Механизмы проникновения и раздевания вирусов

Прежде чем вирус сможет реплицироваться, он должен преодолеть барьер клетки-хозяина и доставить свой геном в нужное внутриклеточное место. Проникновение начинается с прикрепления к специфическим рецепторам на поверхности клетки, продолжается через проникновение через плазматическую или эндосомальную мембрану и заканчивается раздеванием — разборкой белковой оболочки, которая высвобождает геном для следующего этапа цикла.

Definition

Проникновение вируса — это многоступенчатый процесс, при котором вирион прикрепляется к клетке-хозяину, проникает через клеточную мембрану и высвобождает (раздевает) свой геном в цитоплазму или ядро, чтобы могла начаться репликация.

Scope

Эта тема охватывает связывание с рецепторами и тропизм, два основных пути проникновения (прямое слияние с плазматической мембраной и проникновение через эндоцитоз), роль белков слияния и этап раздевания, который высвобождает вирусный геном. Это справочное и образовательное изложение механизмов проникновения, а не клиническое или терапевтическое руководство.

Core questions

• Как связывание рецепторов и корецепторов определяет, какие клетки может инфицировать вирус?
• Когда вирус сливается с плазматической мембраной, а когда проникает через эндосому, и что запускает слияние?
• Как разбирается вирусный капсид, чтобы геном высвобождался в правильном месте?

Key concepts

• Прикрепление к специфическим рецепторам и корецепторам
• Тропизм (определяемый рецепторами диапазон клеток и тканей)
• Слияние мембран, опосредованное вирусными белками слияния
• Белки слияния класса I, II и III
• Прямое (плазматическая мембрана) против эндоцитарного проникновения
• Запуск слияния низким pH в эндосоме
• Раздевание и высвобождение генома

Mechanisms

Проникновение начинается, когда белки прикрепления вириона взаимодействуют с рецепторами на поверхности клетки-хозяина, что определяет тропизм, поскольку только клетки, несущие правильный рецептор, восприимчивы. Оболочечные вирусы затем сливают свою липидную оболочку с клеточной мембраной посредством конформационного изменения белка слияния; это слияние может происходить на плазматической мембране или, после эндоцитоза, в подкисленной эндосоме, где низкий pH запускает перестройку. Белки слияния делятся на структурные классы, которые достигают одного и того же изменения с образованием шпильки различными способами сворачивания. Безоболочечные вирусы вместо этого прорывают или пермеабилизируют мембрану. Как только ядро, содержащее геном, оказывается внутри, раздевание разбирает капсид регулируемым образом, так что геном высвобождается в месте, где происходит следующий этап — транскрипция или репликация.

Clinical relevance

Проникновение является первой точкой, в которой инфекция может быть заблокирована, и несколько противовирусных стратегий и нейтрализующих антител действуют, предотвращая связывание с рецепторами или слияние мембран. Эта статья объясняет биологию, лежащую в основе таких подходов, на концептуальном уровне; это образовательный справочный материал, а не основа для назначения лекарств, выбора препаратов или ведения пациентов.

History

Исследования слияния оболочечных вирусов в конце двадцатого века, в частности гемагглютинина гриппа и альфавирусов, установили принцип, согласно которому белки слияния претерпевают запускаемое конформационное изменение. Сравнительные структурные работы затем выявили различные классы белков слияния, которые решают одну и ту же проблему слияния мембран с помощью различных способов сворачивания, в то время как параллельные клеточно-биологические исследования картировали эндоцитарные пути, которые вирусы используют для достижения внутренней части клетки.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Что определяет, какие клетки может инфицировать вирус?

В значительной степени соответствие между белками прикрепления вируса и рецепторами (и корецепторами), присутствующими на клетке; клетки, не имеющие необходимого рецептора, обычно не восприимчивы, что является основой вирусного тропизма.

Что такое раздевание?

Раздевание — это регулируемая разборка вирусного капсида после проникновения, которая высвобождает геном в цитоплазму или ядро, чтобы гены вируса могли быть экспрессированы, а геном реплицирован.