Kapsid Virus dan Struktur Selubung

Kapsid adalah cangkang protein yang menyelubungi dan melindungi genom virus, dan pada banyak virus, kapsid dikelilingi oleh selubung lipid tambahan yang diperoleh dari membran sel inang. Bersama-sama, kapsid, genom yang dikandungnya (nukleokapsid), serta selubung dan protein permukaan apa pun, menentukan arsitektur partikel virus dan menentukan bagaimana ia bertahan di lingkungan, menempel pada sel, dan dikenali oleh sistem kekebalan tubuh.

Definition

Kapsid adalah cangkang protein, yang tersusun dari banyak salinan satu atau beberapa subunit protein, yang menyelubungi genom virus; selubung, jika ada, adalah lapisan ganda lipid yang berasal dari inang yang mengelilingi kapsid dan membawa protein permukaan yang dikodekan virus.

Scope

Entri ini mencakup blok bangunan protein kapsid (subunit dan kapsomer), simetri heliks dan ikosahedral yang diadopsi, prinsip kuasiekuivalensi yang menjelaskan konstruksi kapsid, serta struktur dan asal selubung lipid dengan glikoprotein yang tertanam di dalamnya. Ini adalah referensi struktural dan tidak membahas manajemen klinis.

Core questions

• Bagaimana kapsid dirakit dari sejumlah terbatas subunit protein?
• Mengapa kapsid mengadopsi simetri heliks atau ikosahedral?
• Apa itu kuasiekuivalensi dan apa yang diprediksinya?
• Bagaimana virus memperoleh selubung lipid dan apa yang dikandungnya?
• Bagaimana kapsid dan selubung berkontribusi pada stabilitas dan masuknya partikel?

Key concepts

• Subunit kapsid (protomer) dan kapsomer
• Simetri heliks
• Simetri ikosahedral dan bilangan triangulasi
• Kuasiekuivalensi
• Nukleokapsid
• Selubung lipid
• Glikoprotein selubung (spikes/peplomer)
• Partikel telanjang (non-berselubung) versus berselubung

Key theories

Teori kuasiekuivalensi (Caspar-Klug)

Caspar dan Klug berpendapat bahwa ekonomi genetik mengharuskan kapsid dibangun dari banyak salinan beberapa subunit protein yang terikat dalam lingkungan kuasiekuivalen, memprediksi cangkang ikosahedral yang dijelaskan oleh bilangan triangulasi.

Prinsip ekonomi genetik konstruksi kapsid

Crick dan Watson berpendapat bahwa genom virus kecil tidak dapat mengkode cangkang unik yang besar, sehingga kapsid harus dirakit dari subunit identik berulang yang tersusun dengan simetri, sebuah prediksi yang dikonfirmasi oleh studi struktural selanjutnya.

Mechanisms

Karena genom virus berukuran kecil, kapsid disusun dari banyak salinan satu atau beberapa subunit protein, bukan dari banyak protein unik. Subunit berulang merakit diri menjadi susunan simetris: kapsid heliks melilitkan protein di sekitar asam nukleat dalam bentuk batang atau filamen, sementara kapsid ikosahedral membentuk cangkang tertutup yang geometrinya dijelaskan oleh kuasiekuivalensi dan bilangan triangulasi Caspar dan Klug. Banyak virus juga bertunas melalui membran inang, membungkus nukleokapsid dalam selubung lipid tempat glikoprotein yang dikodekan virus dimasukkan; protein permukaan ini memediasi perlekatan dan, pada virus berselubung, fusi membran. Kapsid dan selubung bersama-sama mengatur stabilitas lingkungan, dengan partikel non-berselubung umumnya lebih tahan terhadap pengeringan dan deterjen daripada partikel berselubung.

Clinical relevance

Struktur kapsid dan selubung mendasari bagaimana virus dideteksi, bagaimana protein permukaan berfungsi sebagai antigen vaksin, dan mengapa virus berselubung dan tidak berselubung berbeda dalam ketahanan lingkungan. Entri ini menjelaskan prinsip-prinsip struktural untuk referensi dan tidak memberikan rekomendasi diagnostik atau pengobatan.

History

Pada tahun 1956, Crick dan Watson memprediksi bahwa virus kecil harus dibangun dari banyak subunit protein identik yang tersusun secara simetris, mengantisipasi arsitektur reguler yang kemudian terlihat melalui difraksi sinar-X dan mikroskop elektron. Teori kuasiekuivalensi Caspar dan Klug tahun 1962 menggeneralisasi hal ini untuk menjelaskan kapsid ikosahedral dengan berbagai ukuran, dan studi struktural resolusi tinggi berikutnya, yang ditinjau oleh Harrison, mengungkapkan arsitektur kapsid secara rinci pada tingkat atom.

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

Mengapa begitu banyak virus berbentuk ikosahedral?

Simetri ikosahedral memungkinkan cangkang tertutup dibangun dari banyak salinan sejumlah kecil subunit protein, yang secara genetik ekonomis untuk virus dengan kapasitas pengkodean terbatas; teori kuasiekuivalensi Caspar dan Klug menjelaskan bagaimana subunit berkumpul menjadi cangkang tersebut.

Apa perbedaan antara kapsid dan selubung?

Kapsid adalah cangkang protein yang dikodekan oleh virus yang secara langsung menyelubungi genom, sedangkan selubung adalah lapisan ganda lipid yang berasal dari membran sel inang, diperoleh selama pembentukan tunas dan dihiasi dengan protein permukaan virus; tidak semua virus memiliki selubung.