Informacja

4.8.2: Dołączanie wirusa i wprowadzanie genomu — biologia

4.8.2: Dołączanie wirusa i wprowadzanie genomu — biologia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Przyłączenie to swoiste wiązanie między wirusowymi białkami kapsydu i specyficznymi receptorami na powierzchni komórki gospodarza.

cele nauczania

  • Różnicowanie przyłączenia wirusa i wejścia do genomu

Kluczowe punkty

  • Wejście wirusa jest najwcześniejszym etapem cyklu życiowego wirusa, ponieważ wirus wchodzi w kontakt z komórką gospodarza i wprowadza materiał wirusowy do komórki.
  • Przyłączenie się do receptora może indukować zmiany białka otoczki wirusa, które powodują fuzję błon wirusowych i komórkowych lub zmiany białek powierzchniowych wirusa bez otoczki, które umożliwiają wnikanie wirusa.
  • Wiriony dostają się do komórki gospodarza przez endocytozę za pośrednictwem receptora lub fuzję błon.

Kluczowe terminy

  • kapsyd: Zewnętrzna powłoka białkowa wirusa.
  • receptory: W dziedzinie biochemii receptor to cząsteczka najczęściej znajdująca się na powierzchni komórki, która odbiera sygnały chemiczne pochodzące z zewnątrz komórki.
  • wiriony: Cała cząsteczka wirusa, składająca się z zewnętrznej otoczki białkowej zwanej kapsydem i wewnętrznego rdzenia z kwasu nukleinowego.

Populacje wirusowe nie rozwijają się poprzez podział komórek, ponieważ są bezkomórkowe. Zamiast tego używają maszynerii i metabolizmu komórki gospodarza do produkcji wielu kopii samych siebie i gromadzą się w komórce. Cykl życiowy wirusów różni się znacznie między gatunkami, ale wszystkie mają te same podstawowe etapy cyklu życiowego.

Przyłączenie to swoiste wiązanie między wirusowymi białkami kapsydu i specyficznymi receptorami na powierzchni komórki gospodarza. Ta specyficzność określa zakres gospodarzy wirusa. Na przykład HIV infekuje ograniczony zakres ludzkich leukocytów. Dzieje się tak, ponieważ jego białko powierzchniowe, gp120, oddziałuje specyficznie z cząsteczką CD4, receptorem chemokin, który najczęściej znajduje się na powierzchni limfocytów T CD4+. Mechanizm ten ewoluował, aby faworyzować te wirusy, które infekują tylko komórki, w których są zdolne do replikacji. Przyłączenie się do receptora może indukować zmiany białka otoczki wirusa, które powodują fuzję błon wirusowych i komórkowych lub zmiany białek powierzchniowych wirusa bez otoczki, które umożliwiają wnikanie wirusa.

Penetracja następuje po przyłączeniu: Wiriony dostają się do komórki gospodarza poprzez endocytozę za pośrednictwem receptora lub fuzję błon. Nazywa się to często „wejściem wirusa”. Infekcja komórek roślinnych i grzybowych różni się od infekcji komórek zwierzęcych. Rośliny mają sztywną ścianę komórkową zbudowaną z celulozy, a grzyby z chityny, więc większość wirusów może dostać się do tych komórek dopiero po urazie ściany komórkowej. Jednak prawie wszystkie wirusy roślinne (takie jak wirus mozaiki tytoniu) mogą również przemieszczać się bezpośrednio z komórki do komórki w postaci jednoniciowych kompleksów nukleoproteinowych przez pory zwane „plasmodesmata”. Bakterie, takie jak rośliny, mają silne ściany komórkowe, które wirus musi naruszyć, aby zainfekować komórkę. Jednak biorąc pod uwagę, że ściany komórkowe bakterii są mniej grube niż ściany komórek roślinnych ze względu na ich znacznie mniejszy rozmiar, niektóre wirusy wykształciły mechanizmy, które wstrzykują ich genom do komórki bakteryjnej przez ścianę komórkową, podczas gdy kapsyd wirusa pozostaje na zewnątrz


4.8.2: Dołączanie wirusa i wprowadzanie genomu — biologia

Wszystkie artykuły publikowane przez MDPI są natychmiast udostępniane na całym świecie na podstawie licencji otwartego dostępu. Nie jest wymagane żadne specjalne pozwolenie na ponowne wykorzystanie całości lub części artykułu opublikowanego przez MDPI, w tym rysunków i tabel. W przypadku artykułów opublikowanych na otwartej licencji Creative Common CC BY dowolna część artykułu może być ponownie wykorzystana bez pozwolenia, pod warunkiem, że oryginalny artykuł jest wyraźnie cytowany.

Artykuły fabularne reprezentują najbardziej zaawansowane badania o znaczącym potencjale wywierania dużego wpływu w tej dziedzinie. Artykuły są nadsyłane na indywidualne zaproszenie lub rekomendację redakcji naukowych i przed publikacją podlegają recenzowaniu.

Artykuł może być oryginalnym artykułem badawczym, istotnym nowatorskim badaniem, które często obejmuje kilka technik lub podejść, lub obszernym artykułem przeglądowym ze zwięzłymi i precyzyjnymi aktualizacjami na temat najnowszych postępów w tej dziedzinie, które systematycznie przeglądają najbardziej ekscytujące postępy w nauce literatura. Tego typu artykuł przedstawia perspektywę przyszłych kierunków badań lub możliwych zastosowań.

Artykuły Editor’s Choice oparte są na rekomendacjach redaktorów naukowych czasopism MDPI z całego świata. Redaktorzy wybierają niewielką liczbę artykułów opublikowanych ostatnio w czasopiśmie, które ich zdaniem będą szczególnie interesujące dla autorów lub ważne w tej dziedzinie. Celem jest przedstawienie migawki niektórych z najbardziej ekscytujących prac opublikowanych w różnych obszarach badawczych czasopisma.


Genom wirusa

Chociaż komórki zawierają dwuniciowy DNA dla swojego genomu, wirusy nie ograniczają się do tej formy. Chociaż są dsDNA wirusy, są też wirusy z jednoniciowym DNA (ssDNA), dwuniciowy RNA (dsRNA) i jednoniciowy RNA (ssRNA). W tej ostatniej kategorii ssRNA może mieć sens dodatni (+ssRNA, co oznacza, że ​​może transkrybować wiadomość, taką jak mRNA) lub może mieć negatywny sens (-ssRNA, co wskazuje, że jest komplementarny do mRNA). Niektóre wirusy zaczynają się nawet od jednej formy kwasu nukleinowego w nukleokapsydzie, a następnie przekształcają ją w inną formę podczas replikacji.


Rola glikoprotein flebowirusa we wchodzeniu, powstawaniu i uwalnianiu wirusa

Bunyawirusy to wirusy otoczkowe z trzyczęściowym genomem RNA, które mogą stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia zwierząt i ludzi. Członkowie rodzaju Phlebovirus z rodziny Bunyaviridae są przenoszeni przez komary i kleszcze na ludzi i obejmują wysoce patogenne czynniki, takie jak wirus gorączki doliny Rift (RVFV) i ciężka gorączka z wirusem zespołu małopłytkowości (SFTSV), a także wirusy, które nie powodują choroby w ludzie, jak wirus Uukuniemi (UUKV). Flebowirusy i inne bunyawirusy wykorzystują swoje białka otoczki, Gn i Gc, do wejścia do komórek docelowych i do gromadzenia cząstek potomnych w zakażonych komórkach. Zatem wiązanie Gn i Gc z czynnikami powierzchniowymi komórki sprzyja przyłączaniu i wchłanianiu wirusa do komórek, a ekspozycja na endosomalne niskie pH indukuje sterowaną przez Gc fuzję błon wirusowych i pęcherzykowych. Ponadto Gn i Gc ułatwiają inkorporację wirionów do genomu wirusa poprzez ich domeny wewnątrzkomórkowe, a interakcje Gn i Gc umożliwiają tworzenie wysoce uporządkowanej sieci glikoproteinowej na powierzchni wirionu. Badania przeprowadzone w ostatniej dekadzie dostarczyły ważnych informacji na temat konfiguracji białek Gn i Gc flebowirusa w błonie wirusowej, czynników komórkowych wykorzystywanych przez flebowirusy do wnikania oraz mechanizmów wykorzystywanych przez białka Gc flebowirusa do fuzji błon. Tutaj dokonamy przeglądu naszej wiedzy na temat biogenezy glikoprotein oraz roli białek Gn i Gc w cyklu replikacji flebowirusa.

Słowa kluczowe: Bunyaviridae dołączanie do peptydazy sygnałowej peptydazy sygnałowej flebowirusa flebowirusa.

Figury

Cykl replikacji flebowirusów. (…

Cykl replikacji flebowirusów. ( A ) Komórkowe przyłączanie flebowirusów jest napędzane…

Strategia kodowania i ekspresji…

Strategia kodowania i ekspresji segmentów M flebowirusa. Pokazano segmenty M w antygenomicznym…


Abstrakcyjny

Wirusy ewoluowały, aby wnikać do komórek ze wszystkich trzech domen życia — bakterii, archeonów i eukariontów. Spośród ponad 3600 znanych wirusów setki mogą infekować ludzkie komórki, a większość z nich jest związana z chorobami. Aby uzyskać dostęp do wnętrza komórki, wirusy zwierzęce przyczepiają się do receptorów komórki gospodarza. Postępy w zrozumieniu, w jaki sposób wirusowe białka wejścia oddziałują z receptorami komórki gospodarza i przechodzą zmiany konformacyjne, które prowadzą do wejścia, stwarzają niespotykane dotąd możliwości rozwoju nowych leków i szczepionek.

Prawdopodobnie pierwszą obserwację specyficznego przyłączenia wirusa do komórki dokonał na początku XX wieku d'Herelle 1 . on wyhodował Shigella i obserwował sporadyczne jasne plamy — zlizowane bakterie — na trawniku, w którym narastały bakterie na stałym podłożu agarowym, które nazwał płytkami. Wirusy, które uległy lizie Shigella nazwano bakteriofagami. Korzystając z eksperymentów z kosedymentacją, wykazał, że przyczepienie wirusa do komórki gospodarza jest pierwszym etapem infekcji, a przyczepienie to zachodziło tylko wtedy, gdy wirus został zmieszany z bakteriami podatnymi na wirusa. To wczesne badanie wykazało, że zakres gospodarzy wirusa został określony przez etap przyłączania. Sto lat później zaczynamy rozumieć szczegóły rosnącej liczby interakcji wirus-receptor na poziomie atomowym. Wszystkie wirusy zawierają genomy kwasu nukleinowego (RNA lub DNA), które są zapakowane w białka kodowane przez genom wirusa. Wirusy można podzielić na dwie główne kategorie wirusów otoczkowych, które mają błonę lipidową (otoczkę) pochodzącą z komórki gospodarza i wirusy bezotoczkowe, które nie mają błony. Wirusy z 24 różnych rodzin mogą powodować choroby u ludzi lub są z nimi powiązane (Tabela 1), dlatego ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób różne wirusy rozwiązują problem wnikania do komórek i jak można zahamować ten proces. Niniejszy przegląd podsumowuje ostatnie postępy w zrozumieniu mechanizmów wnikania wirusa na poziomie molekularnym oraz możliwości interwencji terapeutycznej w tych procesach.

Zarówno wirusy bezotoczkowe, jak i otoczkowe mają te same główne etapy i drogi wnikania wirusa — które zaczynają się od przyłączenia do receptorów na powierzchni komórki, a kończą dostarczeniem genomu wirusa do cytoplazmy komórki (ryc. 1). Po związaniu się z receptorami — którymi mogą być białka, węglowodany lub lipidy — wirusy wykorzystują dwie główne drogi dostania się do komórki — endocytarną i nieendocytarną. Droga endocytarna odbywa się zwykle przez transport w pęcherzykach lub jamach pokrytych klatryną, ale stosuje się również jamki niepokryte klatryną, makropinocytozę lub kaweole 2 . Niektóre wirusy mogą indukować internalizację przez endocytozę — na przykład małpi wirus 40 (SV40), który indukuje lokalną polimeryzację aktyny i rekrutację dynamin w miejscu wejścia 3 (ryc. 1). Nieendocytarna droga wejścia obejmuje bezpośrednie przejście przez błonę plazmatyczną przy neutralnym pH (ryc. 1). Wirusy, które wykorzystują drogę nieendocytarną, mogą również wnikać do komórek drogą endocytarną — na przykład ludzki wirus niedoboru odporności typu 1 (HIV-1). Fuzja błony — podstawowy proces komórkowy, który jest niezbędny dla fagocytozy, pinocytozy i ruchu pęcherzykowego — jest podstawowym sposobem wnikania wirusów otoczkowych, które wykorzystują szlak endocytowy lub nieendocytarny. Proces jest regulowany i odbywa się za pośrednictwem białek błonowych, gdy błony znajdują się w bliskiej odległości od siebie. Zarówno w przypadku wirusów otoczkowych, jak i nieotoczkowych, wejście do komórek obejmuje ważne zmiany konformacyjne wirusowych BIAŁEK WEJŚCIOWYCH lub receptorów komórki gospodarza, które są indukowane przez niskie pH endosomalne. Może to nastąpić poprzez penetrację (dla wirusów bezotoczkowych) lub fuzję (dla wirusów z otoczką). Po wejściu do komórki gospodarza wiele wirusów, w tym HIV-1 i SV40, jest transportowanych przez cytoplazmę w postaci kompleksów nukleoproteinowych. Odsłonięte na powierzchni sygnały lokalizacji jądrowej na kompleksie nukleoproteinowym umożliwiają ukierunkowanie i wejście do jądra oraz infekcję niedzielących się komórek.

a | Endocytoza za pośrednictwem klatryny, na przykład adenowirus. Może również wystąpić endocytoza wywołana kaweolami, na przykład SV40. b | Fuzja na błonie komórkowej, na przykład HIV.Fuzja może również zachodzić z wnętrza endosomu, na przykład w przypadku grypy.

Wejście wirusów, takich jak SV40, echowirus 1 (EV1), HIV-1, wirus odry, wirus Ebola i wirus Epsteina-Barra (EBV), może być wzmocnione przez mikrodomeny lipidowe, znane jako LIPIDOWE RAFTS 4,5 . Inne wirusy, w tym grypa, mogą wykorzystywać tratwy lipidowe jako platformę, na której można skoncentrować wystarczającą liczbę cząsteczek wirusa w wirionach w celu skutecznego wyjścia z jednej komórki i wejścia do innej komórki 6 . Jednak fuzja wirusa Semliki Forest (SFV) lub wirusa Sindbis (SIN) z LIPOSOMAMI nie wymaga tratw, a ich obecność może hamować fuzję błon7. Pozostaje do ustalenia, czy tratwy biorą udział w wnikaniu do komórek zakaźnych SFV i SIN8.

Niektóre wirusy wnikają do komórek poprzez bezpośredni kontakt między komórkami, wykorzystując struktury utworzone przez spolaryzowany cytoszkielet, cząsteczki adhezyjne i białka wirusowe na styku zakażonej komórki, co jest znane jako „synapsa wirusologiczna” 9 . Bezpośrednie przenoszenie wirusów z komórki na komórkę w tym procesie — na przykład retrowirusy (takie jak ludzki wirus chłoniaka i białaczki T-komórkowej typu 1 (HTLV-1) i HIV-1), herpeswirusy (takie jak wirus opryszczki zwykłej (HSV) ) i wirus ospy wietrznej i półpaśca) oraz wirusy ospy (takie jak wirus krowianki) — jest słabo poznany. W wielu przypadkach nie jest jasne, czy transmisja z komórki do komórki tą drogą obejmuje fuzję lub penetrację błony, czy też bezpośrednie przeniesienie wirusa przez połączenia komórkowe. Wydajna i szybka transmisja z komórki do komórki niektórych wirusów, takich jak HIV-1, może alternatywnie odbywać się za pośrednictwem wirionów, które pączkują lub właśnie zostały uwolnione do przestrzeni między ściśle przylegającymi do siebie oddziałującymi komórkami lub przez fuzję komórka-komórka . Transmisja z komórki do komórki może chronić wirusy przed działaniem układu odpornościowego i może być ważną drogą transmisji in vivo.

