Вирусные белки прикрепления и клеточный тропизм

Инфекция начинается, когда вирус прикрепляется к клетке-хозяину, что опосредуется вирусными белками прикрепления на поверхности вирусной частицы, которые распознают специфические молекулы на клетке. Соответствие между белком прикрепления и его рецептором является основным фактором, определяющим тропизм — какие клетки, ткани и виды хозяев вирус может инфицировать, — что делает поверхностные белки вириона центральными как для его структуры, так и для его биологии.

Definition

Вирусные белки прикрепления — это поверхностные белки вириона, которые связываются с рецепторами клетки-хозяина для инициации инфекции; клеточный тропизм — это диапазон клеток, тканей и хозяев, которые вирус может продуктивно инфицировать, определяемый в значительной степени специфичностью прикрепления-рецептора.

Scope

Эта статья охватывает вирусные поверхностные белки, опосредующие прикрепление (капсидные белки безоболочечных вирусов и гликопротеины оболочки оболочечных вирусов), концепцию клеточного рецептора, то, как специфичность прикрепления-рецептора формирует клеточный и хозяйский тропизм, и как изменения в белках прикрепления могут изменять тропизм. Это структурный и концептуальный справочник и не содержит клинических рекомендаций.

Core questions

• Какие вирусные структуры опосредуют прикрепление к клеткам-хозяевам?
• Что такое клеточный рецептор и как возникает специфичность?
• Как соответствие прикрепления-рецептора определяет тропизм?
• Почему тропизм различается у оболочечных и безоболочечных вирусов?
• Как изменения в белках прикрепления могут изменить круг хозяев или тканевой тропизм?

Key concepts

• Вирусный белок прикрепления (антирецептор)
• Клеточный рецептор и корецептор
• Специфичность связывания с рецептором
• Клеточный тропизм
• Тканевой и хозяйский тропизм
• Гликопротеин оболочки против сайта прикрепления капсида
• Сдвиг тропизма через изменение использования рецептора

Key theories

Специфичность рецептора как определяющий фактор тропизма

Соответствие между вирусным белком прикрепления и рецептором хозяина определяет, в какие клетки вирус может проникать, поэтому распределение рецепторов и специфичность связывания являются основными детерминантами клеточного и хозяйского тропизма.

Эволюционная пластичность клеточного распознавания

Барановски, Руис-Харабо и Доминго утверждали, что вирусы могут эволюционировать, изменяя использование рецепторов, поэтому специфичность прикрепления и тропизм не являются фиксированными, но могут изменяться, иногда позволяя расширять круг хозяев.

Mechanisms

Вирион представляет белки прикрепления на своей поверхности — экспонированные петли или участки на капсиде безоболочечных вирусов, или гликопротеиновые шипы на оболочке оболочечных вирусов, — которые связывают специфические молекулы (рецепторы, а иногда и корецепторы) на поверхности клетки-хозяина. Поскольку продуктивное проникновение требует этого молекулярного распознавания, клетки, которые вирус может инфицировать, в значительной степени являются теми, которые экспрессируют соответствующий рецептор, что определяет его клеточный и тканевой тропизм и, среди видов, его круг хозяев. Мутации, изменяющие специфичность связывания белка прикрепления, могут перенаправить вирус к новым рецепторам и тем самым изменить тропизм, процесс, который, как предполагается, участвует в адаптации и расширении круга хозяев.

Clinical relevance

Белки прикрепления и их рецепторы определяют, на какие ткани нацелен вирус, и являются частыми объектами исследований нейтрализующих антител и ингибиторов проникновения, что делает их актуальной основой для разработки вакцин и противовирусных препаратов. Эта статья описывает прикрепление и тропизм как структурные и биологические концепции для справки; она не содержит диагностических или лечебных рекомендаций.

History

Признание того, что вирусы связываются со специфическими рецепторами клеточной поверхности, развивалось в ходе исследований вирусного прикрепления в двадцатом веке, а к концу двадцатого и началу двадцать первого веков идентификация конкретных рецепторов и структурное изучение белков прикрепления прояснили, как возникает специфичность. Обзоры Марша и Хелениуса синтезировали процесс проникновения, в то время как Барановски, Руис-Харабо и Доминго подчеркнули эволюционную пластичность клеточного распознавания.

Key figures

• Ari Helenius
• Mark Marsh
• Esteban Domingo
• Stephen Harrison

Seminal works

• marsh-helenius-2006
• baranowski-2001

Frequently asked questions

Что определяет, какие клетки вирус может инфицировать?

Основным определяющим фактором является то, экспрессирует ли клетка рецептор, который распознает белок прикрепления вируса; клетки, не имеющие совместимого рецептора, как правило, не продуктивно инфицируются, поэтому распределение рецепторов формирует клеточный и тканевой тропизм.

Может ли вирус изменить, какие клетки или хозяев он инфицирует?

Да. Мутации, которые изменяют специфичность связывания вирусного белка прикрепления, могут позволить вирусу использовать другие рецепторы, потенциально изменяя его тканевой тропизм или расширяя его круг хозяев; такие изменения являются частью того, как вирусы адаптируются.