Viral Kapsit ve Zarf Yapısı
Kapsit, bir virüsün genomunu çevreleyen ve koruyan protein kabuğudur; birçok virüste ise konak hücre zarlarından elde edilen ek bir lipit zarf ile çevrilidir. Kapsit, içerdiği genom (nükleokapsit) ve varsa zarf ile yüzey proteinleri birlikte, virüs partikülünün mimarisini tanımlamakta ve çevrede nasıl hayatta kaldığını, hücrelere nasıl tutunduğunu ve bağışıklık sistemi tarafından nasıl tanındığını belirlemektedir.
Tanım
Kapsit, viral genomu çevreleyen, bir veya birkaç protein alt biriminin birçok kopyasından oluşan protein yapılı bir kabuktur; zarf ise, mevcut olduğunda, kapsiti çevreleyen ve virüs tarafından kodlanmış yüzey proteinlerini taşıyan, konakçıdan türemiş bir lipit çift katmanıdır.
Kapsam
Bu madde, kapsitlerin protein yapı taşlarını (alt birimler ve kapsomerler), benimsedikleri helikal ve ikosahedral simetrileri, kapsit yapımını açıklayan yarı eşdeğerlik (quasi-equivalence) ilkesini ve gömülü glikoproteinleri ile lipit zarfın yapısını ve kökenini kapsamaktadır. Bu, yapısal bir referanstır ve klinik yönetimi ele almamaktadır.
Temel sorular
- Kapsitler, sınırlı sayıda protein alt biriminden nasıl bir araya gelmektedir?
- Kapsitler neden helikal veya ikosahedral simetri benimsemektedir?
- Yarı eşdeğerlik (quasi-equivalence) nedir ve neyi öngörmektedir?
- Virüsler lipit zarfı nasıl edinir ve bu zarf ne içermektedir?
- Kapsit ve zarf, partikül stabilitesine ve hücreye girişine nasıl katkıda bulunmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Kapsit alt birimi (protomer) ve kapsomer
- Helikal simetri
- İkosahedral simetri ve üçgenleme sayısı (triangulation number)
- Yarı eşdeğerlik (quasi-equivalence)
- Nükleokapsit
- Lipit zarf
- Zarf glikoproteinleri (çıkıntılar/peplomerler)
- Çıplak (zarfsız) ve zarflı partiküller
Temel kuramlar
- Yarı eşdeğerlik kuramı (Caspar-Klug)
- Caspar ve Klug, genetik ekonominin, kapsitlerin yarı eşdeğer ortamlarda bağlanmış birkaç protein alt biriminin birçok kopyasından inşa edilmesini gerektirdiğini savunmuş ve üçgenleme sayıları (triangulation number) ile tanımlanan ikosahedral kabukları öngörmüşlerdir.
- Kapsit yapımının genetik ekonomi ilkesi
- Crick ve Watson, küçük bir viral genomun büyük, benzersiz bir kabuğu kodlayamayacağını, bu nedenle kapsitlerin simetri ile düzenlenmiş tekrarlayan özdeş alt birimlerden bir araya gelmesi gerektiğini öne sürmüşlerdir; bu öngörü, sonraki yapısal çalışmalarla doğrulanmıştır.
Mekanizmalar
Viral genomlar küçük olduğundan, kapsitler birçok benzersiz proteinden ziyade, bir veya birkaç protein alt biriminin birçok kopyasından bir araya gelmektedir. Tekrarlayan alt birimler, simetrik düzenlemeler halinde kendi kendine birleşmektedir: helikal kapsitler, nükleik asit etrafına çubuk veya filament şeklinde protein sarmakta, ikosahedral kapsitler ise Caspar ve Klug'un yarı eşdeğerlik (quasi-equivalence) ve üçgenleme sayısı (triangulation number) ile geometrisi açıklanan kapalı kabuklar oluşturmaktadır. Birçok virüs ayrıca, nükleokapsidi virüs tarafından kodlanmış glikoproteinlerin yerleştirildiği bir lipit zarfa sararak konakçı zarından tomurcuklanmaktadır; bu yüzey proteinleri tutunmayı ve zarflı virüslerde zar füzyonunu sağlamaktadır. Kapsit ve zarf birlikte çevresel stabiliteyi yönetmekte olup, zarfsız partiküller genellikle zarflı olanlara göre kurumaya ve deterjanlara karşı daha dirençlidir.
Klinik önem
Kapsit ve zarf yapısı, virüslerin nasıl tespit edildiğini, yüzey proteinlerinin nasıl aşı antijenleri olarak görev yaptığını ve zarflı ile zarfsız virüslerin çevresel direnç açısından neden farklılık gösterdiğini temel almaktadır. Bu madde, referans amaçlı yapısal ilkeleri tanımlamakta olup, tanı veya tedavi önerileri sunmamaktadır.
Tarihçe
1956'da Crick ve Watson, küçük virüslerin simetrik olarak düzenlenmiş birçok özdeş protein alt biriminden oluşması gerektiğini öngörmüş, bu da daha sonra X-ışını kırınımı ve elektron mikroskobu ile görülen düzenli mimariyi önceden haber vermiştir. Caspar ve Klug'un 1962'deki yarı eşdeğerlik (quasi-equivalence) kuramı, bunu farklı boyutlardaki ikosahedral kapsitleri açıklamak üzere genelleştirmiş ve Harrison tarafından incelenen sonraki yüksek çözünürlüklü yapısal çalışmalar, kapsit mimarisini atomik detayda ortaya koymuştur.
Öne çıkan isimler
- Donald Caspar
- Aaron Klug
- Francis Crick
- James Watson
- Stephen Harrison
İlgili konular
Temel eserler
- crick-watson-1956
- caspar-klug-1962
- harrison-1983
Sıkça sorulan sorular
- Neden bu kadar çok virüs ikosahedraldir?
- İkosahedral simetri, sınırlı kodlama kapasitesine sahip virüsler için genetik olarak ekonomik olan, az sayıda protein alt biriminin birçok kopyasından kapalı bir kabuk inşa edilmesini sağlamaktadır; Caspar ve Klug'un yarı eşdeğerlik (quasi-equivalence) kuramı, alt birimlerin bu tür kabuklara nasıl paketlendiğini açıklamaktadır.
- Kapsit ve zarf arasındaki fark nedir?
- Kapsit, virüs tarafından kodlanan ve genomu doğrudan çevreleyen bir protein kabuğudur; zarf ise, tomurcuklanma sırasında edinilen ve viral yüzey proteinleri ile donatılmış, konak hücre zarlarından türemiş bir lipit çift katmanıdır; tüm virüslerin zarfı bulunmamaktadır.