड्रल गोले की भविष्यवाणी करते हैं।

कैप्सिड निर्माण का आनुवंशिक-मितव्ययिता सिद्धांत

क्रिक और वॉटसन ने तर्क दिया कि एक छोटा वायरल जीनोम एक बड़े अद्वितीय आवरण को एन्कोड नहीं कर सकता है, इसलिए कैप्सिड को समरूपता के साथ व्यवस्थित दोहराई गई समान उप-इकाइयों से इकट्ठा किया जाना चाहिए, एक भविष्यवाणी जिसकी पुष्टि बाद के संरचनात्मक अध्ययनों से हुई।

Mechanisms

चूंकि वायरल जीनोम छोटे होते हैं, कैप्सिड कई अद्वितीय प्रोटीन के बजाय एक या कुछ प्रोटीन उप-इकाइयों की कई प्रतियों से इकट्ठे होते हैं। दोहराई गई उप-इकाइयाँ सममित व्यवस्थाओं में स्वतः-संयोजित होती हैं: हेलिकल कैप्सिड एक रॉड या फिलामेंट में न्यूक्लिक एसिड के चारों ओर प्रोटीन को घुमाते हैं, जबकि आइकोसाहेड्रल कैप्सिड बंद गोले बनाते हैं जिनकी ज्यामिति कैस्पर और क्लुग की अर्ध-तुल्यता और त्रिकोणीय संख्या द्वारा कैप्चर की जाती है। कई वायरस अतिरिक्त रूप से एक मेजबान झिल्ली के माध्यम से बड करते हैं, न्यूक्लियोकैप्सिड को एक लिपिड आवरण में लपेटते हैं जिसमें वायरस-एन्कोडेड ग्लाइकोप्रोटीन डाले जाते हैं; ये सतह प्रोटीन लगाव और, आवरण वाले वायरसों में, झिल्ली संलयन को मध्यस्थ करते हैं। कैप्सिड और आवरण मिलकर पर्यावरणीय स्थिरता को नियंत्रित करते हैं, जिसमें गैर-आवरण वाले कण आमतौर पर आवरण वाले कणों की तुलना में शुष्कीकरण और डिटर्जेंट के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं।

Clinical relevance

कैप्सिड और आवरण संरचना इस बात का आधार है कि वायरस का पता कैसे लगाया जाता है, सतह प्रोटीन वैक्सीन एंटीजन के रूप में कैसे कार्य करते हैं, और आवरण वाले और गैर-आवरण वाले वायरस पर्यावरणीय प्रतिरोध में क्यों भिन्न होते हैं। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए संरचनात्मक सिद्धांतों का वर्णन करती है और नैदानिक या उपचार संबंधी सिफारिशें प्रदान नहीं करती है।

History

1956 में क्रिक और वॉटसन ने भविष्यवाणी की थी कि छोटे वायरस को सममित रूप से व्यवस्थित कई समान प्रोटीन उप-इकाइयों से बनाया जाना चाहिए, जो बाद में एक्स-रे विवर्तन और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा देखी गई नियमित वास्तुकला की प्रत्याशा थी। कैस्पर और क्लुग के 1962 के अर्ध-तुल्यता सिद्धांत ने इसे विभिन्न आकार के आइकोसाहेड्रल कैप्सिड्स की व्याख्या करने के लिए सामान्यीकृत किया, और हैरिसन द्वारा समीक्षा किए गए बाद के उच्च-रिज़ॉल्यूशन संरचनात्मक अध्ययनों ने परमाणु विवरण में कैप्सिड वास्तुकला का खुलासा किया।

Key figures

• Donald Caspar
• Aaron Klug
• Francis Crick
• James Watson
• Stephen Harrison

Seminal works

• crick-watson-1956
• caspar-klug-1962
• harrison-1983

Frequently asked questions

इतने सारे वायरस आइकोसाहेड्रल क्यों होते हैं?

आइकोसाहेड्रल समरूपता एक बंद आवरण को कम संख्या में प्रोटीन उप-इकाइयों की कई प्रतियों से बनाने की अनुमति देती है, जो सीमित कोडिंग क्षमता वाले वायरसों के लिए आनुवंशिक रूप से किफायती है; कैस्पर और क्लुग का अर्ध-तुल्यता सिद्धांत बताता है कि उप-इकाइयाँ ऐसे गोले में कैसे पैक होती हैं।

कैप्सिड और आवरण में क्या अंतर है?

कैप्सिड वायरस द्वारा एन्कोड किया गया एक प्रोटीन आवरण है जो सीधे जीनोम को घेरता है, जबकि आवरण मेजबान-कोशिका झिल्ली से प्राप्त एक लिपिड द्विपरत है, जो बडिंग के दौरान प्राप्त होता है और वायरल सतह प्रोटीन से युक्त होता है; सभी वायरसों में आवरण नहीं होता है।