Wirusy, takie jak HIV-1 i wirus polio, mogą wnikać do komórek i opuszczać je bez przekraczania błon w procesie znanym jako transcytoza10. Transcytoza — transport pęcherzykowy z jednej strony komórki do drugiej — jest wykorzystywany przez organizmy wielokomórkowe do selektywnego przenoszenia materiału (zwykle makrocząsteczek) przez komórki między dwoma środowiskami bez jego modyfikowania. Wirusy przywłaszczyły sobie ten mechanizm, przekraczając barierę komórek nabłonka i infekując komórki leżące pod nią.

Kinetyka i skuteczność wnikania różni się znacznie między wirusami z różnych rodzin, między wirusami w rodzinie, między wirusami w obrębie rodzaju, a nawet między izolatami tego samego gatunku. Niektóre wirusy, takie jak serotyp 2 wirusa związanego z adenowirusem (AAV-2), SFV i grypa, mogą przechodzić przez błony endosomalne bardzo szybko (w ciągu kilku sekund), a skuteczność wnikania może wynosić nawet 50% (co oznacza, że ​​50% dołączonych wirusów przedostaje się do komórek). Pojedyncze wiriony AAV-2 mogą przechodzić przez błony w czasie krótszym niż sekunda11, a poszczególne wiriony grypy przechodzą przez błony w ciągu jednej lub kilku sekund12,13. Innym wirusom, takim jak HIV-1, wnikanie do komórek zajmuje jedną lub więcej minut, a skuteczność wnikania jest słaba w porównaniu z AAV-2 — często zaledwie 0,1% (odnośniki 14,15). Kinetyka i wydajność wnikania wirusa może być związana ze strukturą wirusa i wydaje się, że najlepszą kinetykę i skuteczność wnikania obserwuje się dla wirusów, które wykorzystują niskie pH jako wyzwalacz wnikania i mają spłaszczone struktury — takie jak SFV. SFV związany z komórkami może łączyć się w ciągu kilku sekund z wydajnością 80% (odn. 16). Skład i struktura lipidów błonowych również wpływają na kinetykę i skuteczność wnikania wirusa.

Zarówno wirusy bezotoczkowe, jak i otoczkowe mogą wykorzystywać energię STANÓW PRZERZUTOWANYCH w białkach wejścia wirusa do eksponowania sekwencji hydrofobowych 17,18, które mogą destabilizować błony komórek gospodarza. Jednak później powstawanie różnych związków pośrednich prowadzi do powstania porów błonowych (w przypadku wirusów bezotoczkowych) lub porów fuzji błonowych (w przypadku wirusów otoczkowych) (ryc. 1). Często zmiany konformacyjne w pojedynczym białku wirusa mogą pośredniczyć w fuzji błon. Wirusy otoczkowe mogą łączyć się z błoną plazmatyczną lub z wnętrza endosomu. Wnikanie i wnikanie wirusów bezotoczkowych może przypominać wnikanie toksyn, takich jak toksyna wąglikowa19. Wejście wirusów otoczkowych wykazuje podobieństwa z procesami fuzji wewnątrzkomórkowej, takimi jak egzocytoza20.

Struktura wirusa i rozpoznawanie receptorów

Ewolucja wirusa doprowadziła do powstania kilku struktur powierzchniowych rozpoznających receptor, które często mają występy (kolce) o długości około 10 nm lub dłuższe, tworzone przez białka wejściowe — na przykład koronawirusy (ryc. 2d) i AAV (ryc. 2b) — lub kaniony — na przykład pikornawirusy ludzkiego rinowirusa 14 (HRV14) 21 i poliowirusa 22 (ryc. 2a). Wirusy bezotoczkowe są często małe i stabilne i mogą tworzyć kryształy, które ulegają dyfrakcji do dobrej rozdzielczości, więc struktury stosunkowo dużej liczby przedstawicieli różnych rodzin wirusów w tej grupie zostały rozwiązane za pomocą krystalografii rentgenowskiej do wysokiej rozdzielczości — zazwyczaj około 2 Å. W przeciwieństwie do tego, opublikowano tylko kilka struktur wirusów z całą otoczką — na przykład SFV 23 (ryc. 2c) i wirusa dengi 24 — które zostały rozwiązane do rozdzielczości nie większej niż 9 Å za pomocą mikroskopii krioelektronowej.

a | Struktura cząsteczki wirusa polio 160S. Reprodukowano za zgodą sygn. 106 © (2000) Amerykańskie Towarzystwo Mikrobiologiczne. b | Topologia powierzchni wirusa związanego z adenowirusem 2. Wystające kolce mają kolor biały. Reprodukowano za zgodą sygn. 105 © (2002) Narodowe Akademie Nauk, USA. C | Struktura wirusa Semliki Forest. Schemat kolorów odzwierciedla promieniową odległość od środka wirionu, rosnącą od niebieskiego do czerwonego. Reprodukowano za zgodą sygn. 23 © (2000) Elsevier Nauka. D | Struktura koronawirusa zespołu ostrej ostrej niewydolności oddechowej (SARS). Cząstka koronawirusa ma występy powierzchni w kształcie maczug — znane jako kolce. Adeno-associated virus 2 i cząsteczki wirusa Semliki Forest (nie w skali) są porównywalne pod względem wielkości do wirusa polio. Reprodukowano za zgodą sygn. 107 © (2003) Massachusetts Medical Society.

Struktura wirusowych białek wejścia. Białka wejścia związane z wirionem to zazwyczaj glikozylowane oligomery — na przykład homodimeryczne białko E wirusa kleszczowego zapalenia mózgu (TBE), homotrimeryczne włókno adenowirusa i hemaglutynina grypy (HA) (ryc. 3). BIAŁKA PRZYŁĄCZENIA niektórych wirusów — na przykład adenowirusów i retrowirusów — prawdopodobnie nie będą w istotny sposób oddziaływać ze sobą, podczas gdy białka wejścia innych wirusów — w tym alfawirusów, takich jak SFV — tworzą heterodimery z innymi białkami i wchodzą ze sobą w tworzą sieć oddziałujących białek (ryc. 2c). Cały CAPSID wielu wirusów bezotoczkowych — na przykład pikornawirusów ludzkiego rinowirusa 14 (HRV14) 21 i poliowirusa 22 (ryc. 2a) — jest tworzony przez sieć oddziałujących białek, które biorą udział w wejściu.

a | Śledzenie wstęgowe białka przyłączającego reowirusa σ1. Reprodukowano za zgodą sygn. 108 © (2003) Wiley. b | Śledzenie wstążki włókna adenowirusowego. Reprodukowano za zgodą sygn. 22 © (1985) Amerykańskie Stowarzyszenie Nauk. Oba białka przyłączania reowirusa σ1 (a) i błonnik adenowirusowy (b) są homotrimerami.Trzy monomery w każdym trimerze są pokazane w kolorze czerwonym, pomarańczowym i niebieskim. Oba białka mają morfologię głowy i ogona, z potrójną domeną spiralną β tworzącą ogon i ośmioniciową domeną kanapkową tworzącą głowę. C | Rozszczepiony trimer hemaglutyniny grypy 26 . Reprodukowano za zgodą sygn. 38 © (2000) Przeglądy roczne. D | Model struktury białka F wirusa syncytium nabłonka oddechowego (RSV-F), który opiera się na homologii sekwencji aminokwasowej ze strukturą białka F wirusa choroby Newcastle27. Reprodukowano za zgodą sygn. 110 © (2003) Elsevier Nauka.

Topologie wirusowych białek wejścia różnią się od tych, które tworzą kolce i które składają się z łodygi i kulistej głowy (ryc. 3) — na przykład reowirusy, adenowirusy, ortomiksowirusy i paramyksowirusy — do tych, które tworzą stosunkowo „płaskie” struktury, na przykład, alfawirusy (rodzina togaviridae) (ryc. 2c). Podobieństwo między topologiami bezotoczkowych białek przyłączających reowirusa i adenowirusa rozciąga się na ich trójwymiarowe struktury, mimo że sekwencje aminokwasowe tych dwóch białek nie mają żadnego podobieństwa sekwencji 25 (fig. 3a, b). Podobieństwo struktur 3D wraz z zachowaniem funkcji wskazuje na wspólnego przodka tych białek, ale nie wyklucza zbieżnej ewolucji. Ogólne podobieństwa między topologiami bezotoczkowych białek przyłączających reowirusa i adenowirusa, a także między topologiami GLIKOPROTEIN W KOPERTACH (Envs) z wirusów otoczkowych, takich jak wirus grypy HA 26 i białko fuzyjne wirusa syncytialnego układu oddechowego (RSV). przewidziano na podstawie podobieństwa sekwencji z homologicznym białkiem fuzyjnym wirusa choroby Newcastle (NDV)27), szczególnie ze względu na brak identyczności sekwencji aminokwasowej między tymi białkami (Fig. 3). Jednak łodygi białek przyłączeniowych reowirusa i adenowirusa są stabilizowane przez potrójne β-spirale, podczas gdy łodygi HA wirusa grypy i białka F wirusa syncytialnego układu oddechowego są stabilizowane przez α-helikalne zwoje, co wskazuje, że te wirusy mają różnych przodków. Struktury białek E1 flawiwirusa otoczkowego z TBE 28 i wirusa dengi 29 oraz otoczkowego białka E1 alfawirusa SFV 30 są do siebie podobne, co w połączeniu z podobnymi funkcjami może wskazywać na istnienie wspólnego przodka białek wejścia flawiwirusy i alfawirusy 30 . Białka wejścia wirusa podzielono na dwie klasy, które zależą od kilku kryteriów, w tym mechanizmu działania, tego, czy białko wejścia jest rozszczepione i czy białko wejścia jest skompleksowane z innymi białkami wirusa. Env, które zawierają zwinięte spirale, takie jak HA grypy, białko fuzyjne F paramyksowirusa i glikoproteina 160 HIV (gp160), oznaczono jako białka fuzyjne klasy I BIAŁKA FUZYJNE, a Envs alfawirusów i flawiwirusów oznaczono jako białka fuzyjne klasy II30,31.

Białka wejścia wirusa mają różne sekwencje aminokwasowe, ale wiele z tych, dla których struktura została rozwiązana, zawiera podobne motywy strukturalne 3D — chociaż ogólna topologia może być inna. Jest to szczególnie godne uwagi w przypadku wirusów bezotoczkowych białka wirusowe, które są wystawione na działanie środowiska i rozpoznają cząsteczki receptora z kilku wirusów roślinnych, owadzich i ssaczych, zawierają tę samą podstawową strukturę rdzenia, która składa się z 8-niciowej beczki β z galaretką -rolka motyw 18 . Chociaż rozwiązano tylko kilka struktur Env, wydaje się, że do rozpoznawania komórek gospodarza mogą one wykorzystywać podobne rodzaje motywów strukturalnych jak wirusy bezotoczkowe. Kulista głowa najlepiej scharakteryzowanego wirusa Env, który pośredniczy w wejściu — HA ortomyksowirusa grypy — zawiera strukturę typu β-beczki 26 (ryc. 3). Głowica białka NDV F zawiera domenę β-kanapki typu immunoglobuliny i wysoce skręconą domenę β-kartki32. Fragmenty dwóch innych Env — glikoproteina D 33 HSV i domena wiążąca receptor wirusa białaczki mysiej Friend (Fr-MLV) 34 — również zawierają struktury β-beczki podobne do fałdu podobnego do immunoglobuliny. Analiza tej ograniczonej liczby struktur wskazuje, że wirusy używają konserwatywnych struktur β-kartek połączonych zmiennymi pętlami, które mogą umożliwić szybką adaptację do nowych receptorów. Pozostałe trzy rentgenowskie struktury krystaliczne Env z domenami wiążącymi receptor w stanie niezwiązanym to rozpuszczalne fragmenty głównych Env flawiwirusów TBE 28 i wirusa dengi 29 oraz fragment E1 z SFV 30, które zawierają głównie β- nici. Większość z tych nici β jest upakowanych w arkuszach, w tym sześcioniciowej beczułki β w drugiej domenie i podobnego do immunoglobuliny β-beczki w trzeciej domenie, co może być ważne dla wiązania z receptorami komórkowymi.

Rozpoznawanie receptorów wirusa na komórkach gospodarza. Chociaż RECEPTORY WIRUSOWE mają różne sekwencje, struktury i funkcje komórkowe35,36, preferowane są cząsteczki, które są zaangażowane w adhezję i rozpoznawanie komórek przez odwracalne, wielowartościowe oddziaływania determinowane AVIDITY. Wirusy mogły ewoluować, aby wiązać się z licznymi receptorami komórkowymi lub wiązać się z receptorami komórkowymi, które mają stosunkowo niskie powinowactwo do swoich naturalnych ligandów z wysokim powinowactwem 37 lub wiązać się z receptorami, które mają obie te cechy (Tabela 2).

Interakcje rozpoznawania receptorów różnych wirusów — a nawet różnych izolatów tego samego wirusa — mogą się znacznie różnić. Zazwyczaj interakcje wiązania o niskim powinowactwie (μM–mM) między wirusowymi białkami przyłączającymi i ich pokrewnymi receptorami obejmują niewielki obszar interakcji między wirusowymi i komórkowymi receptorami i nie prowadzą do zmian konformacyjnych w białkach wejścia. Na przykład wiązanie wirusa grypy HA i SV40 z kwasem sialowym38. Oddziaływania o wysokim powinowactwie (nM-pM) z receptorami wirusowymi obejmują duży obszar oddziaływania (około 10 nm2) między receptorami wirusowymi i komórkowymi i często obejmują duże zmiany konformacyjne. Na przykład, wiązanie gp120 HIV-1 z CD4 i jednym z KO-RECEPTORÓW CCR5 lub CXCR4, a wirusa polio z CD155, oba prowadzą do zmian konformacyjnych18,39. Jedynym wyjątkiem jest wiązanie z wysokim powinowactwem włókna adenowirusowego do receptora adenowirusowego wirusa Coxsackie (CAR), które nie powoduje znaczących zmian konformacyjnych (ryc. 4).

a | Reprezentacja powierzchni molekularnej interfejsu między adenowirusem 12 (Ad12) guzkiem i receptorem D1 wirusa Coxsackie-adenowirusa (CAR D1). Rysunek przedstawia dwa sąsiednie monomery z pokrętłem Ad12, oglądane na granicy między cząsteczkami Ad12 i CAR D1 i pokolorowane na skali od żółtego (kontakt z CAR D1) do czerwonego (brak kontaktu z CAR D1). Atomy w kontakcie z CAR D1 są wspólne dla dwóch monomerów Ad12. Od nr ref. 111 © (1999) Amerykańskie Stowarzyszenie Nauk. b | Powierzchnia styku receptora HIV-1 gp120 i CD4. Powierzchnia gp120 jest pokazana na czerwono, a powierzchnia w odległości 3,5 Å od receptora CD4 (odległość od powierzchni do środka atomu) jest pokazana na żółto. Od nr ref. 39 © (1998) Nature, Macmillan Magazines. C | Interakcja rinowirusa i wirusa polio z ich receptorami. Porównanie wiązania wirusa polio z jego receptorem CD155 i wiązania rinowirusa z jego receptorem ICAM-1. Rysunek przedstawia gęstość elektronową cząsteczki CD155 związanej z wirusem polio (zielony), powierzchnię cząsteczki wirusa polio (żółty), w tym kanion, oraz cząsteczki IC1 związanej z rinowirusem (czerwony). W celu wygenerowania figury nałożono na siebie struktury wirusa polio i rinowirusa. Reprodukowano za zgodą sygn. 112 © (2000) Oxford University Press. D | Zmiana konformacyjna fragmentu rozpuszczalnej glikoproteiny D (gD285). Lewy panel przedstawia fragment gD285 w kompleksie z mediatorem wejścia wirusa opryszczki A (HveA). Część aminokońcowa spinki do włosów wiążącej HveA (czerwona) może oddziaływać z resztami 224-240 α-helisy gD285 (biała). Prawy panel pokazuje niezligandowaną gD285. Od nr ref. 33 © (2003) Amerykańskie Towarzystwo Mikrobiologiczne.

