โปรตีนยึดเกาะไวรัสและภาวะทรอปิซึมของเซลล์

การติดเชื้อเริ่มต้นเมื่อไวรัสยึดเกาะกับเซลล์เจ้าบ้าน ซึ่งเป็นขั้นตอนที่อาศัยโปรตีนยึดเกาะไวรัสบนพื้นผิวอนุภาคที่จดจำโมเลกุลจำเพาะบนเซลล์ การจับคู่ระหว่างโปรตีนยึดเกาะกับตัวรับของมันเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดภาวะทรอปิซึม (tropism) — คือเซลล์ เนื้อเยื่อ และชนิดของเจ้าบ้านที่ไวรัสสามารถติดเชื้อได้ — ทำให้โปรตีนบนพื้นผิวของอนุภาคไวรัสมีความสำคัญต่อทั้งโครงสร้างและชีววิทยาของมัน

Definition

โปรตีนยึดเกาะไวรัสคือโปรตีนบนพื้นผิวของอนุภาคไวรัสที่จับกับตัวรับของเซลล์เจ้าบ้านเพื่อเริ่มต้นการติดเชื้อ; ภาวะทรอปิซึมของเซลล์คือช่วงของเซลล์ เนื้อเยื่อ และเจ้าบ้านที่ไวรัสสามารถติดเชื้อได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งส่วนใหญ่กำหนดโดยความจำเพาะของการยึดเกาะกับตัวรับ

Scope

บทความนี้ครอบคลุมถึงโปรตีนบนพื้นผิวไวรัสที่ทำหน้าที่ยึดเกาะ (โปรตีนแคปซิดของไวรัสที่ไม่มีเปลือกหุ้ม และไกลโคโปรตีนของเปลือกหุ้มของไวรัสที่มีเปลือกหุ้ม) แนวคิดของตัวรับเซลล์ วิธีที่ความจำเพาะของการยึดเกาะกับตัวรับกำหนดภาวะทรอปิซึมของเซลล์และเจ้าบ้าน และวิธีที่การเปลี่ยนแปลงในโปรตีนยึดเกาะสามารถเปลี่ยนแปลงภาวะทรอปิซึมได้ บทความนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงเชิงโครงสร้างและแนวคิด และไม่ได้ให้คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• โครงสร้างของไวรัสใดที่ทำหน้าที่ในการยึดเกาะกับเซลล์เจ้าบ้าน?
• ตัวรับเซลล์คืออะไร และความจำเพาะเกิดขึ้นได้อย่างไร?
• การจับคู่ระหว่างการยึดเกาะกับตัวรับกำหนดภาวะทรอปิซึมได้อย่างไร?
• เหตุใดภาวะทรอปิซึมจึงแตกต่างกันระหว่างไวรัสที่มีเปลือกหุ้มและไม่มีเปลือกหุ้ม?
• การเปลี่ยนแปลงในโปรตีนยึดเกาะสามารถเปลี่ยนช่วงของเจ้าบ้านหรือภาวะทรอปิซึมของเนื้อเยื่อได้อย่างไร?

Key concepts

• โปรตีนยึดเกาะไวรัส (แอนติรีเซพเตอร์)
• ตัวรับเซลล์และตัวรับร่วม
• ความจำเพาะในการจับกับตัวรับ
• ภาวะทรอปิซึมของเซลล์
• ภาวะทรอปิซึมของเนื้อเยื่อและช่วงของเจ้าบ้าน
• ไกลโคโปรตีนของเปลือกหุ้มเทียบกับตำแหน่งยึดเกาะของแคปซิด
• การเปลี่ยนแปลงภาวะทรอปิซึมผ่านการเปลี่ยนแปลงการใช้ตัวรับ

Key theories

ความจำเพาะของตัวรับเป็นตัวกำหนดภาวะทรอปิซึม

การจับคู่ระหว่างโปรตีนยึดเกาะของไวรัสกับตัวรับของเจ้าบ้านเป็นตัวควบคุมว่าไวรัสสามารถเข้าสู่เซลล์ใดได้ ดังนั้นการกระจายตัวของตัวรับและความจำเพาะในการจับจึงเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดภาวะทรอปิซึมของเซลล์และเจ้าบ้าน

ความยืดหยุ่นเชิงวิวัฒนาการของการจดจำเซลล์

Baranowski, Ruiz-Jarabo, และ Domingo ได้เสนอว่าไวรัสสามารถวิวัฒนาการการใช้ตัวรับที่เปลี่ยนแปลงไปได้ ดังนั้นความจำเพาะในการยึดเกาะและภาวะทรอปิซึมจึงไม่คงที่ แต่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งบางครั้งอาจทำให้ช่วงของเจ้าบ้านขยายออกไปได้

