การประกอบและปล่อยไวรัสออกจากเซลล์เจ้าบ้าน

หลังจากที่จีโนมและโปรตีนโครงสร้างถูกสร้างขึ้นแล้ว พวกมันจะต้องรวมตัวกันเป็นอนุภาคไวรัสใหม่และออกจากเซลล์เพื่อเริ่มต้นการติดเชื้อรอบใหม่ การประกอบจะบรรจุจีโนมไว้ภายในแคปซิดโปรตีน; ไวรัสมีเปลือกหุ้มจะได้รับเยื่อหุ้มไขมันเมื่อพวกมันแตกหน่อ; และการปล่อยออก โดยการแตกหน่อหรือโดยการสลายตัว จะส่งอนุภาคไวรัสลูกหลานออกสู่สภาพแวดล้อม ซึ่งมักจะตามมาด้วยขั้นตอนการเจริญเติบโตที่ทำให้พวกมันสามารถติดเชื้อได้

Definition

การประกอบและปล่อยไวรัสประกอบด้วยการบรรจุจีโนมของไวรัสลงในแคปซิด การก่อตัวของอนุภาคไวรัสที่สมบูรณ์ (มักจะมีเปลือกหุ้ม) และการออกจากเซลล์เจ้าบ้านโดยการแตกหน่อหรือการสลายตัว ซึ่งมักจะตามมาด้วยการเจริญเติบโตเป็นอนุภาคที่สามารถติดเชื้อได้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการประกอบแคปซิดและการบรรจุจีโนม การได้รับเปลือกหุ้มโดยการแตกหน่อ กลไกของเซลล์เจ้าบ้านที่ไวรัสใช้ในการบีบแยกอนุภาค เส้นทางการปล่อยหลักสองเส้นทาง (การแตกหน่อเทียบกับการสลายเซลล์) และการเจริญเติบโตที่ทำให้อนุภาคไวรัสสามารถติดเชื้อได้ เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงและเพื่อการศึกษา ไม่ใช่แนวทางปฏิบัติทางคลินิก

Core questions

• แคปซิดถูกประกอบขึ้นอย่างไรและจีโนมที่ถูกต้องถูกบรรจุอย่างเลือกสรรได้อย่างไร?
• ไวรัสมีเปลือกหุ้มแตกหน่ออย่างไร และพวกมันใช้กลไกของเซลล์เจ้าบ้านใดในการทำเช่นนั้น?
• ไวรัสออกจากเซลล์ได้อย่างไร - โดยการแตกหน่อหรือโดยการสลายตัว - และเมื่อใดที่พวกมันจะสามารถติดเชื้อได้?

Key concepts

• การประกอบตัวเองของแคปซิดและสมมาตร
• การบรรจุจีโนมอย่างเลือกสรรและสัญญาณการบรรจุ
• การแตกหน่อและการได้รับเปลือกหุ้ม
• การใช้กลไก ESCRT ของเซลล์เจ้าบ้านสำหรับการแยกเยื่อหุ้ม
• การปล่อยออกโดยการแตกหน่อเทียบกับการสลายเซลล์
• การเจริญเติบโตของอนุภาคไวรัสด้วยเอนไซม์โปรตีเอส
• ตำแหน่งของการประกอบ (เยื่อหุ้มเซลล์, เยื่อหุ้มภายใน, นิวเคลียส)