Miejsce wiązania receptora o wysokim powinowactwie może być zlokalizowane w głębokiej szczelinie (lub kanionie) w białku wirusowym, takim jak w pikornawirusach, lub może zawierać pętle, wnęki i kanały, takie jak guzek adenowirusa i gp120 HIV (ryc. 4). Raczej nietypowo, miejsce wiązania receptora HveA na glikoproteinie D HSV-1 znajduje się na przedłużeniu końca aminowego na jednej krawędzi cząsteczki glikoproteiny D, a nie jest złożone z wielu części sekwencji glikoproteiny D, jak w przypadku typowej powierzchni wiążącej lub kieszeń na wiązanie. Podlega zmianom konformacyjnym podczas wiązania z receptorem33. Nie ma korelacji między strukturą struktury białka wejścia wirusa a strukturą receptora komórkowego. Wirusy z tej samej rodziny, takie jak retrowirusy, mogą wiązać się z różnymi receptorami komórkowymi, a ta sama cząsteczka komórkowa, na przykład kwas sialowy, może służyć jako receptor dla kilku różnych wirusów.

Zmiany konformacyjne, które są indukowane przez interakcje z jednym receptorem, mogą być wymagane do odsłonięcia miejsca wiązania dla innego receptora, na przykład interakcja między CD4 i gp120 indukuje ekspozycję miejsca wiązania o wysokim powinowactwie do koreceptora (zazwyczaj CCR5 lub CXCR4) na HIV-1 gp120. W tym przypadku CD4 służy jako receptor „przyczepiający”, który zapewnia specyficzne wiązanie z komórkami z ekspresją CD4, a koreceptor służy jako receptor „fuzyjny”, który indukuje zmiany konformacyjne, które prowadzą do ekspozycji sekwencji fuzogennych. W niektórych szczepach HIV-1 koreceptory mogą pośredniczyć zarówno w przyłączaniu, jak i fuzji przy braku CD4. Wejście może być również zainicjowane przez wiązanie się z receptorem o niskim powinowactwie, takim jak siarczan heparyny, po którym następują interakcje o wyższym powinowactwie. Rola wielu receptorów w wejściu pozostaje nierozwiązana lub kontrowersyjna. Wydaje się, że wnikanie do komórek poprzez interakcje z więcej niż jednym receptorem jest szeroko wykorzystywane przez wirusy, zwłaszcza w przypadku infekcji określonych typów komórek in vivo. W przypadku braku określonego receptora komórkowego, dla niektórych wirusów zidentyfikowano również ALTERNATYWNE RECEPTORY WIRUSOWE. Na przykład galaktozyloceramid 40 i jego siarczanowana pochodna (sulfatyd) mogą wspierać infekcje HIV-1 niskiego poziomu w niektórych liniach komórkowych CD4-ujemnych, chociaż role takich alternatywnych receptorów in vivo pozostają nieznane.

Chociaż liczba zidentyfikowanych receptorów dla ludzkich wirusów gwałtownie wzrosła w ciągu ostatnich dwóch dekad 41,42,43,44,45,46, większość receptorów wirusów pozostaje niescharakteryzowana, a istnieje tylko kilka struktur rentgenowskich lub mikroskopii krioelektronowej. białka wejściowe w kompleksie z receptorami (ryc. 4). Identyfikacja nowych receptorów jest ważna dla zrozumienia tropizmu wirusów, patogeniczności i mechanizmów wnikania. Niedawno, zaledwie kilka miesięcy po odkryciu wirusa, zidentyfikowano receptor koronawirusa ciężkiego ostrego zespołu oddechowego (SARS-CoV) — enzym konwertujący angiotensynę 2 (ACE2), a domena wiążąca receptor została zlokalizowana reszt kwasowych 303-537 białka wejściowego SARS-CoV48.

Na funkcję receptora wirusa ma wpływ organizacja błony. Tratwy lipidowe były intensywnie badane, aby określić jakąkolwiek możliwą rolę we wnikaniu wirusa 5 . Chociaż tratwy są dobrze scharakteryzowane, ich rola we wnikaniu wirusa jest kontrowersyjna. Badania nad wnikaniem wirusa HIV-1 ilustrują kontrowersje, które wciąż istnieją w odniesieniu do roli tratw we wnikaniu wirusa. Łącznie wyczerpanie cholesterolu i zahamowanie syntezy glikosfingolipidów zmniejszają wydajność fuzji błon za pośrednictwem wirusa HIV-1 Env – zazwyczaj około dwukrotnie – co może wskazywać na wpływ na fuzję błon z powodu naruszenia integralności tratwy 5 . Glikosfingolipidy Gb3 i GM3 będące składnikiem tratwy wydają się oddziaływać z gp120 w obecności CD4, co może również wskazywać, że tratwy są zaangażowane w wejście HIV-149. Jednak ostatnie dane wskazują, że zakażenie HIV-1 nie zależy od obecności CD4 i CCR5 w tratwach i zaproponowano, że cholesterol moduluje wnikanie HIV-1 przez niezależny mechanizm, być może związany z łączeniem się błon lub modulacją koreceptora oprawa 50 . Chociaż dokładna rola raftów w komórkach gospodarza z ekspresją receptora jest kontrowersyjna, ostatnie eksperymenty wyraźnie wykazały znaczenie raftów dla fuzji błon poprzez grupowanie wystarczającej liczby cząsteczek HA grypy w raftach o średnicy 200-280 nm6. Wydaje się więc, że zarówno w komórkach z ekspresją receptora, jak i komórek z ekspresją Env, funkcja raftów polega głównie na zwiększeniu lokalnych stężeń cząsteczek, które biorą udział w wejściu. Glikosfingolipidy mogą nie tylko stanowić podstawę strukturalną tworzenia tratw, ale mogą również oddziaływać bezpośrednio z białkami wejścia wirusa i cząsteczkami receptora komórkowego.

Zmiany konformacyjne białek wejścia

Po rozpoznaniu receptora, wirusowe białka wejścia przechodzą wyraźne zmiany konformacyjne, które prowadzą do zakończenia procesu wejścia. Jedna z hipotez głosi, że białka wejścia wielu wirusów, w tym wirusa polio, grypy, HIV, TBE i SFV, są w metastabilnym stanie wysokoenergetycznym17,18. Jednak ostatnie pomiary różnicowej kalorymetrii skaningowej wykazały, że rozwijanie HA grypy w obojętnym pH jest procesem endotermicznym, co może wskazywać, że nie znajduje się w metastabilnym stanie wysokoenergetycznym51,52. Zgodnie z hipotezą stanu metastabilnego, wiązanie receptora lub zmiana pH (lub prawdopodobnie oba zdarzenia 53,54, ale ta możliwość jest dyskutowana55) może zapewnić energię aktywacji, która jest wymagana do pokonania barier energetycznych dla białka wejścia wirusa do osiągnięcia stabilny, korzystny energetycznie stan. Energia przejścia do tego stanu jest wykorzystywana do uzewnętrzniania sekwencji z wewnętrznych części białek wejściowych, które mogą destabilizować błony. Przemiana strukturalna białka wnikania wirusa, a następnie działanie zewnętrznej sekwencji destabilizującej błonę indukuje tworzenie porów błony i porów fuzyjnych błony.

Wirusy otoczkowe: klasy I, klasy II oraz niesklasyfikowane białka fuzyjne. Prototypowym białkiem fuzyjnym klasy I jest HA wirusa grypy. Być może najlepiej scharakteryzowanymi półproduktami fuzyjnymi są spiralne zwoje, które są tworzone przez fragmenty białek fuzyjnych reprezentatywnych ortomykso-, paramykso-, retro-, filo- i koronawirusów38,56,57. Uważa się, że te struktury reprezentują najniższy stan energetyczny, który jest osiągany po serii zmian konformacyjnych indukowanych przez wiązanie receptora lub niskie pH. Oprócz tworzenia skręconych zwojów podczas fuzji, Env z wielu z tych wirusów dojrzewają przez proteolityczne rozszczepienie białek prekursorowych, aby uzyskać zakotwiczone w błonie podjednostki, które zawierają N-końcowe peptydy fuzyjne, ale niektóre koronawirusy, w tym SARS-CoV, nie są rozszczepiane i pozostają trimeryczne podczas całego procesu stapiania 30,31 . Podobna, ale czteroniciowa, zwinięta cewka bierze udział w wielu procesach wewnątrzkomórkowej fuzji, które obejmują fuzję pęcherzyków synaptycznych20. Chociaż tworzenie zwojów jest nieodwracalne, obejmuje pewne etapy odwracalne — na przykład w przypadku grypy HA58. Szczegóły molekularne szlaku prowadzącego do powstania tych struktur nie są w pełni zrozumiałe, ale obejmują kilka związków pośrednich, które można rozróżnić na podstawie pomiarów kinetycznych i analizy strukturalnej 56,59 (ryc. 5). Symulacje dynamiki molekularnej przejść konformacyjnych HA grypy, które są indukowane zmianą pH z obojętnego na niskie, mogą wskazywać, że całkowita dysocjacja domen globularnych białek HA może odsłonić peptydy fuzyjne i przeorientować peptydy w kierunku celu membrana, co jest zgodne z hipotezą zmiany konformacyjnej z obciążeniem sprężynowym 60 .

a | Schematyczne przedstawienie działającego modelu fuzji błony wirusowej za pośrednictwem białek fuzyjnych klasy I. Jako przykład przedstawiono wirus grypy, który jest internalizowany do endosomu. W natywnym stanie białka fuzyjnego — będącego trimerem — większość podjednostki powierzchniowej (zielona) jest odsłonięta. Część podjednostki transbłonowej, w tym peptyd fuzyjny, nie jest eksponowana. W następstwie warunków aktywujących fuzję zachodzą zmiany konformacyjne, aby „uwolnić” peptyd fuzyjny (czerwony) z jego wcześniej nieeksponowanej lokalizacji. W przypadku grypy HA odbywa się to dzięki mechanizmowi sprężynowemu. Półprodukt „spinka do włosów” obejmuje dwie błony — z domeną transbłonową umieszczoną w błonie wirusowej, a peptyd fuzyjny wstawiony do błony komórki gospodarza. Półprodukt sprzed spinki do włosów tworzy trymer spinek do włosów i następuje fuzja błon, co prowadzi do tworzenia porów i uwalniania genomu wirusa do cytoplazmy. Zmodyfikowano za zgodą ref. 56 © (2001) Przeglądy roczne. b | Zmiany konformacyjne wirusowych białek fuzyjnych klasy II i wejścia. Struktura fragmentów glikoproteiny fuzyjnej klasy II (E) z wirusa dengi29. Łańcuch polipeptydowy zaczyna się w domenie centralnej (domena I, czerwona), która jest ośmioniciową beczką β o topologii góra-dół. Dwie długie insercje między nićmi w domenie centralnej tworzą domenę dimeryzacji (domena II, żółta). Domena C-końcowa (domena III, niebieska) jest antyrównoległą β-beczką o topologii podobnej do immunoglobuliny, która jest stabilizowana trzema mostkami dwusiarczkowymi. Definicja domeny jest również wyróżniona na sekwencji peptydu (u góry). Podczas wejścia struktura oligomeryczna ulega reorganizacji. Pokazano konfigurację glikoprotein wirusa dengi na powierzchni wirionu przy pH obojętnym oraz proponowaną konfigurację przy niskim pH. Glikoproteiny E są pokazane jako żółte cylindry, a peptyd fuzyjny jest zielony. Powielono z Refs 24,29 © (2002) Elsevier (2003) National Academies of Sciences.

Białka fuzyjne klasy II nie są cięte proteolitycznie i zawierają raczej wewnętrzne niż N-końcowe peptydy fuzyjne30,31. Są one syntetyzowane jako kompleks z drugą glikoproteiną błonową, a aktywacja potencjału fuzogennego białek fuzyjnych klasy II obejmuje rozszczepienie tego białka pomocniczego. Krystalografia rentgenowska trzech białek fuzyjnych klasy II — białek E wirusa TBE i wirusa dengi oraz białka E1 wirusa SFV — wykazała wspólne fałdowanie tych białek, które jest strukturalnie niepowiązane z białkami fuzyjnymi wirusa klasy I. Białka fuzyjne klasy II fałdują się jak heterodimery z glikoproteiną towarzyszącą (opiekuńczą) — na przykład pE2 z pE1 w alfawirusach i prM z pE w flawiwirusach — i tworzą sieć białkową na powierzchni wirusa. Fuzogenne zmiany konformacyjne prowadzą do odwracalnej dysocjacji dimerów w celu uwolnienia monomerów, po której następuje nieodwracalna reasocjacja w stabilne homotrimery w obecności błon (ryc. 5).Chociaż alfawirusy SFV i SIN wymagają składników błonowych cholesterolu i sfingolipidów do wiązania i inicjacji zmian konformacyjnych, flawiwirus TBE nie wymaga tych składników błonowych — ale wiązanie z błonami docelowymi i trimeryzacja białka E TBE może obejmować interakcje z cholesterolem 61 .

W przeciwieństwie do białek fuzyjnych klasy I i klasy II, zmiany konformacyjne białek G wirusa wścieklizny i wirusa pęcherzykowego zapalenia jamy ustnej (VSV) (rodzina rhabdoviridae), które są indukowane przez niskie pH, są odwracalne, co wskazuje, że niskie pH nie wyzwala przejście przez wysokoenergetyczny stan pośredni 62,63 . Jednak interakcje z błonami mogą wywoływać nieodwracalne zmiany konformacyjne. Zarówno VSV, jak i wirus wścieklizny mogą łączyć się z czystymi pęcherzykami lipidowymi, chociaż żaden z wirusów nie wymaga żadnych specyficznych lipidów do fuzji. Przejście pomiędzy stanami równowagi białek wejścia może dostarczyć wolną energię do pokonania bariery fuzji błonowej, ale utworzenie miejsca fuzji może wymagać współdziałania o wiele większej liczby trimerów niż 5–6, które zwykle ocenia się jako zaangażowane 64 . Białka G rabdowirusów mają kilka cech wspólnych z białkami fuzyjnymi klasy I (na przykład mają wewnętrzny peptyd fuzyjny i nie są skompleksowane z innymi białkami na powierzchni wirionu) i białkami fuzyjnymi klasy II (na przykład nie są cięte i nie mają sekwencji heptad, które przewidują zwinięte cewki). Rentgenowska struktura krystaliczna białka G rabdowirusa nie została wyjaśniona i dopiero okaże się, czy stanie się on członkiem-założycielem nowej rodziny białek fuzyjnych klasy III.

Wirusy otoczkowe: fuzja błon. Ważną rolą zmian konformacyjnych, którym podlegają wszystkie klasy białek fuzyjnych, jest pokonywanie barier energetycznych w celu umożliwienia destabilizacji błony i tworzenia porów fuzyjnych. Szacuje się, że bariera energetyczna dla fuzji VSV z komórką wynosi około 42 kcal mol-1 (Odn. 65). W przypadku modelowych dwuwarstw lipidowych bezbiałkowych energie aktywacji są porównywalne — szacunkowe wartości 37, 27 i 22 kcal mol-1 zostały zgłoszone dla tworzenia odwracalnego pierwszego związku pośredniego, jego konwersji do drugiego, półstabilnego związku pośredniego i nieodwracalnej fuzji -tworzenie porów, odpowiednio 66, co wskazuje, że podstawowe mechanizmy molekularne fuzji wirusowej mogą obejmować podobne przegrupowania molekularne lipidów do tych obserwowanych w fuzji modelowych błon lipidowych.

