Sự lắp ráp và giải phóng virus khỏi tế bào chủ

Sau khi bộ gen và các protein cấu trúc được tạo ra, chúng phải kết hợp lại thành các hạt virus mới và rời khỏi tế bào để bắt đầu các chu kỳ lây nhiễm mới. Quá trình lắp ráp đóng gói bộ gen bên trong một vỏ protein (capsid); các virus có vỏ bọc (enveloped viruses) thu nhận một màng lipid khi chúng nảy chồi; và sự giải phóng, bằng cách nảy chồi hoặc ly giải, gửi các virion con vào môi trường xung quanh, thường theo sau là một bước trưởng thành làm cho chúng có khả năng lây nhiễm.

Definition

Sự lắp ráp và giải phóng virus bao gồm việc đóng gói bộ gen virus vào capsid, sự hình thành các virion hoàn chỉnh (thường có vỏ bọc), và sự thoát ra của chúng khỏi tế bào chủ bằng cách nảy chồi hoặc ly giải, thường theo sau là sự trưởng thành thành các hạt có khả năng lây nhiễm.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự lắp ráp của capsid và đóng gói bộ gen, sự thu nhận vỏ bọc bằng cách nảy chồi, bộ máy của tế bào chủ mà virus tuyển dụng để tách các hạt, hai con đường giải phóng chính (nảy chồi so với ly giải tế bào), và sự trưởng thành làm cho các virion có khả năng lây nhiễm. Đây là tài liệu tham khảo và giáo dục, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Capsid được lắp ráp như thế nào và bộ gen chính xác được đóng gói một cách chọn lọc ra sao?
• Các virus có vỏ bọc nảy chồi như thế nào, và chúng tuyển dụng bộ máy tế bào chủ nào để làm điều đó?
• Virus rời khỏi tế bào bằng cách nào – bằng cách nảy chồi hay ly giải – và khi nào chúng trở nên có khả năng lây nhiễm?

Key concepts

• Tự lắp ráp và đối xứng của capsid
• Đóng gói bộ gen chọn lọc và tín hiệu đóng gói
• Nảy chồi và thu nhận vỏ bọc
• Tuyển dụng bộ máy ESCRT của tế bào chủ để cắt màng
• Giải phóng bằng cách nảy chồi so với ly giải tế bào
• Sự trưởng thành bằng protease của virion
• Các vị trí lắp ráp (màng plasma, màng nội bào, nhân)

Mechanisms

Các protein cấu trúc lắp ráp, thường bằng cách tự lắp ráp, thành các capsid có đối xứng xác định, và bộ gen virus được kết hợp một cách chọn lọc thông qua các tín hiệu đóng gói giúp phân biệt nó với các axit nucleic của tế bào. Các virus có vỏ bọc thu nhận màng của chúng bằng cách nảy chồi qua một màng tế bào mà các glycoprotein virus đã được chèn vào; để hoàn tất quá trình nảy chồi, nhiều virus có vỏ bọc, bao gồm cả retrovirus, tuyển dụng bộ máy ESCRT của tế bào chủ mà bình thường xúc tác sự cắt màng, để hạt mới sinh được tách ra. Các virus không có vỏ bọc thường được giải phóng khi tế bào bị ly giải. Nhiều virion được lắp ráp ở dạng chưa trưởng thành và chỉ trở nên có khả năng lây nhiễm sau một bước trưởng thành, thường là cắt bỏ protein cấu trúc bằng protease, làm sắp xếp lại hạt.

Clinical relevance

Sự lắp ráp, nảy chồi và trưởng thành là các mục tiêu đã được xác nhận cho can thiệp kháng virus; ví dụ, các loại thuốc ngăn chặn protease trưởng thành ngăn chặn việc sản xuất các hạt có khả năng lây nhiễm đối với một số virus. Mục này mô tả sinh học ở cấp độ khái niệm để tham khảo và giáo dục; nó không phải là cơ sở để kê đơn, lựa chọn thuốc hoặc quản lý bệnh nhân.

History

Các công trình kinh điển đã xác định rằng nhiều capsid tự lắp ráp từ các tiểu đơn vị protein lặp lại được sắp xếp với đối xứng đều đặn. Phát hiện sau này rằng các virus có vỏ bọc như retrovirus chiếm đoạt bộ máy ESCRT của tế bào để hoàn tất quá trình nảy chồi đã liên kết sự giải phóng virion với một con đường sinh học tế bào cơ bản để cắt màng, và việc nhận ra sự trưởng thành bằng protease đã giải thích tại sao các hạt mới được giải phóng thường phải thay đổi hình dạng trước khi chúng có thể lây nhiễm.

Key figures

• Wesley Sundquist
• Eiji Morita
• Heinrich Klug

Seminal works

• morita-sundquist-2004

Frequently asked questions

Tại sao virus có vỏ bọc nảy chồi thay vì làm vỡ tế bào?

Nảy chồi cho phép virus có vỏ bọc tự bao bọc trong màng tế bào chủ mang các glycoprotein của nó và rời khỏi tế bào mà không phá hủy nó ngay lập tức, thường bằng cách tuyển dụng bộ máy ESCRT của chính tế bào để tách hạt mới.

Sự trưởng thành của virion là gì?

Nhiều virus ban đầu được lắp ráp dưới dạng các hạt chưa trưởng thành không có khả năng lây nhiễm và chỉ trở nên có khả năng lây nhiễm sau một bước trưởng thành, điển hình là sự cắt bỏ các protein cấu trúc bởi một protease của virus, điều này sắp xếp lại hạt.