Protein Gắn Kết Virus và Tính Hướng Tế Bào

Sự lây nhiễm bắt đầu khi virus gắn vào tế bào chủ, một bước được điều hòa bởi các protein gắn kết virus trên bề mặt hạt virus, chúng nhận diện các phân tử đặc hiệu trên tế bào. Sự tương hợp giữa protein gắn kết và thụ thể của nó là yếu tố quyết định chính của tính hướng (tropism) — tức là loại tế bào, mô và loài vật chủ mà virus có thể lây nhiễm — khiến các protein bề mặt của virion trở thành trung tâm của cả cấu trúc và sinh học của nó.

Definition

Protein gắn kết virus là các protein bề mặt của virion liên kết với các thụ thể của tế bào chủ để khởi đầu quá trình lây nhiễm; tính hướng tế bào là phạm vi các tế bào, mô và vật chủ mà virus có thể lây nhiễm một cách hiệu quả, được xác định phần lớn bởi tính đặc hiệu gắn kết-thụ thể.

Scope

Mục này bao gồm các protein bề mặt của virus đóng vai trò trung gian trong quá trình gắn kết (protein capsid của virus không có vỏ bọc và glycoprotein vỏ bọc của virus có vỏ bọc), khái niệm về thụ thể tế bào, cách đặc hiệu gắn kết-thụ thể định hình tính hướng tế bào và vật chủ, và cách những thay đổi trong protein gắn kết có thể làm thay đổi tính hướng. Đây là một tài liệu tham khảo về cấu trúc và khái niệm, không cung cấp hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Cấu trúc virus nào đóng vai trò trung gian trong việc gắn kết với tế bào chủ?
• Thụ thể tế bào là gì và tính đặc hiệu phát sinh như thế nào?
• Sự tương hợp gắn kết-thụ thể xác định tính hướng như thế nào?
• Tại sao tính hướng khác nhau giữa virus có vỏ bọc và không có vỏ bọc?
• Làm thế nào những thay đổi trong protein gắn kết có thể làm thay đổi phạm vi vật chủ hoặc tính hướng mô?

Key concepts

• Protein gắn kết virus (kháng thụ thể)
• Thụ thể tế bào và đồng thụ thể
• Tính đặc hiệu liên kết thụ thể
• Tính hướng tế bào
• Tính hướng mô và phạm vi vật chủ
• Glycoprotein vỏ bọc so với vị trí gắn kết capsid
• Sự thay đổi tính hướng thông qua sự thay đổi sử dụng thụ thể

Key theories

Tính đặc hiệu của thụ thể là yếu tố quyết định tính hướng

Sự tương hợp giữa protein gắn kết của virus và thụ thể của vật chủ điều chỉnh các tế bào mà virus có thể xâm nhập, do đó sự phân bố thụ thể và tính đặc hiệu liên kết là những yếu tố quyết định chính của tính hướng tế bào và vật chủ.

Tính dẻo dai tiến hóa của sự nhận diện tế bào

Baranowski, Ruiz-Jarabo và Domingo cho rằng virus có thể tiến hóa để thay đổi cách sử dụng thụ thể, do đó tính đặc hiệu gắn kết và tính hướng không cố định mà có thể thay đổi, đôi khi cho phép mở rộng phạm vi vật chủ.

Mechanisms

Một virion trình diện các protein gắn kết trên bề mặt của nó — các vòng lặp hoặc vị trí lộ ra trên capsid của virus không có vỏ bọc, hoặc các gai glycoprotein trên vỏ bọc của virus có vỏ bọc — chúng liên kết với các phân tử đặc hiệu (thụ thể, và đôi khi là đồng thụ thể) trên bề mặt tế bào chủ. Bởi vì sự xâm nhập hiệu quả đòi hỏi sự nhận diện phân tử này, các tế bào mà virus có thể lây nhiễm chủ yếu là những tế bào biểu hiện thụ thể tương ứng, điều này thiết lập tính hướng tế bào và mô của nó, và trên các loài, phạm vi vật chủ của nó. Các đột biến làm thay đổi tính đặc hiệu liên kết của protein gắn kết có thể hướng virus đến các thụ thể mới và do đó làm thay đổi tính hướng, một quá trình liên quan đến sự thích nghi và mở rộng phạm vi vật chủ.

Clinical relevance

Các protein gắn kết và thụ thể của chúng xác định các mô mà virus nhắm đến và là đối tượng phổ biến của nghiên cứu kháng thể trung hòa và chất ức chế xâm nhập, khiến chúng trở thành nền tảng liên quan cho khoa học vắc-xin và kháng virus. Mục này mô tả sự gắn kết và tính hướng như các khái niệm cấu trúc và sinh học để tham khảo; nó không cung cấp các khuyến nghị chẩn đoán hoặc điều trị.

History

Sự nhận biết rằng virus liên kết với các thụ thể bề mặt tế bào đặc hiệu đã phát triển thông qua các nghiên cứu về sự gắn kết của virus trong thế kỷ XX, và vào cuối thế kỷ XX và đầu thế kỷ XXI, việc xác định các thụ thể cụ thể và nghiên cứu cấu trúc của các protein gắn kết đã làm rõ cách tính đặc hiệu phát sinh. Các bài đánh giá của Marsh và Helenius đã tổng hợp quá trình xâm nhập, trong khi Baranowski, Ruiz-Jarabo và Domingo đã nhấn mạnh tính dẻo dai tiến hóa của sự nhận diện tế bào.

Key figures

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

Seminal works

• marsh-helenius-2006
• baranowski-2001

Frequently asked questions

Điều gì quyết định tế bào nào mà virus có thể lây nhiễm?

Một yếu tố quyết định chính là liệu một tế bào có biểu hiện thụ thể mà protein gắn kết của virus nhận diện hay không; các tế bào thiếu thụ thể tương thích thường không bị lây nhiễm hiệu quả, do đó sự phân bố thụ thể định hình tính hướng tế bào và mô.

Virus có thể thay đổi tế bào hoặc vật chủ mà nó lây nhiễm không?

Có. Các đột biến làm thay đổi tính đặc hiệu liên kết của protein gắn kết virus có thể cho phép virus sử dụng các thụ thể khác nhau, có khả năng làm thay đổi tính hướng mô hoặc mở rộng phạm vi vật chủ của nó; những thay đổi như vậy là một phần của cách virus thích nghi.