Nie jest jasne, w jaki sposób energia uwalniana przez zmiany konformacyjne białka wirusowego jest wykorzystywana do pokonania barier energetycznych fuzji błon. W przypadku białek fuzyjnych klasy I stwierdzono niedawno, że tworzenie wiązek o sześciu helisach stabilizuje tworzenie porów fuzyjnych67. Sprężynowa zmiana konformacyjna 68 (ryc. 5) jest wymagana, ale może nie być wystarczająca dla fuzji za pośrednictwem HA, a przejście do poru fuzyjnego błony może częściowo zależeć od późniejszego działania peptydu fuzyjnego HA i domena transbłonowa 69 . W przypadku białek fuzyjnych klasy II zaproponowano, że zmiany konformacyjne wywołane pH powodują wstawienie β-beczek białka klasy II do błony gospodarza, co z kolei prowadzi do tworzenia porów fuzyjnych24. Wydaje się, że gdy zmiany konformacyjne białek wirusa dostarczyły wystarczającej energii, aby umożliwić ścisłe przyleganie do błony (mniej niż 1 nm) i destabilizację, tworzenie porów fuzyjnych może przebiegać przez półprodukty, łodygi i przepony hemifuzyjne, które mogą być wspólne dla wszystkich znanych wirusów. procesy fuzji membran 70,71 . Dane uzyskane dla bakulowirusa gp64 są zgodne z tą hipotezą72.

Zasugerowano szereg modeli tworzenia porów fuzyjnych przez kompleksy lipidowo-białkowe52,70. Aby zapewnić przeniesienie kompleksu nukleoproteiny wirusa, który zazwyczaj jest stabilny w roztworze, wydaje się, że wewnętrzna wyściółka porów fuzyjnych musi być hydrofilowa. Tworzenie porów fuzyjnych wymaga minimalnej liczby (5-6) oligomerycznych białek wejścia wirusa do utworzenia supramolekularnego kompleksu lipid-białko. Jest to proces dynamiczny, a małe pory mogą się odwracalnie otwierać i zamykać. Modele tworzenia porów przez fuzję opierają się głównie na fuzji, w której pośredniczy HA wirusa grypy, ale mogą okazać się ogólnie słuszne. Powiększenie porów fuzyjnych, które umożliwiają przeniesienie genomu do komórki, odbywa się w nieznanym mechanizmie.

Wirusy bezotoczkowe: przenikanie przez błonę. Mechanizm przenikania wirusów bezotoczkowych pozostaje słabo poznany, chociaż są one stosunkowo małe i proste w budowie 18 . Fuzję bardziej złożonych wirusów otoczkowych można lepiej zrozumieć dzięki podobieństwom między wirusami otoczkowymi a komórkami — oba są otoczone błonami, a ich fuzja niekoniecznie wymaga znaczącej reorganizacji wirusowego kompleksu nukleoproteinowego. W przeciwieństwie do tego, albo cały wirus bezotoczkowy musi przejść przez błonę, albo musi przejść ważne zmiany konformacyjne i przenieść genom przez błonę. W tym drugim przypadku energia stanu metastabilnego musi być wykorzystana nie tylko do destabilizacji błony komórkowej, ale także do reorganizacji kompleksu nukleoproteinowego, tak aby genom mógł zostać uwolniony przez zdestabilizowaną błonę przez pory lub inne struktury. Chociaż struktury kilku kluczowych związków pośrednich w zmianach konformacyjnych wirusowych białek wejścia zostały już rozwiązane do rozdzielczości atomowej, jasne jest, że pozostało wiele do nauczenia się ze względu na trudności związane z badaniem szybkich zmian konformacyjnych jedynie kilka cząsteczek każdego wirionu na tle dużej liczby cząsteczek powierzchniowych na wirionie, które nie ulegają zmianom strukturalnym.

Białka wejściowe i patogeneza

Białka wirusowe mogą destabilizować nie tylko plazmę i błony endosomalne podczas wnikania, ale mogą również destabilizować inne błony wewnątrz komórek, do których białko znajduje się w pobliżu, jeśli istnieje odpowiedni wyzwalacz, taki jak receptor, niskie pH lub niskie stężenie wapnia. Na przykład takie warunki powstają podczas transportu białek wirusowych po syntezie w komórce gospodarza w kwaśnych pęcherzykach aparatu Golgiego. Wydaje się, że wirusy opracowały strategie radzenia sobie z tym problemem. Na przykład białko G rabdowirusów, takich jak wścieklizna i VSV, może występować w natywnych, aktywowanych i nieaktywnych konformacjach. Zaproponowano, że stan nieaktywny pomaga uniknąć fuzji błonowej podczas transportu białka G73. Jednak wirus HIV-1 Env może indukować lizę komórek po interakcji z receptorami — prawdopodobnie poprzez przerwanie ważnych błon wewnątrzkomórkowych — więc metody radzenia sobie z destabilizacją funkcji komórek nie są uniwersalne 74 . Znaczenie efektów fuzji błonowej w patogenezie człowieka jest niejasne. Być może wirusy, które są dobrze przystosowane do swoich gospodarzy, nie wywołują znaczących efektów patogennych, które mogłyby prowadzić do zmniejszenia produkcji wirusa. Jednak wirusy, które infekują nowego gospodarza, takie jak HIV i SARS, mogą nie być dobrze przystosowane do tego gospodarza, a ich białka wejściowe mogą powodować EFEKTY CYTOPATYCZNE. Fuzja komórek — być może za pośrednictwem Envs — przez endogenne retrowirusy może przyczynić się do rozwoju raka 75 .

Inhibitory wejścia, przeciwciała i szczepionki

Wejście jest atrakcyjnym celem dla inhibicji, ponieważ maszyneria wejścia jest zewnątrzkomórkowa i dlatego cząsteczki leku łatwiej dotrzeć do celów wewnątrzkomórkowych. Każdy etap (etapy) procesu wejścia może być celem inhibitora wejścia. Stwierdzono, że różne typy cząsteczek, takie jak białka, peptydy, węglowodany, małe cząsteczki organiczne, kwasy nukleinowe i struktury supramolekularne, w tym liposomy i fagi, hamują wejście. Jednak spośród ponad 30 leków przeciwwirusowych 76 są tylko dwa inhibitory wejścia — Synagis 77 i T-20 (Ref. 78) — które zostały zatwierdzone przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) do użytku klinicznego (z wyłączeniem ludzi immunoglobuliny do stosowania przeciwko wirusowemu zapaleniu wątroby typu A i odrze oraz poliklonalne ludzkie immunoglobuliny specyficzne dla wirusa do stosowania przeciwko cytomegalowirusowi, wirusowemu zapaleniu wątroby typu B, wściekliźnie, RSV, ospy krowiej i ospie wietrznej-półpaśca 79). Tylko T-20 (który jest sprzedawany jako enfuwirtyd) jest stosowany do leczenia trwającej infekcji wirusowej (HIV-1). Humanizowane przeciwciało monoklonalne Synagis (znane również jako paliwizumab) jest stosowane w zapobieganiu zakażeniom RSV u noworodków i osób z obniżoną odpornością. T-20 nie jest małą cząsteczką — uważaną za „złoty standard” leku — ale jest peptydem, którego nie można przyjmować doustnie. Inhibitor wnikania małych cząsteczek organicznych (pleconaril) wykazał obiecujące wyniki w leczeniu infekcji wywołanych przez pikornawirusy wywołujące przeziębienie 80 , ale nie został zatwierdzony przez FDA z powodu obaw o potencjalne interakcje z innymi lekami — chociaż obecnie dostępne są różne preparaty oceniane pod kątem stosowania w chorobach zagrażających życiu. Obecnie wiele związków jest w badaniach klinicznych, w tym małe cząsteczki organiczne, które wiążą się z koreceptorem HIV-1 CCR5, a inhibitory wejścia są również testowane pod kątem skuteczności jako mikrobicydów.

Wyzwania w rozwoju inhibitorów wnikania wirusa. Główne problemy w rozwoju skutecznych inhibitorów wejścia obejmują wytwarzanie mutantów wirusów, które są oporne na takie leki, o niskiej sile działania in vivo i toksyczne skutki uboczne. Chociaż problemy te są wspólne dla rozwoju innych leków przeciwwirusowych (i przeciwnowotworowych) i ograniczają ich skuteczność, opracowanie inhibitorów wejścia może również stawić czoła szczególnym wyzwaniom. Wirusy wyewoluowały, aby rozpoznawać receptory komórkowe i wnikać do komórek pomimo obecności układu odpornościowego gospodarza. Przeciwciała, które wykazują działanie hamujące na wnikanie wirusa, muszą wiązać wirusy, które już opracowały szereg strategii unikania immunologicznego, w tym zastosowanie immunodominujących zmiennych pętli i niekompletnie komplementarnych powierzchni wiążących, okluzja oligomeryczna, glikozylacja81, maskowanie konformacyjne82 i interakcje wielowartościowe. Niektóre problemy, które są nieodłącznie związane z projektowaniem każdego inhibitora, są szczególnie trudne dla tych, których celem jest wejście wirusa, takie jak hamowanie interakcji białko-białko o wysokim powinowactwie przez małe cząsteczki. Inną strategią stosowaną przez wirusy w celu przeciwdziałania działaniu przeciwciał i innych inhibitorów wnikania wirusów jest bezpośrednie przenoszenie wirusów z komórki na komórkę, co pozwala uniknąć lub zmniejsza ekspozycję wirusa na inhibitory, które nie są zaprojektowane do przenikania przez błony lub inne bariery. Może to być jeden z ważnych powodów obserwowanej niskiej skuteczności in vivo skądinąd silne in vitro inhibitory. Niska siła działania inhibitora w połączeniu z wysokim wskaźnikiem mutacji wirusa jest prawdopodobnie najtrudniejszym problemem w rozwoju inhibitorów wejścia.

Chociaż szybki postęp w zrozumieniu strukturalnych mechanizmów wnikania wirusa zapowiada nowe podejścia, które mogłyby „przechytrzyć” wirusa, jak dotąd nie opracowano żadnych inhibitorów wnikania ani protokołów leczenia w zastosowaniach klinicznych na podstawie przewidywań dokonanych na podstawie modeli strukturalnych, i głównym źródłem nowych inhibitorów jest wciąż badanie przesiewowe dużych bibliotek małych cząsteczek organicznych, produktów naturalnych, peptydów i przeciwciał. Jednak struktury białek wejścia okazały się nieocenione dla rozwoju naszej wiedzy na temat mechanizmów hamowania i powinny umożliwić dalszą poprawę inhibitorów. Wydaje się prawdopodobne, że prędzej czy później projektowanie oparte na strukturze przyniesie inhibitory wejścia, które znajdą zastosowanie kliniczne.

Konserwowane półprodukty wejścia jako cele dla inhibitorów, inhibitorów wielowartościowych i innych podejść. Jednym z kierunków badań, który mógłby przyspieszyć przybycie inhibitorów wejścia do klinik, jest opracowanie związków, które oddziałują z konserwowanymi produktami pośrednimi procesu wejścia lub ze strukturami białkowymi, które po związaniu się z receptorami wywołują zmiany konformacyjne prowadzące do powstania tych półproduktów wejścia. Zazwyczaj takie związki pośrednie są eksponowane tylko przejściowo, więc wirusy mogą nie wykształcić strategii unikania inhibitorów ukierunkowanych na te struktury. Ponadto konserwowane produkty pośrednie są zwykle ważne dla wejścia wirusa i przypuszczalnie nie mogą być łatwo zastąpione innymi strukturami po mutacji.

Przykładem udanego zaprojektowania inhibitora wejścia, który dowodzi słuszności koncepcji, jest białko 5-Helix, które przeszkadza konserwatywnemu produktowi pośredniemu w wejściu HIV-1 (Ref. 83). Powiązanym przykładem jest klasa peptydów, które mogą mieć szerokie zastosowanie w przypadku kilku wirusów zawierających białka fuzyjne klasy I. Peptydy pochodzą z regionów białek fuzyjnych (heptad powtórzeń), które mają skłonność do tworzenia zwojów i które służą jako produkty pośrednie fuzji i umożliwiają oligomeryzację białek. T-20 (znany również jako DP178) pochodzi z karboksy-końcowego regionu heptad wirusa gp41 HIV-1 i wykazuje silne działanie hamujące in vivo 78 . Podobne peptydy z innych wirusów, w tym HTLV-1, RSV, wirusa odry, wirusa Nipah, wirusa Hendra, wirusa Ebola i SARS-CoV, są również obiecującymi kandydatami na inhibitory wejścia. Jednak wirus Ebola jest hamowany tylko w bardzo wysokich stężeniach, fuzja za pośrednictwem HA za pośrednictwem grypy nie jest hamowana, a infekcja SARS-CoV może również nie zostać zahamowana (K. Bossart i C. Broder, informacja osobista), być może ze względu na drogę wejścia endocytarnego tych wirusów. Chociaż peptydy mają pewne obiecujące cechy, w tym stosunkowo mały rozmiar, który może zapewnić dobrą penetrację w połączeniu z wysokim powinowactwem wiązania, brak preparatów doustnych, krótki okres półtrwania, możliwa toksyczność i immunogenność mogą ograniczać ich zastosowanie.

Ostatnio zidentyfikowano małą cząsteczkę, BMS-378806, która hamuje wnikanie szerokiego zakresu izolatów HIV-1 przez mechanizm, który przypisano współzawodnictwu z receptorem CD4 o wiązanie z gp120 (Odn. 84). Jednak związek ten zahamował wejście jednego izolatu HIV-1 (HIV-1JRFL) z układem scalonym50 1,5 nM i wiązanie CD4 z gp120 z tego samego izolatu za pomocą IC50 100 nM. Tak więc, w stężeniach hamujących, BMS-378806 nie zakłóca wiązania CD4, co wskazuje na inny mechanizm hamujący. Przez analogię do inhibitorów wnikania pikornawirusa, takich jak pleconaril, BMS-378806 może hamować wnikanie HIV-1 przez wiązanie z konserwatywnymi strukturami, które są ważne dla zmian konformacyjnych, którym musi przejść gp120 w celu wniknięcia wirusa80. Silne specyficzne dla wirusa inhibitory etapu łączenia się wirusa z błoną nie zostały jeszcze zidentyfikowane.

Innym obiecującym kierunkiem jest opracowanie multiwalentnych inhibitorów, które mogą przezwyciężyć problemy spowodowane mutacją białek wirusowych w celu uniknięcia inhibicji, ponieważ multiwalentne inhibitory wiążą się z kilkoma regionami tego samego (lub różnych) białek na powierzchni wirusa. Jednym z przykładów multiwalentnego inhibitora są multimeryczne rozpuszczalne receptory grypy i HIV-1 (Ref. 82), które są silnymi inhibitorami wejścia in vitro i do pewnego stopnia in vivo. Zastosowanie inhibitorów wejścia w połączeniu lub jako białka fuzyjne może również skutkować zwiększoną wydajnością. Wreszcie ulepszenie obecnych metod projektowania opartego na strukturze poprzez uwzględnienie elastyczności i dynamiki białek w wiązaniu z ligandami85 oraz metody badań przesiewowych pod kątem inhibitorów86,87 z pewnością rozszerzyłyby zakres możliwych inhibitorów, które można przetestować.

