Cơ chế xâm nhập và cởi áo của virus

Trước khi virus có thể nhân lên, nó phải vượt qua hàng rào tế bào chủ và đưa bộ gen của mình vào đúng vị trí nội bào. Sự xâm nhập bắt đầu bằng việc gắn vào các thụ thể đặc hiệu trên bề mặt tế bào, tiếp tục xuyên qua màng huyết tương hoặc màng nội thể, và kết thúc bằng quá trình cởi áo – sự tháo rời lớp vỏ protein giải phóng bộ gen cho giai đoạn tiếp theo của chu trình.

Definition

Sự xâm nhập của virus là quá trình đa bước mà qua đó một virion gắn vào tế bào chủ, xuyên qua màng tế bào, và giải phóng (cởi áo) bộ gen của nó vào tế bào chất hoặc nhân để quá trình nhân lên có thể bắt đầu.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự gắn kết thụ thể và tính hướng mô, hai con đường xâm nhập chính (hợp nhất trực tiếp tại màng huyết tương và xâm nhập qua quá trình nội thực bào), vai trò của protein hợp nhất, và bước cởi áo giải phóng bộ gen virus. Đây là tài liệu tham khảo và giáo dục về các cơ chế xâm nhập, không phải hướng dẫn lâm sàng hoặc điều trị.

Core questions

• Sự gắn kết thụ thể và đồng thụ thể quyết định tế bào nào mà virus có thể lây nhiễm như thế nào?
• Khi nào virus hợp nhất tại màng huyết tương so với xâm nhập qua nội thể, và điều gì kích hoạt sự hợp nhất?
• Capsid virus được tháo rời như thế nào để bộ gen được giải phóng tại đúng vị trí?

Key concepts

• Gắn kết với các thụ thể và đồng thụ thể đặc hiệu
• Tính hướng mô (phạm vi tế bào và mô được xác định bởi thụ thể)
• Sự hợp nhất màng được trung gian bởi các protein hợp nhất của virus
• Protein hợp nhất loại I, II và III
• Xâm nhập trực tiếp (màng huyết tương) so với xâm nhập qua nội thực bào
• Kích hoạt hợp nhất bởi pH thấp trong nội thể
• Cởi áo và giải phóng bộ gen

Mechanisms

Sự xâm nhập bắt đầu khi các protein gắn kết của virion tương tác với các thụ thể trên bề mặt tế bào chủ, một tương tác xác định tính hướng mô vì chỉ những tế bào mang đúng thụ thể mới dễ bị nhiễm. Các virus có vỏ bọc sau đó hợp nhất lớp vỏ lipid của chúng với màng tế bào thông qua sự thay đổi cấu hình của một protein hợp nhất; sự hợp nhất này có thể xảy ra tại màng huyết tương hoặc, sau quá trình nội thực bào, trong nội thể được axit hóa, nơi pH thấp kích hoạt sự sắp xếp lại. Các protein hợp nhất thuộc các lớp cấu trúc đạt được sự thay đổi tạo hình kẹp tóc tương tự bằng các nếp gấp khác nhau. Các virus không có vỏ bọc thay vào đó phá vỡ hoặc làm tăng tính thấm của màng. Một khi lõi chứa bộ gen đã ở bên trong, quá trình cởi áo sẽ tháo rời capsid một cách có kiểm soát để bộ gen được giải phóng tại vị trí mà bước tiếp theo – phiên mã hoặc nhân lên – diễn ra.

Clinical relevance

Sự xâm nhập là điểm đầu tiên mà nhiễm trùng có thể bị chặn, và một số chiến lược kháng virus và kháng thể trung hòa hoạt động bằng cách ngăn chặn sự gắn kết thụ thể hoặc sự hợp nhất màng. Mục này giải thích sinh học đằng sau các phương pháp tiếp cận như vậy ở cấp độ khái niệm; đây là tài liệu tham khảo giáo dục và không phải là cơ sở để kê đơn, lựa chọn thuốc hoặc quản lý bệnh nhân.

History

Các nghiên cứu về sự hợp nhất của virus có vỏ bọc vào cuối thế kỷ XX, đặc biệt là haemagglutinin của cúm và alphavirus, đã thiết lập nguyên tắc rằng các protein hợp nhất trải qua một sự thay đổi cấu hình được kích hoạt. Công trình cấu trúc so sánh sau đó đã tiết lộ các lớp protein hợp nhất khác nhau giải quyết cùng một vấn đề hợp nhất màng bằng các nếp gấp khác nhau, trong khi các nghiên cứu sinh học tế bào song song đã lập bản đồ các con đường nội thực bào mà virus khai thác để tiếp cận bên trong tế bào.

Key figures

• Ari Helenius
• Mark Marsh
• Margaret Kielian
• Félix Rey

Seminal works

• marsh-helenius-2006
• kielian-rey-2006

Frequently asked questions

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

Chủ yếu là sự phù hợp giữa các protein gắn kết của virus và các thụ thể (và đồng thụ thể) có mặt trên một tế bào; các tế bào thiếu thụ thể cần thiết thường không dễ bị nhiễm, đây là cơ sở của tính hướng mô của virus.

Cởi áo là gì?

Cởi áo là sự tháo rời có kiểm soát của capsid virus sau khi xâm nhập, giải phóng bộ gen vào tế bào chất hoặc nhân để các gen của virus có thể được biểu hiện và bộ gen được nhân lên.