Mechanisms

อนุภาคไวรัสจะแสดงโปรตีนยึดเกาะบนพื้นผิวของมัน — ซึ่งอาจเป็นห่วงหรือตำแหน่งที่เปิดเผยบนแคปซิดของไวรัสที่ไม่มีเปลือกหุ้ม หรือหนามไกลโคโปรตีนบนเปลือกหุ้มของไวรัสที่มีเปลือกหุ้ม — ซึ่งจะจับกับโมเลกุลจำเพาะ (ตัวรับ และบางครั้งก็เป็นตัวรับร่วม) บนพื้นผิวของเซลล์เจ้าบ้าน เนื่องจากการเข้าสู่เซลล์อย่างมีประสิทธิภาพต้องอาศัยการจดจำโมเลกุลนี้ เซลล์ที่ไวรัสสามารถติดเชื้อได้ส่วนใหญ่จึงเป็นเซลล์ที่มีตัวรับที่เข้าคู่กัน ซึ่งกำหนดภาวะทรอปิซึมของเซลล์และเนื้อเยื่อ และในแต่ละชนิดของสิ่งมีชีวิต ก็จะกำหนดช่วงของเจ้าบ้าน การกลายพันธุ์ที่เปลี่ยนแปลงความจำเพาะในการจับของโปรตีนยึดเกาะสามารถเปลี่ยนเส้นทางของไวรัสไปยังตัวรับใหม่ และทำให้เปลี่ยนแปลงภาวะทรอปิซึมได้ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการปรับตัวและการขยายช่วงของเจ้าบ้าน

Clinical relevance

โปรตีนยึดเกาะและตัวรับของมันเป็นตัวกำหนดว่าไวรัสจะมุ่งเป้าไปที่เนื้อเยื่อใด และเป็นหัวข้อที่พบบ่อยในการวิจัยแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลางและสารยับยั้งการเข้าสู่เซลล์ ทำให้เป็นข้อมูลพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์วัคซีนและยาต้านไวรัส บทความนี้อธิบายการยึดเกาะและภาวะทรอปิซึมในฐานะแนวคิดเชิงโครงสร้างและชีววิทยาสำหรับการอ้างอิง; ไม่ได้ให้คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษา

History

การรับรู้ว่าไวรัสจับกับตัวรับจำเพาะบนพื้นผิวเซลล์พัฒนาขึ้นจากการศึกษาการยึดเกาะของไวรัสในศตวรรษที่ 20 และในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 และต้นศตวรรษที่ 21 การระบุตัวรับจำเพาะและการศึกษาโครงสร้างของโปรตีนยึดเกาะได้ชี้แจงว่าความจำเพาะเกิดขึ้นได้อย่างไร บทความทบทวนโดย Marsh และ Helenius ได้สังเคราะห์กระบวนการเข้าสู่เซลล์ ในขณะที่ Baranowski, Ruiz-Jarabo, และ Domingo ได้เน้นย้ำถึงความยืดหยุ่นเชิงวิวัฒนาการของการจดจำเซลล์

Key figures

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

Seminal works

• marsh-helenius-2006
• baranowski-2001

Frequently asked questions

อะไรเป็นตัวกำหนดว่าไวรัสสามารถติดเชื้อเซลล์ใดได้บ้าง?

ปัจจัยสำคัญคือเซลล์นั้นแสดงตัวรับที่โปรตีนยึดเกาะของไวรัสจดจำได้หรือไม่ โดยทั่วไปแล้วเซลล์ที่ไม่มีตัวรับที่เข้ากันได้มักจะไม่ติดเชื้ออย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นการกระจายตัวของตัวรับจึงกำหนดภาวะทรอปิซึมของเซลล์และเนื้อเยื่อ

ไวรัสสามารถเปลี่ยนเซลล์หรือเจ้าบ้านที่มันติดเชื้อได้หรือไม่?

ได้ การกลายพันธุ์ที่เปลี่ยนแปลงความจำเพาะในการจับของโปรตีนยึดเกาะของไวรัสสามารถทำให้ไวรัสใช้ตัวรับที่แตกต่างกันได้ ซึ่งอาจเปลี่ยนภาวะทรอปิซึมของเนื้อเยื่อหรือขยายช่วงของเจ้าบ้านได้ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเป็นส่วนหนึ่งของวิธีการปรับตัวของไวรัส