Przeciwciała neutralizujące i projektowanie immunogenów szczepionek. Przeciwciała neutralizujące zwykle hamują wnikanie wirusa przez zapobieganie przyłączeniu wirusa do komórki lub wiązanie się z pośrednimi produktami wnikania 88,89,90. Ludzka immunoglobulina składająca się ze skoncentrowanych przeciwciał zebranych z zebranego osocza ludzkiego jest z powodzeniem stosowana w profilaktyce infekcji wirusowych, w tym wścieklizny, wirusowego zapalenia wątroby typu A i B, odry, świnki, ospy wietrznej, cytomegalii i arenawirusów. Przeciwciała mogą całkowicie zapobiec infekcji, ale gdy już dojdzie do infekcji, są znacznie mniej skuteczne w leczeniu. Jedyne przeciwciało monoklonalne stosowane obecnie klinicznie w leczeniu choroby wirusowej — Synagis (MEDI-493) — jest silniejsze niż obecnie stosowana immunoglobulina poliklonalna i jest szeroko aktywne przeciwko licznym klinicznym izolatom RSV typu A i B 91 . Wiąże się z białkiem F RSV z wysokim powinowactwem (3 nM) i hamuje wnikanie wirusa i fuzję komórek in vitro z układem scalonym50 około 0,1 μg ml-1. Wydaje się, że skuteczność Synagis in vivo jest skorelowany z wysokim powinowactwem wiązania i siłą tego przeciwciała in vitro 94 . Jednak Synagis nie wykazywał wymiernej skuteczności klinicznej po podaniu pojedynczej dawki dożylnej 15 mg kg-1 niemowlętom hospitalizowanym z rozpoznanym zakażeniem RSV, chociaż znacząco obniżył stężenie RSV w aspiratach z tchawicy 92 .

Rentgenowskie struktury krystaliczne rinowirusa 21 i poliowirusa 22 wskazują na możliwy mechanizm, dzięki któremu pikornawirusy mogą uniknąć neutralizacji przez przeciwciała poprzez mutację niekonserwowanych reszt aminokwasowych otaczających miejsce wiązania receptora — kanion o głębokości 2 nm i szerokości 2 nm (rys. 4c). Początkowo postawiono hipotezę, że konserwowane reszty aminokwasowe kanionu nie są dostępne dla przeciwciał, jednak później wykazano, że silnie neutralizujące przeciwciało, Fab17, może przenikać głęboko do kanionu wiążącego receptor, przechodząc duże zmiany konformacyjne bez wywoływania konformacji zmiany w wirusie 90,93 . Co niezwykłe, z kanionem stykają się nie tylko reszty hiperzmienne, ale także reszty z regionu zrębowego Fab17. Jeszcze innym niezwykłym mechanizmem immunologicznego rozpoznawania wirusów jest niedawno odkryta mimikra receptora przez potranslacyjną modyfikację (siarczan tyrozyny) przeciwciał (Ref. 94 Huang, C. i inni., rękopis w przygotowaniu). Wydaje się, że każda dostępna powierzchnia wirusa może być rozpoznana przez przeciwciała. Wirusy szybko mutujące mogą uciec przed przeciwciałami neutralizującymi, nawet jeśli wiążą się ze strukturami niezbędnymi do replikacji wirusa, takimi jak miejsca wiązania receptorów, chyba że wiążą się z identycznymi profilami energetycznymi95. To, czy wirus uniknie neutralizacji przez przeciwciała, zależy od wzajemnych oddziaływań między powinowactwem przeciwciał (awidność) a kinetyką wiązania, szybkością wytwarzania, stężeniem i szybkością mutacji wirusa i przystosowaniem. Mutacje immunodominujących pętli strukturalnych, które tworzą miejsca wiązania przeciwciała i mutacje prowadzące do zmian w przyłączeniu oligosacharydów do białek wejścia wirusa są powszechnymi mechanizmami, dzięki którym wirusy unikają neutralizacji90,96.

Mutacje konserwowanych reszt, które odgrywają rolę w mechanizmie wejścia, zazwyczaj powodują zmniejszenie lub utratę zakaźności.Przeciwciała lub ich pochodne, które wiążą się z epitopami, w których reszty dostarczają większość energii wiązania, mogą mieć potencjał jako inhibitory wejścia. Epitopy, które są eksponowane po związaniu wirusa z receptorami, są zazwyczaj dobrze zakonserwowane — na przykład epitopy 17b 39 i X5 (Ref. 97) na gp120 HIV-1. Jednym z potencjalnych problemów związanych ze stosowaniem przeciwciał jako inhibitorów wejścia w tym przypadku może być ograniczony dostęp do stanu po wiązaniu receptora wirusowego białka wejścia ze względu na stosunkowo duży rozmiar całego przeciwciała. Rozwiązanie tego i innych problemów może prowadzić do opracowania silnych przeciwciał o szerokim spektrum neutralizacji, które mogą ograniczać wytwarzanie opornych wirusów, zwłaszcza jeśli te inhibitory są stosowane w połączeniu z innymi przeciwciałami lub cząsteczkami hamującymi.

Wiele wirusów, zwłaszcza wirusów RNA, takich jak HIV-1, istnieje jako roje wirionów wewnątrz zakażonego osobnika i może znacznie różnić się sekwencją między izolatami. Tak więc wzbudzenie silnych, szeroko neutralizujących przeciwciał jest ważnym celem przy opracowywaniu szczepionek. Istnieją silne, szeroko neutralizujące przeciwciała przeciwko wirusowi HIV-1 Env — na przykład b12, 2G12, 447-52D, X5, 2F5 i 4E10/Z13. Jednak wzbudzenie tych przeciwciał in vivo nie powiodło się. Identyfikacja przeciwciał neutralizujących w szerokim zakresie i charakterystyka ich epitopów może pomóc w zaprojektowaniu immunogenów szczepionkowych, które byłyby w stanie wywołać te przeciwciała neutralizujące in vivo — tak zwana retrowakcynologia 89 . Obecnie wszystkie szczepionki, które wywołują przeciwciała przeciwko białkom wejścia, zostały opracowane empirycznie przy użyciu antygenu, a nie poprzez projektowanie immunogenu na podstawie wytworzonych przeciwciał.

Ważnymi zaletami ludzkich przeciwciał jako środków terapeutycznych są niska lub nieistotna toksyczność połączona z dużą siłą działania i długim okresem półtrwania. Jednak wady obejmują wytwarzanie mutantów wirusa odpornych na neutralizację, ograniczony dostęp dużych cząsteczek przeciwciał do miejsca replikacji wirusa, brak preparatów doustnych oraz wysoki koszt produkcji i przechowywania.

Fizjologia wejścia wirusów i retargeting

Wirusy są zwykle związane z chorobą. Jednak niektóre wirusy mogą być korzystne. Ludzki endogenny retrowirus W (HERV-W) może być niezbędny w fizjologii człowieka — do tworzenia łożyska. Env HERV-W, znany jako syncytyna, jest fuzogenny i odgrywa rolę w fuzji i różnicowaniu ludzkich trofoblastów98. W łożysku zaobserwowano cząstki retrowirusowe wraz ze zrośniętymi komórkami łożyska, które morfologicznie przypominają syncytia indukowana przez wirusy. Badania te doprowadziły do ​​wniosku, że starożytna infekcja retrowirusowa mogła być kluczowym wydarzeniem w ewolucji ssaków 99 .

Wirusy są od dawna używane do przenoszenia genów do komórek. W ciągu ostatniej dekady innym ważnym zastosowaniem było dostarczanie wirusów genów i leków do leczenia raka. Głównym wyzwaniem było opracowanie białek wnikających do wirusa w celu dostarczania cząsteczek do określonych komórek z wysoką wydajnością. Aby osiągnąć ten cel, często pożądane jest zaprojektowanie wirusów, które nie infekują komórek wyrażających natywny receptor, ale zamiast tego celują w wybraną komórkę. Inżynieria białek wejścia w ten sposób jest znana jako retargetacja transdukcyjna100.

Koncepcyjnie proste podejście do retargetowania transdukcyjnego polega na włączeniu białka, które determinuje tropizm komórkowy, do wybranego zakażającego wirionu — znanego jako „pseudotypowanie” wirusa. Zostało to wykorzystane zarówno w retrowirusach, jak i adenowirusach i nie wymaga wcześniejszej wiedzy o specyficznych interakcjach wirus-receptor. W podobnym podejściu wirusowe białka wejścia są wykorzystywane do wytwarzania nośników do dostarczania leków i genów, na przykład białko F wirusa Sendai zostało włączone do liposomów w celu utworzenia wirosomów 101, a białko L wirusa zapalenia wątroby typu B zostało włączone do pochodzących z drożdży pęcherzyki lipidowe 102 . Retargetowanie retrowirusów, adenowirusów i AAV osiągnięto przez sprzęganie białek wejścia z adaptorami molekularnymi, takimi jak przeciwciała bispecyficzne, które mają szczególne właściwości wiązania receptorów. Modyfikacja białek wejścia w taki sposób, że normalna właściwość wiązania receptora jest zniesiona lub włączony jest ligand alternatywnego wiązania receptora, również była skuteczna w przekierowaniu tropizmu adenowirusowego w hodowli komórkowej, ale jest mało prawdopodobne, aby zadziałała w przypadku wejścia wirusów wymagających receptora. indukowane zmiany konformacyjne, takie jak retrowirusy, o ile szczegółowe mechanizmy molekularne tych zmian konformacyjnych nie są lepiej poznane. Pokrewne podejście opiera się na przeszukiwaniu bibliotek chimerycznych Env z różnych szczepów MLV 103 lub randomizowanych peptydów wprowadzonych w miejscach tolerancji w białkach wirusowych, takich jak VP3 z AAV104. Takie podejście wydaje się obiecujące w przypadku wyboru określonych wektorów retargetingu. Zrozumienie struktury AAV 105 i innych wirusów może pomóc w dalszej poprawie specyficzności i skuteczności retargetingu. Retargetowanie wirusów ze złożonymi mechanizmami wejścia, które obejmują kilka białek, takich jak wirusy opryszczki i pokswirusy, pozostaje wyzwaniem.

Wyzwania i perspektywy

Istotnym wyzwaniem pozostaje wyjaśnienie mechanizmów molekularnych i dynamiki zmian konformacyjnych prowadzących do wnikania wirusa. Wymaga to opracowania nowych podejść do badania szybkich zmian konformacyjnych niewielkiej liczby cząsteczek białek oddziałujących z błoną, które są otoczone przez wiele innych nieoddziałujących cząsteczek. Bardziej realistycznym celem jest określenie struktur białek, które pośredniczą w wejściu wszystkich ludzkich wirusów i identyfikacja pokrewnych receptorów komórkowych. Jeśli badania będą kontynuowane w obecnym tempie, cel ten może zostać osiągnięty w ciągu następnej dekady. Identyfikacja wszystkich komórkowych receptorów ludzkich wirusów byłaby ważnym wkładem w nasze zrozumienie tropizmu i patogenezy wirusów. Różne, aw wielu przypadkach nieoczekiwane sposoby, w jakie białka wejściowe mogą wpływać na patogenezę, mogą stworzyć nowe możliwości interwencji. Oczekuje się, że racjonalne, oparte na strukturze/mechanizmie projektowanie inhibitorów wejścia i immunogenów szczepionkowych, które są zdolne do wywoływania silnych, szeroko neutralizujących przeciwciał o znanych epitopach, przyczyni się do rozwoju klinicznie użytecznych środków terapeutycznych i szczepionek. Opracowanie paneli ludzkich przeciwciał monoklonalnych przeciwko każdemu białku związanemu z wejściem wszystkich patogennych ludzkich wirusów może przyspieszyć zrozumienie mechanizmów wejścia i pomóc w walce z chorobami wirusowymi. Ostatnie postępy w retargetingu wirusów budzą również nadzieje na możliwość zaprojektowania maszyn wejściowych, które mogą dostarczać geny i inne molekuły do ​​dowolnej wybranej komórki.


SYGNALIZACJA KIERUNKÓW PRZYSZŁOŚCI

Transdukcja sygnału za pośrednictwem HIV Env

HIV Env ma zdolność pośredniczenia w kaskadach przekazywania sygnału przez CD4 i koreceptory, chociaż fizjologiczne znaczenie wirusa wnikania, replikacji i patogenezy pozostaje kontrowersyjne. Ostatnie odkrycia dostarczyły dowodów na to, że sygnalizacja odgrywa ważną rolę w pewnych okolicznościach. W tej części pokrótce przyjrzymy się temu, co wiadomo o sygnalizacji Env poprzez jej receptor i koreceptory oraz podkreślimy niektóre z ostatnich odkryć w tej dziedzinie.

Transdukcja sygnału przez CD4

Podczas spotkań między limfocytami T CD4+ i APC, cząsteczka CD4 działa w celu wzmocnienia sygnalizacji przez TCR, ponieważ angażuje pokrewny peptyd związany z głównym układem zgodności tkankowej klasy II (pMHC). Rekrutacja białkowej kinazy tyrozynowej Lck z rodziny Src do synapsy immunologicznej poprzez interakcję z ogonem cytoplazmatycznym CD4 skutkuje fosforylacją motywów aktywacji immunoreceptorów opartych na tyrozynie (ITAM) obecnych na CD3γ, CD3δ, CD3&# x003b5 i podjednostki TCR-ζ kompleksu TCR oraz oddziaływania z cząsteczkami efektorowymi (Love i Hayes 2010 Padhan i Varma 2010). Podwójnie fosforylowane ITAM na podjednostce TCR-ζ rekrutują białkową kinazę tyrozynową ZAP-70 z rodziny Syk, która z kolei fosforyluje białka szkieletowe LAT i SLP-76, które rekrutują wiele dodatkowych białek sygnałowych, ostatecznie powodując aktywację komórek T i proliferacja (recenzja w Love and Hayes 2010).

Chociaż wykazano, że HIV przekazuje sygnał przez CD4 podczas wiązania (Hivroz i wsp. 1993 Briant i wsp. 1998) oraz zwiększa aktywność Lck (Juszczak i wsp. 1991), pozostaje niejasne, czy przekazywanie sygnałów jest niezbędne dla zakaźności. Chociaż wiele wczesnych badań ze skróconymi formami CD4 wskazywało, że przekazywanie sygnału przez CD4 nie jest wymagane do wniknięcia HIV (Benkirane i wsp. 1994 Tremblay i wsp. 1994), większość tych testów przeprowadzono na liniach komórkowych i przy użyciu wirusa bezkomórkowego. Kilka nowszych badań wykazało potencjalną rolę sygnalizacji Env-CD4 w kontekście rozprzestrzeniania się komórek w synapsie zakaźnej, która, jak zauważono wcześniej, jest wyspecjalizowanym połączeniem między komórkami, które przypomina synapsę immunologiczną między APC i limfocytami T. Jedną z kluczowych cech synapsy immunologicznej jest to, że komórki T zatrzymują migrację przez węzeł chłonny lub tkankę docelową, aby umożliwić trwałą interakcję z APC. HIV gp120 był w stanie zatrzymać migrację pierwotnie aktywowanych limfocytów T CD4+ w obecności ICAM-1 i spontanicznie indukować tworzenie synapsy wirusologicznej (Vasiliver-Shamis i wsp. 2008). Stwierdzono następnie, że transdukcja sygnału przez CD4 i Lck jest odpowiedzialna za zubożenie korowej aktyny F pod synapsą wirusologiczną przy użyciu płaskiego systemu modelowego błony, umożliwiającego przeniesienie rdzenia wirusa z błony plazmatycznej do jądra (Vasiliver-Shamis et al. 2009). Badania te sugerują, że sygnalizacja Env przez CD4 może odgrywać rolę we wnikaniu HIV w warunkach fizjologicznych.