Mechanisms

โปรตีนโครงสร้างจะประกอบกัน มักจะโดยการประกอบตัวเอง เป็นแคปซิดที่มีสมมาตรที่กำหนดไว้ และจีโนมของไวรัสจะถูกรวมเข้าอย่างเลือกสรรผ่านสัญญาณการบรรจุที่แยกความแตกต่างจากกรดนิวคลีอิกของเซลล์ ไวรัสมีเปลือกหุ้มจะได้รับเยื่อหุ้มโดยการแตกหน่อผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ที่ไกลโคโปรตีนของไวรัสถูกแทรกเข้าไป เพื่อให้การแตกหน่อสมบูรณ์ ไวรัสมีเปลือกหุ้มหลายชนิด รวมถึงเรโทรไวรัส จะใช้กลไก ESCRT ของเซลล์เจ้าบ้าน ซึ่งปกติจะเร่งปฏิกิริยาการแยกเยื่อหุ้ม เพื่อให้อนุภาคที่กำลังก่อตัวถูกบีบแยกออก ไวรัสที่ไม่มีเปลือกหุ้มมักจะถูกปล่อยออกมาเมื่อเซลล์สลายตัว อนุภาคไวรัสหลายชนิดถูกประกอบขึ้นในรูปแบบที่ไม่สมบูรณ์และจะสามารถติดเชื้อได้หลังจากขั้นตอนการเจริญเติบโตเท่านั้น ซึ่งโดยทั่วไปคือการตัดโปรตีนโครงสร้างด้วยเอนไซม์โปรตีเอส ซึ่งจะจัดเรียงอนุภาคใหม่

Clinical relevance

การประกอบ การแตกหน่อ และการเจริญเติบโตเป็นเป้าหมายที่ได้รับการยืนยันสำหรับการแทรกแซงด้วยยาต้านไวรัส; ตัวอย่างเช่น ยาที่ยับยั้งโปรตีเอสในการเจริญเติบโตจะป้องกันการผลิตอนุภาคที่สามารถติดเชื้อได้สำหรับไวรัสบางชนิด ข้อมูลนี้อธิบายชีววิทยาในระดับแนวคิดสำหรับการอ้างอิงและการศึกษา; ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการสั่งยา การเลือกยา หรือการจัดการผู้ป่วย

History

งานวิจัยคลาสสิกได้ยืนยันว่าแคปซิดหลายชนิดประกอบตัวเองจากหน่วยย่อยโปรตีนที่ซ้ำกันซึ่งจัดเรียงตัวด้วยสมมาตรที่สม่ำเสมอ การค้นพบในภายหลังว่าไวรัสมีเปลือกหุ้ม เช่น เรโทรไวรัส แย่งชิงกลไก ESCRT ของเซลล์เพื่อทำให้การแตกหน่อสมบูรณ์ ได้เชื่อมโยงการปล่อยอนุภาคไวรัสเข้ากับเส้นทางชีววิทยาของเซลล์พื้นฐานสำหรับการแยกเยื่อหุ้ม และการรับรู้ถึงการเจริญเติบโตด้วยเอนไซม์โปรตีเอสได้อธิบายว่าทำไมอนุภาคที่เพิ่งถูกปล่อยออกมามักจะต้องเปลี่ยนรูปแบบก่อนที่จะสามารถติดเชื้อได้

Key figures

• Wesley Sundquist
• Eiji Morita
• Heinrich Klug

Seminal works

• morita-sundquist-2004

Frequently asked questions

ทำไมไวรัสมีเปลือกหุ้มจึงแตกหน่อแทนที่จะทำให้เซลล์แตก?

การแตกหน่อทำให้ไวรัสมีเปลือกหุ้มสามารถห่อหุ้มตัวเองด้วยเยื่อหุ้มเซลล์เจ้าบ้านที่มีไกลโคโปรตีนของมันและออกจากเซลล์โดยไม่ทำลายเซลล์ทันที ซึ่งมักจะทำได้โดยการใช้กลไก ESCRT ของเซลล์เองเพื่อบีบแยกอนุภาคใหม่

การเจริญเติบโตของอนุภาคไวรัสคืออะไร?

ไวรัสหลายชนิดถูกประกอบขึ้นครั้งแรกในรูปของอนุภาคที่ไม่สามารถติดเชื้อได้และจะสามารถติดเชื้อได้หลังจากขั้นตอนการเจริญเติบโตเท่านั้น ซึ่งโดยทั่วไปคือการตัดโปรตีนโครงสร้างด้วยเอนไซม์โปรตีเอสของไวรัส ซึ่งจะจัดเรียงอนุภาคใหม่