Transdukcja sygnału przez CCR5 i CXCR4

CCR5 i CXCR4 są członkami rodziny heterotrimerycznych GPCR obejmujących siedem transbłonowych komórek. Ta rodzina białek charakteryzuje się zewnątrzkomórkową domeną końca aminowego, siedmioma domenami obejmującymi błonę, które tworzą trzy zewnątrzkomórkowe i trzy pętle wewnątrzkomórkowe, oraz cytoplazmatyczną domeną ogonka. N-koniec (miejsce pierwsze) i trzy ECL (miejsce drugie) razem tworzą kieszeń wiążącą dla pokrewnych chemokin, które wydają się przyłączać do swoich receptorów i przekazywać sygnały w procesie wiązania dwumiejscowego (przegląd w Clark-Lewis et al. 1995). Pętle wewnątrzkomórkowe i ogon cytoplazmatyczny wiążą się z heterotrimerycznymi białkami G, które z kolei pośredniczą w funkcjach efektorowych.

Zdolność wirusa HIV do przekazywania sygnałów przez receptory chemokin została udokumentowana wkrótce po ich identyfikacji jako koreceptorów. Wczesne badania sprawdzały, czy HIV musi przekazywać sygnał przez koreceptor podczas wchodzenia do komórek poprzez hamowanie Gαi podjednostek poprzez toksynę krztuśca (PTX) (Cocchi et al. 1996) lub poprzez tworzenie mutantów chemokin, które znosiły zdolność do mobilizacji wewnątrzkomórkowego Ca2+, kluczowego drugiego przekaźnika w szlakach przekazywania sygnału (Alkhatib et al. 1997 Farzan et al. 1997 Gosling i wsp. 1997). Żadna z tych interwencji nie zablokowała zdolności wirusa HIV do wnikania do komórek, co prowadzi do wniosku, że sygnalizacja była zbędna w przypadku infekcji wirusowej i replikacji w komórkach docelowych. W ciągu następnej dekady w wielu badaniach zbadano wymóg sygnalizacji koreceptorów podczas wnikania wirusa HIV, z czasami sprzecznymi wynikami (przegląd w Wu i Yoder 2009). Często eksperymenty z użyciem linii komórkowych lub aktywowanych komórek podstawowych wskazywałyby, że sygnalizacja nie była wymagana do wejścia, podczas gdy eksperymenty z odpoczywającymi komórkami podstawowymi wskazywałyby na rolę sygnalizacji. Ponieważ większość limfocytów T w tkankach limfoidalnych znajduje się w stanach spoczynkowych lub niepodzielnych, szczególnie przed zakażeniem wirusem HIV, zbadanie roli sygnalizacji w tych warunkach jest szczególnie istotne.

Kilka ostatnich badań wykazało, że HIV zależy od sygnalizacji receptora chemokin w celu skutecznego zakażenia komórek docelowych. Najpierw Yoder i współpracownicy (2008) zbadali zdolność wirusa X4 HIV do infekowania spoczynkowych limfocytów T CD4 + i stwierdzili, że wirus Gαi sygnalizacja przez CXCR4 była wymagana do wejścia. Szlak ten wywołał aktywację cząsteczki depolimeryzującej aktynę komórkową, kofiliny, zmieniając dynamikę aktyny korowej w pobliżu powierzchni komórki i ułatwiając fuzję wirusa. Ponadto badanie sugerowało rolę kofiliny w ruchu kompleksu preintegracji wirusa (PIC) w kierunku jądra. W przeciwieństwie do modelu komórek spoczynkowych zastosowanego w tym badaniu, większość aktywowanych i cyklicznych limfocytów T CD4+ rozkłada aktynę korową bez konieczności stosowania kofiliny. Chociaż badanie to ograniczało się do wniknięcia wirusa CXCR4, aktywacja kofiliny może być również wymagana, aby wirusy CCR5 wniknęły do ​​spoczynkowych, niedzielących się komórek pamięci, takich jak większość limfocytów T CD4+ obecnych w blaszce właściwej jelita.

Druga seria eksperymentów Harmona i współpracowników (2010) wykazała, że ​​HIV również sygnalizuje poprzez Gαq podjednostki, powodując aktywację fosfolipazy C i Rac. Rac i kinaza tyrozynowa Abl zostają następnie połączone z kompleksem Wave2 przez białka adaptorowe Tiam-1 i IRSp53, promując zależne od Arp2/3 zarodkowanie i polimeryzację aktyny. Blokowanie aktywacji kompleksu Wave2 małymi interferującymi RNA (siRNA) lub inhibitorami kinazy Abl zatrzymało wnikanie wirusa HIV na etapie hemifuzji. Razem, doświadczenia te sugerują kluczową rolę w indukowanej sygnalizacją koreceptorów otoczki przebudowie aktyny podczas wnikania wirusa HIV, szczególnie w przypadku spoczynkowych limfocytów T CD4+.

Rola sygnalizacji, w której pośredniczy Env przez CD4 i koreceptor w procesie wnikania HIV, pozostaje nie do końca zdefiniowana, ale wydaje się coraz bardziej prawdopodobne, że istnieją zasadnicze role w transdukcji sygnału w fizjologicznie istotnych warunkach i typach komórek. Wspólnym tematem tych badań jest konieczność sygnalizacji w reorganizacji aktyny cytoszkieletu, która może być zaangażowana w kilka kluczowych procesów wirusowych, w tym „surfowanie”, przechodzenie przez barierę korową aktyny w pobliżu błony komórkowej oraz ruch wirusowy PIC do jądra.


Wpis EBOV

GP otoczki EBOV bezpośrednio pośredniczy w wiązaniu wirionu z komórką gospodarza. Szereg czynników komórkowych, w tym DC-SIGN/L-SIGN [68,69], LSECtin [70,71], hMGL [72], β-integryny [73] i receptory rodziny Tyro3 [74] biorące udział jako czynniki przyłączania, jednak żadne z tych białek indywidualnie nie jest konieczne i wystarczające do wejścia wirusa. Dlatego też, pomimo znacznych wysiłków, nie zidentyfikowano jeszcze kluczowego receptora powierzchniowego odpowiedzialnego za przyłączanie się EBOV. Wydaje się, że EBOV przechodzi przez mechanizm endocytotyczny za pośrednictwem receptora, ale nadal nie jest jasne, czy wykorzystywane są procesy zależne od klatryny, kaweoli czy cholesterolu. Rekombinowane systemy wykorzystujące pseudotypowane cząstki retrowirusa z ZEBOV GP i badania żywych wirusów z użyciem chemicznych inhibitorów endocytozy za pośrednictwem klatryny i kaweoli wskazują na zastosowanie kaweoli i klatryny w wejściu EBOV [75, 76]. Jednak komórki pozbawione kaweoli nadal mogą być zakażone EBOV [77].


Szczepionka przeciwko wirusowi brodawczaka ludzkiego

Donatella Panatto, . Roberto Gasparini, w Postępach w chemii białek i biologii strukturalnej, 2015

3 proteom

Genom HPV otoczony jest kulistym, dwudziestościennym kapsydem (T = 7 symetrii), złożony z dwóch białek strukturalnych, L1 i L2.

Genom wirusowy, jak już wspomniano w poprzednim akapicie, można z grubsza podzielić na trzy części: pierwsza część składa się z około dwóch trzecich genomu i koduje wczesne białka, druga część, około jednej trzeciej HPV genom, koduje późne białka strukturalne, podczas gdy trzecia część jest w większości niekodująca, zawierając elementy i motywy kluczowe dla replikacji i transkrypcji (Campo & Roden, 2010 Malik, Khan, & Ahsan, 2014).

Dostępne struktury, główne funkcje i znani partnerzy białek HPV w interakcji omówiono odpowiednio w Tabelach 6, 7 i 8.

Tabela 6 . Dostępne struktury białek wirusa brodawczaka ludzkiego zdeponowane w banku danych białkowych

Białko HPVTyp HPVZastosowana metoda określania strukturySzczegóły molekularneRezolucjaStruktury WPB
L116RTGStruktura małych cząstek wirusopodobnych złożonych z białka L1 wirusa brodawczaka ludzkiego 163.50 1DZL
16RTGStruktura pentameru głównego białka kapsydu L1 wirusa brodawczaka ludzkiego typu 163.70 2R5H
18RTGStruktura pentameru głównego białka kapsydu L1 wirusa brodawczaka ludzkiego typu 183.40 2R5I
35RTGStruktura pentameru głównego białka kapsydu L1 wirusa brodawczaka ludzkiego typu 353.30 2R5J
11RTGStruktura pentameru głównego białka kapsydu L1 wirusa brodawczaka ludzkiego typu 113.20 2R5K
16Mikroskopia elektronowaKrio-mikroskopia elektronowa kapsydu wirusa brodawczaka ludzkiego typu 169.10 3J6R
16Mikroskopia elektronowaKrio-mikroskopia elektronowa wirusa brodawczaka ludzkiego 16 i fragmentów Fab H16.V513.60 3J7G
16RTGStruktura krystaliczna pentameru HPV-16 L1 związanego z oligosacharydami heparyny2.80 3OAE
18RTGStruktura krystaliczna pentamerów kapsydu L1 wirusa brodawczaka ludzkiego 18 (HPV-18) związanych z oligosacharydami heparyny3.40 3OFL
L218RTGDomena wiążąca DNA wirusa brodawczaka ludzkiego typu 18 E2 połączona z jego celem DNA2.40 1JJ4
E118RTGStruktura krystaliczna domeny wiążącej DNA wirusa brodawczaka ludzkiego typu 18 (HPV-18) białka inicjującego replikację E11.80 1R9W
18RTGRentgenowska struktura helikazy wirusa brodawczaka w kompleksie z molekularnym skojarzeniem E22.10 1WT
E231RTGStruktura krystaliczna domeny wiążącej DNA E2 z wirusa brodawczaka ludzkiego w 2,4 A2.4 1A7G
18RTGStruktura krystaliczna domeny wiążącej DNA HPV-18 E22.20 1BY9
31NMRDomena wiążąca DNA E2 wirusa brodawczaka ludzkiego typu 31, NMR, struktura minimalna średnia 1DHM
16RTGStruktura krystaliczna pełnej domeny transaktywacyjnej białka E2 z wirusa brodawczaka ludzkiego typu 161.90 1DTO
18RTGStruktura krystaliczna domeny wiążącej DNA HPV-18 E21.90 1F9F
18RTGDomena wiążąca DNA wirusa brodawczaka ludzkiego typu 18 E2 połączona z jego celem DNA2.40 1JJ4
11RTGStruktura krystaliczna HPV-11 E2 TAD2.50 1R6K
11RTGZłożona struktura krystaliczna HPV-11 E2 TAD2.40 1R6N
6 i 16RTGPorównanie struktury i właściwości wiążących DNA białek E2 z onkogennego i nieonkogennego wirusa brodawczaka ludzkiego1.90 1R8H
16NMRStruktura roztworu domeny wiążącej DNA HPV-16 E2, regulatora transkrypcji z dimeryczną fałdą beczki beta 1R8P
18RTGRentgenowska struktura helikazy wirusa brodawczaka w kompleksie z molekularnym skojarzeniem E22.10 1WT
E616NMRStruktura roztworu C-końcowej domeny wiążącej cynk onkoproteiny HPV-16 E6 2FK4
18RTGRentgenowska struktura krystaliczna Sap97 PDZ3 związanego z C-końcowym peptydem HPV-18 E62.80 2I0I
16NMRStruktura monomerycznej domeny N-końcowej onkoproteiny HPV-16 E6 2LJX
16NMRModel plamiaka struktura dimeru domeny N-końcowej HPV-16 E6 2LJY
16NMRStruktura domeny C-końcowej onkoproteiny HPV-16 E6 2LJZ
51NMRStruktura roztworu kompleksu składającego się z reszt hDlg/SAP-97 318–406 i reszt E6 onkoproteiny HPV-51 141–151 2M3M
18NMRStruktura hDLG/SAP97 PDZ2 w kompleksie z peptydem E6 wirusa brodawczaka HPV-18 2OQS
16RTGStruktura krystaliczna pełnej długości onkoproteiny E6 wirusa brodawczaka ludzkiego w kompleksie z peptydem LXXLL ligazy ubikwityny E6AP przy rozdzielczości 2,55 Å2.55 4GIZ
E716RTGKieszeń RB połączona z motywem E7 LXCXE1.85 1GUX
1RTGStruktura krystaliczna domeny HPV E7 CR31.60 2B9D
45NMRStruktura roztworu domeny C-końcowej (monomer) onkoproteiny HPV-45 E7 2EWL
45NMRStruktura NMR domeny C-końcowej (dimer) onkoproteiny E7 . HPV-45 2F8B
RTGdomena kieszonkowa p107 w kompleksie z peptydem HPV E72.24 4YOZ

Skrót: NMR, magnetyczny rezonans jądrowy.

Zaadaptowane z PAVE ( http://pave.niaid.nih.gov/ ) i zaktualizowane z Protein DataBank ( http://www.rcsb.org/pdb ) i Biological Magnetic Resonance Data Bank ( http://www. bmrb.wisc.edu/ ).

Tabela 7 . Charakterystyka funkcjonalna białek wirusa brodawczaka ludzkiego

Białko HPVRole funkcjonalne
L1Główne białko kapsydu
L2Drobne białko kapsydu
Handel wirusami
Enkapsydacja wirusowego DNA
Uwolnienie Viriona
Tłumienie dojrzewania komórek Langheransa
E1Replikacja genomu wirusa
E2 (pełna długość)Kompleks rozpoznawania pochodzenia wirusa (ORC)
Interakcja z E1 i replikacją DNA
Homodimeryzacja i wiązanie DNA
Interakcja z chromatyną przez Brd4 i inne kompleksy
Regulacja i modulacja transkrypcji
Segregacja genomu i utrzymywanie plazmidów/chromosomów przez SMC5/6
Kontrola aktywności i przetwarzania RNA
Kontrola cyklu komórkowego (zatrzymanie G1) poprzez hamowanie E6 i E7 oraz reaktywację szlaków p53 i Rb
Kontrola apoptozy przez kaspazę 8
Indukcja aneuploidii i niektórych właściwości częściowej transformacji (poprzez szlaki TNF-α/STAT3/NF-κB)
E2 (forma skrócona)Hamowanie transkrypcji i replikacji
E3Nieznana funkcja
E4/E1ˆE4Zespół wirusów
Uwolnienie wirusowe
Tworzenie centrów replikacji wirusów
Ekspresja białka kapsydu
Produktywne infekcje wirusowe (znacznik ostrej fazy)
Modulacja cyklu komórkowego (zatrzymanie G2)
Amplifikacja genomu wirusa
Transmisja wirusowa
Upadek cytoszkieletu
Zakłócenie metabolizmu RNA
Zakłócenia w syntezie DNA
Indukcja apoptozy
E5Zakłócenia w aktywności przerw w połączeniach
Zakłócenia z funkcją ATPazy wakuolarnej
Upośledzenie zakwaszenia endosomów
Ucieczka immunologiczna (zakłócanie ekspresji antygenów zgodności tkankowej)
Modulacja składu i właściwości biofizycznych błon komórkowych
Zakłócenia ze szlakami EGF/EGFR
Inicjacja nowotworowa
Hamowanie apoptozy
Przejście nabłonkowo-mezenchymalne
E6Interakcja onkoproteiny z p53
Degradacja białka przez E6AP lub przez EDD1
Ucieczka immunologiczna (regulacja w dół cząsteczek adhezyjnych)
Apoptoza
Hamowanie różnicowania komórek
Niestabilność chromosomowa
Utrata polaryzacji komórek
Indukcja hiperplazji
Przejście nabłonkowo-mezenchymalne
Inwazja
E7Oddziaływanie onkoproteiny z białkiem pRb i białkami kieszonkowymi (p107 i p130)
Degradacja białka
Niestabilność chromosomowa i genomowa poprzez aktywację ATM, ATR i gamma-tubuliny, prowadząca do błędów segregacji chromosomów i nieprawidłowej syntezy DNA
Opóźnienie naprawy DNA
Destabilizacja centromerów
Cykl komórkowy (faza G1/S) i interferencja z komórkowymi punktami kontrolnymi
Indukcja nieprawidłowej mitozy (takiej jak mitoza pseudodwubiegunowa, trójbiegunowa i wielobiegunowa)
Zakłócenia metabolizmu komórkowego i oddychania mitochondrialnego
Replikacja genomu wirusa i transkrypcja genów wirusa
Przebudowa chromatyny, przeprogramowanie epigenetyczne i metylacja promotora
Śmierć komórki i apoptoza
Indukcja hiperplazji
Sygnalizacja cytokin
Ucieczka immunologiczna (regulacja w dół cząsteczek adhezyjnych i interferencja z głównym szlakiem układu zgodności tkankowej klasy I)
Przejście nabłonkowo-mezenchymalne
Migracja komórek raka szyjki macicy
Inwazja
E8ˆE2CRepresja wczesnej ekspresji genów

Tabela 8 . Znani partnerzy w interakcji białek wirusa brodawczaka ludzkiego

Białko HPVZnane białka docelowe
E1 E2
Składniki naprawy DNA (ATM, Chk2, p53)
Enzymy koniugujące (CK2, UBE2I/Ubc9)
Remodeling chromatyny (SMARCB1, Histon H1, Ini1/hSNF5)
Składniki replikacji DNA (podjednostki p70, p180 kompleksu polimerazy DNA alfa primazy, RPA, Topo1, E1BP/TRIP13, deubikwitynujące kompleksy enzymatyczne takie jak p80/UAF1, USP1, USP12, USP46)
Czynniki transkrypcyjne/koaktywatory (białka wiążące TATA (TBP))
Chaperony (Hsp40, Hsp70)
Cykl komórkowy (Cdk2, Cyklina A/E, ERK1, JNK2)
Regulacja immunologiczna (IFIT1, czynnik indukowany interferonem lub p56)
Kontrola apoptozy (kaspaza 3, kaspaza 7)
Eksporty (CRM1)
E2 b E1
L1
Komponenty macierzy jądrowej (MATR3, HNRNPU, HNRNPA1 PTM CSNK2A1, CSNK2A2, CSNK2B SRPK1/2 PRMT5 PPP2CA/CB/R1A, BAZ1B, KPNA3)
Komponenty do replikacji/naprawy DNA (TOP1/Topo1, TopBP1, ATM, Chk2, p53, p70, RFC2, RFC3, RFC4, RFC5, ATAD5, PARP, RPA1/RPA-70, WICH—BAZ1B, SMARCA5)
Czynniki transkrypcyjne/koaktywatory (AMF1/GPS2, BNC2, YY1, TMF1, HoxC9, NR4A1, SP1, CEBPA, CEBPB, GTF2B, TRIM28, NAP1, białka wiążące TATA (TBP) i czynniki związane z TBP, takie jak kompleks TFIIB —TAF1/TFIID/p250, TAF6/TAFII70/80, TAF7/TAFII55)
Przetwarzanie RNA Czynniki splicesome (C1QBP, SNRNP70, SRSF1, SRSF4, SRSF5, CPSF4/CPSF30, TRA2B)
Białka strukturalne chromosomów (SMC5/6)
Acetyloazy histonowe (pCAF/KAT2B, p300, CBP, TTRAP/TIP60—INO80, p400, TRAP)
Deacetylazy histonowe (NCOR1, HDAC, SAP18)
Demetylazy histonowe (KDM1B)
Metylotransferaza histonowa (SETDB1, WDR5, WHSC—WHSC1/WHSCL1, SALL4—PRMT5, EHMT1), wiązanie chromatyny (BRD4, P-TEFb, Polycomb E2F6, PCGF6, RNF2)
Przebudowa chromatyny (JARID1C/SMCX/KDM5C, NAP1L1/NAP1, SWI/SNF—SMARCA4—MI-2/NuRD—CHD4, SMARCA5, HDAC1, HDAC2, HDAC3, MTA1, MTA2—WICH—BAZ1B, SMARCA5—TRAP/TIP60—INO80 , p400, TRRAP)
kontrola cyklu komórkowego (SKP2, SAC, MCC—Cdc20, MAD2, BUBR1)
kontrola apotptis (CASP8/FLICE i inne składniki szlaku kaspazy 8, takie jak CFLAR/cFLIP)
Enzymy koniugujące (CK2, UBC9/UBE2I)
Białka endosomalne/lizosomalne (VPS39)
Białka związane z endocytozą (CLTA)
Metabolizm (GRIP1)
Nieznany (CCHCR1)
E4/E1ˆE4/obcięte E4SRPK1
Składniki matrycy cytokeratynowej
Białka polarności komórek (Dlg1, PATJ i ZO-2)
E5E6
E7
Szlaki EGF/EGR (EGFR)
Szlaki PDGF/PDGFR (PDGFR)
Kontrola cyklu komórkowego (białka punktu kontrolnego wrzeciona lub SCP, Bub1, Mad2 i różne kinazy MAP)
Zakwaszanie endosomów (16-kDa podjednostka wakuolarnej H + -ATPazy)
Regulacja odpowiedzi immunologicznej (HLA-A)
Czynniki transkrypcyjne (TRIP-Br1)
Nieznany (YIPF4, Bap31)
E6 c E5
E7
szlak p53 (p53, CBP/p300)
Regulacja odpowiedzi immunologicznej (IRF3, Tyk2)
Remodeling cytoszkieletu (paksylina)
Komponenty macierzy jądrowej (SMAR1)
białka PDZ (hDlg, hScrb, MUPP1, MAGI-1, MAGI-2, MAGI-3)
Kontrola apoptozy (Bak, PKN)
Kompleks degradacji (E6AP, E6TP1, hADA3)
Czynniki transkrypcyjne (c-fos, c-myc, IRF3, GPS2, NFX123)
Składniki szlaku kaspazowego (kaspaza 2, 3, 7, 8, 9, BCl2, IAP2, surwiwina, czynniki indukujące apoptozę (AIF))
Składniki naprawy DNA (ATR, BARD1, BRCA1)
Cykl komórkowy (E6BP, MMP7, Tyk2, Ras, Raf, p16INK4a, hTERT)
Nieznana funkcja (E6BP/Erc55)
E7E5
E6
RB1, RBL1 (p107), RBL2 (p130)
Kontrola cyklu komórkowego (p21/WAF1CIP1, p27/KIP1, CyklinaA, CyklinaE, Cdk2, Kinaza Histonowa H1, kompleks NuMA)
Składniki naprawy DNA (p48)
interferencja z metabolizmem (M2-PK, alfa-glukozydaza, IGFBP-3)
Aktywatory transkrypcyjne (AP1, Forkhead MPP2, białka wiążące TATA (TBP))
Komponenty do naprawy DNA (ATM, BRCA1, BRCA2, FANCD2)
Przebudowa chromatyny (HDAC1, HDAC2, Mi2)
Podjednostka proteasomu S4
Kontrola apoptozy (kaspazy 3, 7, 9 i inne składniki szlaku kaspazy, Siva-1)
L1E2
L2
Siarczan heparanu, laminin-5, laminin-332
Cyklofiliny
Transport jądrowy (importyny/transportynopodobne TNPO1, IPO5, KPNA2, KPNB1)
L2 d E2
L1
Przed wejściem (furyna, alfa-defensyna HD5, cyklofilina B, aneksyna A2)
Handel pęcherzykami i ucieczka z endosomów (cyklofilina B, gamma-sekretaza, SNX17, SNX27, TSG101)
Transport jądrowy (syntaksyna 18, Hsc70, beta-aktyna, białka motoryczne dyneiny, takie jak importyny/transportyny DYNLT1, DYNLT3, takie jak TNPO1, IPO5, KPNA2, KPNB1)
Enzymy koniugujące (SUMO)
Zespół Virion (ND10, TBX2, TBX3)
Nieznane (PATZ, TIP60, TIN-AG-RP, PLINP)

Normalnie genom wirusowy istnieje jako episom, replikujący się synchronicznie z DNA komórki gospodarza. Jednak w przypadku nowotworów złośliwych DNA wirusa jest integrowane z genomem gospodarza, aktywując szlaki i kaskady, które prowadzą do dalszego postępu raka. Cykl życiowy wirusa kończy się upakowaniem genomu wirusa i uwolnieniem wirusa, co obejmuje rekrutację L2 za pośrednictwem E2 i aktywną rolę L2 w replikacji, ekspresję L1 i składanie kapsydu ( Nguyen, Ramírez-Fort , & Rady, 2014 ).


Mechanizmy wychwytu komórkowego alfawirusów

Alfawirusy są internalizowane głównie przez endocytozę za pośrednictwem klatryny i dostarczane do przedziału endosomalnego, gdzie zachodzi fuzja błon, proces ten został szeroko omówiony przez innych [39, 97–99]. Badania śledzenia wideo na żywo wykazały, że większość cząstek CHIKV znajduje się w jednej lokalizacji z klatryną przed poddaniem się fuzji [100]. Selektywny inhibitor endocytozy za pośrednictwem klatryny, Pitstop, znacznie zmniejszył liczbę komórek zakażonych CHIKV, co wskazuje na silną zależność od tego szlaku wejścia. Fuzja CHIKV występuje głównie we wczesnych endosomach, na co wskazuje kolokalizacja cząstek wirusa z Rab5, markerem tego przedziału [100]. Zgodnie z tymi danymi, przesiewowe badanie interferencji RNA (RNAi) całego genomu przy użyciu SINV zidentyfikowało inne białka gospodarza ważne dla endocytozy zależnej od klatryny, w tym homolog fuzzy (FUZ) i białko błonowe tetraspaniny, TSPAN9 [101], które było szczególnie ważne dla Fuzja błon wyzwalana niskim pH we wczesnym endosomie [101].

W niektórych badaniach doniesiono, że alfawirusy internalizują się poprzez alternatywne szlaki, w tym zależne od kaweoli wejście MAYV do komórek Vero [102], bezpośrednie dostarczanie SINV do komórek docelowych przez przypuszczalny por w błonie komórkowej [103] i za pośrednictwem mikropinocytozy wychwyt CHIKV do komórek mięśniowych [104]. Biorąc pod uwagę odkrycie nowych receptorów wejścia dla alfawirusów [85,87] i jak dotąd nieznanych alternatywnych receptorów, ważne będzie ustalenie, czy zaangażowanie przez specyficzne ugrupowania na powierzchni ułatwia różne ścieżki wejścia różnych alfawirusów w unikalnych typach komórek .

Leki ukierunkowane na wejście do komórek alfawirusa

Obecnie nie ma zatwierdzonych przez Food and Drug Administration (FDA) szczepionek ani leków przeciwwirusowych na patogenne alfawirusy. Biorąc pod uwagę, że wejście wirusa jest pierwszym krokiem wymaganym do zainicjowania produktywnej infekcji i może wymagać wysoce specyficznych interakcji z receptorami, jest to atrakcyjny cel dla rozwoju alfawirusowych leków przeciwwirusowych.

Niedawno opisano kandydackie leki, których celem jest przyczepienie się i wejście alfawirusa (ryc. 4). Należą do nich neutralizujące przeciwciała monoklonalne, które blokują przyczepność, internalizację i fuzję zależną od pH [105–107]. Przeciwciała monoklonalne mogą być szybko rozwijane podczas epidemii [107], mają szybki początek ochrony [107] i ułatwiają usuwanie wirusa poprzez wiele mechanizmów, w tym bezpośrednią neutralizację wirusa [108] i pośrednie funkcje efektorowe zależne od przeciwciał, w tym cytotoksyczność komórkową [ 107,109], cytotoksyczność zależna od dopełniacza i fagocytoza [107]. Rozpoczęto badanie kliniczne I/II fazy (NCT02230163) w celu określenia bezpieczeństwa i skuteczności hiperimmunizacyjnych surowic anty-CHIKV w leczeniu zakażeń noworodków będących wynikiem wertykalnej transmisji CHIKV [110]. Kolejne badanie fazy I rozpoczęto w celu zbadania bezpieczeństwa i tolerancji mRNA enkapsydowanego w lipidach, kodującego neutralizujące przeciwciało monoklonalne anty-CHIKV [111] (NCT03829384). Podawanie leku przeciwzapalnego, CTLA4-Ig (znanego również jako Abatacept), w połączeniu z neutralizującym przeciwciałem monoklonalnym przeciwko CHIKV, zapewniało wysoką ochronę przed patogenezą wirusa u myszy [112]. Połączenie terapii przeciwwirusowej i przeciwzapalnej może być obiecującą strategią leczenia artretogennych zakażeń alfawirusem i wynikającej z tego immunopatologii [113].

Inhibitory, których celem jest przyłączenie alfawirusa i wiązanie receptora, zakwaszenie endosomów, fuzja błon i stabilność E1/E2.

Inne badania zidentyfikowały drobnocząsteczkowe inhibitory wejścia alfawirusa (Tabela 2) [114-116]. Należą do nich suramina, znany lek przeciwpasożytniczy [117]. Badania dokowania molekularnego przewidują interkalacje suraminy między domeną C E1 DII i E2 [114], potencjalnie zakłócające stabilność heterotrimeru E1/E2 i, z kolei, związane z nim funkcje wejścia. Suramina ma również aktywność przeciwko CHIKV in vivo i zmniejsza obciążenie wirusem i obrzęk stóp u myszy [118]. Inne związki, które wpływają na wejście alfawirusa, obejmują kurkuminę [116], naturalnie występujący fenol, który zmniejsza zakaźność i blokuje wiązanie komórek CHIKV i wirusa Zika (ZIKV), niepowiązanego flawiwirusa [116]. W związku z tym transfekcja wirusowego RNA do komórek w obecności leku omija aktywność przeciwwirusową [116]. Uważa się również, że związek flawonoidowy, bajkalina, wpływa na etapy wejścia do CHIKV [119], chociaż dokładny mechanizm działania jest nieznany. Koprotoporfiryna IX i Sn-protoporfiryna IX, 2 porfiryny, które wpływają na integralność otoczki wirusa, zaburzają adsorpcję CHIKV, MAYV, SFV i SINV do komórek [120]. Obatoclax, inny lek przeciwwirusowy o szerokim spektrum działania przeciwko wirusom otoczkowym, hamuje infekcje CHIKV i SFV poprzez neutralizację endosomalnego pH i hamowanie fuzji [121]. Chlorochina, dobrze scharakteryzowany lek przeciwmalaryczny, wykazuje skuteczność przeciwko CHIKV w hodowanych komórkach poprzez neutralizację endosomalnego pH [122,123]. Chociaż skuteczne w hodowli komórek, badania na naczelnych innych niż ludzie wykazały, że leczenie chlorochiną paradoksalnie powodowało wyższą wiremię i opóźniony klirens wirusa [124], efekt, który korelował ze zmienioną odpowiedzią IFN typu I. W zakażeniach ludzi leczonych chlorochiną wiremia i uporczywy ból wielostawowy nie uległy poprawie [124]. Ogólnie rzecz biorąc, te wyniki z chlorochiną podkreślają potrzebę ostrożności podczas ekstrapolacji z hodowli komórkowych na systemy in vivo.

Niedawno zidentyfikowano nowe leki przeciwwirusowe o szerokim spektrum działania, których celem jest fuzja i internalizacja kilku wirusów otoczkowych, w tym alfawirusa SFV [125]. Chociaż związki te zmniejszały obciążenie wirusem w hodowli komórkowej i in vivo, nie poprawiały przeżycia, przynajmniej w mysim modelu infekcji ZIKV. Co więcej, inhibitory wnikania, które wpływają na pH endosomalne, mogą wykazywać działanie niezgodne z celem, biorąc pod uwagę, że jest to kluczowy szlak homeostazy komórkowej. Najskuteczniejsze inhibitory wejścia powinny blokować etap przyłączania, ponieważ wymaga to wysoce specyficznej dla wirusa interakcji między receptorem a wirusowymi białkami przyłączania. Rzeczywiście, większość klinicznie zatwierdzonych inhibitorów wejścia koncentruje się na tym aspekcie cyklu życiowego [126] wirusów, w tym ludzkiego wirusa niedoboru odporności (HIV), wirusa syncytialnego układu oddechowego, wirusa ospy wietrznej-półpaśca, wirusa opryszczki zwykłej i wirusa zapalenia wątroby typu C. Inne leki przeciwwirusowe o szerokim spektrum działania ukierunkowane na etap wnikania wirusa obejmują czynnik interkalujący otoczkę, LJ1001, który wykorzystuje różnice we właściwościach biofizycznych błon wirusa i gospodarza, aby zapobiec fuzji wirusa, pozostawiając błony gospodarza nienaruszone [127].


Różne gospodarze i ich wirusy

Jak już wiesz, wirusy często bardzo precyzyjnie określają, których gospodarzy i które komórki w gospodarzu zainfekują. Ta cecha wirusa sprawia, że ​​jest on specyficzny dla jednego lub kilku gatunków życia na Ziemi. Z drugiej strony na Ziemi istnieje tak wiele różnych typów wirusów, że prawie każdy żywy organizm ma swój własny zestaw wirusów, które próbują zainfekować jego komórki. Nawet najmniejsze i najprostsze komórki, bakterie prokariotyczne, mogą zostać zaatakowane przez określone typy wirusów. Wirusy atakujące bakterie są znane jako bakteriofagi.

Kiedy umiarkowany bakteriofag infekuje komórkę bakteryjną, replikuje się za pomocą cykl lizogenny (Rysunek 2), a genom wirusowy zostaje włączony do genomu komórki gospodarza. Gdy fagowy DNA zostanie włączony do genomu komórki gospodarza, nazywa się to a przepowiadać. Przykładem bakteriofaga lizogennego jest wirus λ (lambda), który infekuje E coli bakteria. Wirusy infekujące komórki roślinne lub zwierzęce mogą również ulegać infekcjom, w których nie wytwarzają wirionów przez długi czas. Przykładem są wirusy opryszczki zwierzęcej, w tym wirusy opryszczki pospolitej, będące przyczyną opryszczki jamy ustnej i narządów płciowych u ludzi. W procesie zwanym czas oczekiwania, wirusy te mogą istnieć w tkance nerwowej przez długi czas bez wytwarzania nowych wirionów, jedynie po to, by okresowo pozostawiać latencję i powodować zmiany skórne w miejscu replikacji wirusa. Chociaż istnieją podobieństwa między lizogenią a latencją, termin cykl lizogenny jest zwykle zarezerwowany dla opisania bakteriofagów. Opóźnienie zostanie opisane bardziej szczegółowo poniżej.

Rysunek 2. Kliknij, aby powiększyć obraz. Umiarkowany bakteriofag ma zarówno cykl lityczny, jak i lizogenny. W cyklu litycznym fag replikuje i lizuje komórkę gospodarza. W cyklu lizogennym fagowy DNA jest włączany do genomu gospodarza, gdzie jest przekazywany kolejnym pokoleniom. Stresory środowiskowe, takie jak głód lub narażenie na toksyczne chemikalia, mogą spowodować wycięcie profagów i wejście w cykl lityczny.

Ćwicz pytanie

Które z poniższych stwierdzeń jest fałszywe?

  1. W cyklu litycznym nowe fagi są produkowane i uwalniane do środowiska.
  2. W cyklu lizogennym fagowy DNA jest włączany do genomu gospodarza.
  3. Stresor środowiskowy może spowodować, że fag zainicjuje cykl lizogeniczny.
  4. Liza komórek zachodzi tylko w cyklu litycznym.

Wirusy zwierzęce

Wirusy zwierzęce, w przeciwieństwie do wirusów roślinnych i bakteryjnych, nie muszą przenikać przez ścianę komórkową, aby uzyskać dostęp do komórki gospodarza. Wirusy zwierzęce bezotoczkowe lub „nagie” mogą wnikać do komórek na dwa różne sposoby. Ponieważ białko w kapsydzie wirusa wiąże się ze swoim receptorem na komórce gospodarza, wirus może zostać przeniesiony do komórki przez pęcherzyk podczas normalnego procesu komórkowego endocytozy za pośrednictwem receptora. Alternatywną metodą penetracji komórek stosowaną przez wirusy bezotoczkowe jest zmiana kształtu białek kapsydu po związaniu się z receptorem, tworząc kanały w błonie komórki gospodarza. Genom wirusa jest następnie „wstrzykiwany” do komórki gospodarza tymi kanałami w sposób analogiczny do tego, który jest używany przez wiele bakteriofagów. Wirusy otoczkowe mają również dwa sposoby wnikania do komórek po związaniu się z ich receptorami: endocytoza za pośrednictwem receptora lub połączenie. Wiele wirusów otoczkowych wnika do komórki przez endocytozę za pośrednictwem receptora w sposób podobny do niektórych wirusów bezotoczkowych. Z drugiej strony fuzja zachodzi tylko w przypadku wirionów otoczkowych. Wirusy te, do których należy między innymi HIV, wykorzystują w swoich otoczkach specjalne białka fuzyjne, które powodują, że otoczka łączy się z błoną komórkową, uwalniając w ten sposób genom i kapsyd wirusa do cytoplazmy komórki.

Po wytworzeniu białek i skopiowaniu genomów wirusy zwierzęce kończą składanie nowych wirionów i opuszczają komórkę. Jak już omówiliśmy na przykładzie wirusa HIV, wirusy zwierzęce z otoczką mogą pączkować z błony komórkowej, gdy same się gromadzą, zabierając w tym procesie fragment błony komórkowej komórki. Z drugiej strony, nieotoczkowe wirusy potomne, takie jak rinowirusy, gromadzą się w zakażonych komórkach, aż do pojawienia się sygnału do lizy lub apoptozy, a wszystkie wiriony są uwalniane razem.

Wirusy zwierzęce są związane z różnymi chorobami człowieka. Niektóre z nich są zgodne z klasycznym wzorem ostra choroba, gdzie objawy nasilają się przez krótki czas, po czym następuje eliminacja wirusa z organizmu przez układ odpornościowy i ostatecznie powrót do zdrowia po infekcji. Przykładami ostrych chorób wirusowych są przeziębienie i grypa. Inne wirusy powodują długotrwałe przewlekłe infekcje, takie jak wirus wywołujący zapalenie wątroby typu C, podczas gdy inne, takie jak wirus opryszczki pospolitej, powodują tylko przerywany objawy. Jeszcze inne wirusy, takie jak ludzkie wirusy opryszczki 6 i 7, które w niektórych przypadkach mogą powodować drobną chorobę wieku dziecięcego, różyczkę, często skutecznie wywołują infekcje produktywne, nie powodując żadnych objawów u gospodarza, a zatem mówimy, że ci pacjenci mają infekcja bezobjawowa.

W przypadku infekcji wirusem zapalenia wątroby typu C wirus rośnie i rozmnaża się w komórkach wątroby, powodując niski poziom uszkodzenia wątroby. Szkody są tak niskie, że osoby zakażone często nie są świadome tego, że są zakażone, a wiele infekcji wykrywa się jedynie dzięki rutynowym badaniom krwi u pacjentów z czynnikami ryzyka, takimi jak dożylne zażywanie narkotyków. Z drugiej strony, ponieważ wiele objawów chorób wirusowych jest spowodowanych odpowiedziami immunologicznymi, brak objawów wskazuje na słabą odpowiedź immunologiczną na wirusa. Pozwala to wirusowi na uniknięcie eliminacji przez układ odpornościowy i utrzymywanie się u osobników przez lata, jednocześnie wytwarzając niski poziom potomnych wirionów w tak zwanej przewlekłej chorobie wirusowej. Przewlekłe zakażenie wątroby tym wirusem prowadzi do znacznie większej szansy zachorowania na raka wątroby, czasami nawet 30 lat po początkowym zakażeniu.

Jak już wspomniano, wirus opryszczki pospolitej może pozostawać w stanie utajenia w tkance nerwowej przez miesiące, a nawet lata. Ponieważ wirus „chowa się” w tkance i wytwarza niewiele, jeśli w ogóle, białek wirusowych, odpowiedź immunologiczna nie ma przeciw czemu działać, a odporność na wirusa powoli spada. W pewnych warunkach, w tym różnego rodzaju stresów fizycznych i psychicznych, utajony wirus opryszczki pospolitej może ulec reaktywacji i przejść lityczny cykl replikacji w skórze, powodując zmiany związane z chorobą. Po wyprodukowaniu wirionów w skórze i syntezie białek wirusowych, odpowiedź immunologiczna jest ponownie stymulowana i usuwa zmiany skórne w ciągu kilku dni, niszcząc wirusy w skórze. W wyniku tego typu cyklu replikacyjnego pojawianie się opryszczki warg i opryszczki narządów płciowych pojawia się sporadycznie, mimo że wirusy pozostają w tkance nerwowej na całe życie. Infekcje utajone są również powszechne w przypadku innych wirusów opryszczki, w tym wirusa ospy wietrznej i półpaśca, który powoduje ospę wietrzną. Po zakażeniu ospą wietrzną w dzieciństwie wirus ospy wietrznej i półpaśca może pozostawać w stanie utajonym przez wiele lat i reaktywować się u dorosłych, wywołując bolesny stan zwany „półpaścem” (ryc. 3).

Rysunek 3. (a) Varicella-zoster, wirus wywołujący ospę wietrzną, ma otoczkowy kapsyd dwudziestościenny widoczny na tym transmisyjnym mikrofotografii elektronowej. Jego dwuniciowy genom DNA zostaje włączony do DNA gospodarza i może reaktywować się po utajeniu w postaci (b) półpaśca, często wykazując wysypkę. (kredyt a: modyfikacja pracy dr Erskine Palmer, B.G. Martin, kredyt CDC b: modyfikacja pracy przez „rosmary”/dane ze skali Flickr od Matta Russella)

Rysunek 4. HPV lub wirus brodawczaka ludzkiego (źródło: modyfikacja pracy NCI, dane NIH w skali od Matta Russella)

Niektóre wirusy infekujące zwierzęta, w tym omówiony powyżej wirus zapalenia wątroby typu C, są znane jako wirusy onkogenne: Mają zdolność wywoływania raka. Wirusy te zakłócają normalną regulację cyklu komórkowego gospodarza albo przez wprowadzanie genów stymulujących nieregulowany wzrost komórek (onkogenów), albo przez zakłócanie ekspresji genów hamujących wzrost komórek. Wirusy onkogenne mogą być wirusami DNA lub RNA.

Nowotwory, o których wiadomo, że są związane z infekcjami wirusowymi, obejmują raka szyjki macicy wywołanego przez wirusa brodawczaka ludzkiego (HPV), raka wątroby wywołanego przez wirus zapalenia wątroby typu B, białaczkę z limfocytów T i kilka rodzajów chłoniaka.

HPV, lub wirus brodawczaka ludzkiego (jak widać na Figurze 4), ma nagi ikozaedryczny kapsyd widoczny na tej transmisyjnej mikrografii elektronowej i dwuniciowy genom DNA, który jest włączony do DNA gospodarza. Wirus przenoszony drogą płciową jest onkogenny i może prowadzić do raka szyjki macicy.

Wirusy roślinne

Wirusy roślinne, podobnie jak inne wirusy, zawierają rdzeń DNA lub RNA. Dowiedziałeś się już o jednym z nich, wirusie mozaiki tytoniu. Ponieważ rośliny mają ścianę komórkową, która chroni ich komórki, wirusy te nie wykorzystują endocytozy za pośrednictwem receptora do wnikania do komórek gospodarza, jak to widać w przypadku wirusów zwierzęcych. Aby wiele wirusów roślinnych zostało przeniesionych z rośliny do rośliny, musi nastąpić uszkodzenie niektórych komórek roślin, aby umożliwić wirusowi wejście do nowego gospodarza. Uszkodzenia te są często powodowane przez pogodę, owady, zwierzęta, ogień lub działalność człowieka, taką jak rolnictwo lub kształtowanie krajobrazu. Dodatkowo potomstwo roślin może dziedziczyć choroby wirusowe od roślin rodzicielskich. Wirusy roślinne mogą być przenoszone przez różne wektory, poprzez kontakt z sokiem zakażonej rośliny, przez żywe organizmy, takie jak owady i nicienie, oraz przez pyłki. Kiedy wirusy roślin są przenoszone między różnymi roślinami, jest to znane jako transmisja pozioma, a gdy są dziedziczone po rodzicu, nazywa się to transmisja pionowa.

Objawy chorób wirusowych różnią się w zależności od wirusa i jego gospodarza (patrz tabela poniżej). Jednym z powszechnych objawów jest rozrost, nieprawidłowa proliferacja komórek, która powoduje pojawienie się guzów roślinnych, znanych jako galasy. Inne wirusy wywołują hipoplazjalub zmniejszony wzrost komórek w liściach roślin, powodując pojawianie się cienkich, żółtych obszarów. Jeszcze inne wirusy wpływają na roślinę, bezpośrednio zabijając komórki roślinne w procesie znanym jako martwica komórek. Inne objawy wirusów roślinnych obejmują zniekształcone liście, czarne smugi na łodygach roślin, zmieniony wzrost łodyg, liści lub owoców oraz plamki pierścieniowe, które są okrągłymi lub liniowymi obszarami przebarwienia znajdującymi się na liściu.

Tabela 1. Niektóre typowe objawy chorób wirusowych roślin
Objaw Pojawia się jako
Rozrost Galls (guzy)
Hipoplazja Rozrzedzone, żółte plamy na liściach
Martwica komórek Martwe, sczerniałe łodygi, liście lub owoce
Nieprawidłowe wzorce wzrostu Zniekształcone łodygi, liście lub owoce
Odbarwienie Żółte, czerwone lub czarne linie lub pierścienie na łodygach, liściach lub owocach

Wirusy roślinne mogą poważnie zakłócić wzrost i rozwój upraw, znacząco wpływając na nasze zaopatrzenie w żywność. Są one odpowiedzialne za słabą jakość i ilość plonów na całym świecie i mogą co roku powodować ogromne straty gospodarcze. Inne wirusy mogą uszkadzać rośliny wykorzystywane w kształtowaniu krajobrazu. Niektóre wirusy, które infekują rolnicze rośliny spożywcze, zawierają nazwę rośliny, którą infekują, na przykład wirus więdnięcia pomidora, wirus mozaiki pospolitej fasoli i wirus mozaiki ogórka. W roślinach wykorzystywanych do kształtowania krajobrazu dwa z najczęstszych wirusów to plamistość pierścieni piwonii i wirus mozaiki róż. Istnieje zbyt wiele wirusów roślinnych, aby szczegółowo omówić każdy z nich, ale objawy wirusa mozaiki pospolitej fasoli powodują obniżoną produkcję fasoli i karłowate, nieproduktywne rośliny. W przypadku róż ozdobnych choroba mozaiki róż powoduje powstawanie falistych żółtych linii i kolorowych plam na liściach rośliny.


Obejrzyj wideo: XP Deus II- wykrywacz 12 programów i odpowiedzi (Czerwiec 2022).


Uwagi:

  1. Ahuiliztli

    Nie zrozumiał absolutnie, że chciałbyś to powiedzieć.

  2. Vudom

    uroczy!

  3. Neville

    Cudownie, to zabawna odpowiedź

  4. Yorr

    To interesujące. Powiedz mi, proszę - gdzie mogę znaleźć więcej informacji na ten temat?

  5. Meztilrajas

    ha, super!

  6. Ditaxe

    Rok na This Thought))



Napisać wiadomość