Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Жизненный цикл вируса гриппа
Вирус Replication.svg

Проникновение вируса - это самая ранняя стадия инфекции в жизненном цикле вируса , поскольку вирус вступает в контакт с клеткой- хозяином и вводит вирусный материал в клетку. Основные этапы проникновения вируса показаны ниже. [1] Несмотря на различия между вирусами, существует несколько общих моментов, касающихся проникновения вирусов. [2]

Уменьшение сотовой близости [ править ]

Способ проникновения вируса в клетку зависит от типа вируса. Вирус с непокрытым капсидом проникает в клетку, прикрепляясь к фактору прикрепления, расположенному на клетке-хозяине. Затем он проникает в клетку путем эндоцитоза или путем проделывания отверстия в мембране клетки-хозяина и вставки ее вирусного генома. [2]

Схема различных путей проникновения вируса: (A) слияние мембран , (B) эндоцитоз и (C) макропиноцитоз .
Слияние мембран, опосредованное слитыми белками парамиксовируса .

Если вирус представляет собой вирус в оболочке, запись усложняется. В случае вируса в оболочке вирус проникает в клетку, прикрепляясь к фактору прикрепления, расположенному на поверхности клетки-хозяина. Затем он попадает в результате эндоцитоза или прямого слияния мембран. Событие слияния - это когда вирусная мембрана и мембрана клетки-хозяина сливаются вместе, позволяя вирусу проникнуть. Он делает это путем прикрепления - или адсорбции - на чувствительной клетке; клетка, содержащая рецептор, с которым может связываться вирус. Эти рецепторы на вирусной оболочке эффективно становятся соединенными с комплементарными рецепторами на клеточной мембране. Это прикрепление заставляет две мембраны оставаться во взаимной близости, способствуя дальнейшему взаимодействию между поверхностными белками. Это также первое условие, которое необходимо выполнить, прежде чем клетка сможет заразиться. Удовлетворение этого требования делает клетку восприимчивой. К вирусам, проявляющим такое поведение, относятся многие вирусы с оболочкой, такие как ВИЧ и вирус простого герпеса . [2]

Эти основные идеи распространяются на вирусы, поражающие бактерии, известные как бактериофаги (или просто фаги ). Типичные фаги имеют длинные хвосты, которые используются для прикрепления к рецепторам на бактериальной поверхности и введения их вирусного генома.

Обзор [ править ]

Перед проникновением вирус должен прикрепиться к клетке-хозяину. Присоединение достигается, когда определенные белки вирусного капсида или вирусной оболочки связываются со специфическими белками, называемыми рецепторными белками, на клеточной мембране клетки -мишени. Теперь вирус должен проникнуть в клетку, которая покрыта бислоем фосфолипидов , естественным барьером клетки для внешнего мира. Процесс преодоления этого барьера зависит от вируса. Типы въезда:

  1. Состояние слияния мембран или гемифузии : клеточная мембрана прокалывается и соединяется с разворачивающейся вирусной оболочкой.
  2. Эндоцитоз : клетка-хозяин принимает вирусную частицу в процессе эндоцитоза, по существу поглощая вирус, как частицу пищи.
  3. Проникновение вируса: вирусный капсид или геном вводится в цитоплазму клетки-хозяина.

Благодаря использованию зеленого флуоресцентного белка (GFP) проникновение вируса и заражение можно визуализировать в режиме реального времени. Как только вирус попадает в клетку, репликация происходит не сразу и действительно занимает некоторое время (от секунд до часов). [3] [4]

Вход через слияние мембран [ править ]

Проникновение вируса через слияние мембран.

Самый известный пример - слияние мембран. В ряде вирусов с вирусной оболочкой вирусные рецепторы прикрепляются к рецепторам на поверхности клетки, и могут присутствовать вторичные рецепторы, чтобы инициировать прокол мембраны или слияние с клеткой-хозяином. После прикрепления вирусная оболочка сливается с мембраной клетки-хозяина, вызывая проникновение вируса. Вирусы, которые проникают в клетку таким образом, включают ВИЧ , KSHV [5] [6] [7] [8] и вирус простого герпеса . [9]

Проникновение через эндоцитоз [ править ]

Поступление вируса через эндоцитоз.

Вирусы без вирусной оболочки проникают в клетку, как правило, через эндоцитоз ; они попадают в клетку-хозяин через клеточную мембрану. Ячейки могут получать ресурсы из окружающей среды за пределами ячейки, и эти механизмы могут использоваться вирусами для проникновения в ячейку таким же образом, как и обычные ресурсы. Попав внутрь клетки, вирус покидает везикулу , которой он был поглощен, чтобы получить доступ к цитоплазме. Примеры включают вирус полиомиелита , вирус гепатита С , [10] и вирус болезни ноги-рот . [11]

Многие вирусы в оболочке, такие как SARS-CoV-2 , также проникают в клетку через эндоцитоз. Попадание через эндосомы гарантирует низкий pH и воздействие протеаз, которые необходимы для открытия вирусного капсида и высвобождения генетического материала внутри. Кроме того, эндосомы транспортируют вирус через клетку и гарантируют, что на поверхности не останется никаких следов вируса, которые могут быть субстратом для иммунного распознавания. [12]

Согласно недавним исследованиям, COVID-19 фактически проникает в клетки через слияние мембран. Это причина, по которой исследования сосредоточены на использовании человеческого ангиотензин-превращающего фермента 2 (ACE2) в качестве клеточного рецептора и его белка-шипа (S), поскольку они опосредуют активность слияния мембран. Развитый высокий уровень активности, обеспечивающей слияние клетки с клеткой, привел к повышенной способности к слиянию. [13] Ингибирование инфекции COVID-19 нацелено на спайковые белки, которые обладают способностью к слиянию, опосредованному мембранами. [14] Вакцинация основана на использовании спайкового (S) гликопротеина, опосредующего слияние вируса и его клеточных мембран. [15] Механизм слияния также изучается как потенциальная мишень для противовирусных разработок.[16]

Вход через генетическую инъекцию [ править ]

Третий и более конкретный пример - это просто прикрепление к поверхности клетки через рецепторы на клетке и введение в клетку только ее генома , оставляя остальную часть вируса на поверхности. Это ограничивается вирусами, в которых для инфицирования клетки требуется только геном (например, вирусы с положительной цепью РНК, потому что они могут быть немедленно транслированы), и, кроме того, ограничивается вирусами, которые действительно проявляют такое поведение. Наиболее изученный пример включает бактериофаги ; например, когда хвостовые волокна фага Т2 приземляются на клетку, его центральная оболочка проникает через клеточную мембрану, и фаг вводит ДНК из головного капсида непосредственно в клетку. [17]

Последствия [ править ]

Как только вирус попадает в клетку, он активирует образование белков (сам по себе или с помощью хозяина), чтобы получить полный контроль над клеткой-хозяином, если это возможно. Механизмы контроля включают подавление внутренней защиты клетки, подавление клеточной передачи сигналов и подавление транскрипции и трансляции клеток-хозяев . Часто именно эти цитотоксические эффекты приводят к гибели и упадку клетки, инфицированной вирусом.

Клетка классифицируется как чувствительная к вирусу, если вирус может проникнуть в клетку. После введения вирусной частицы распаковка содержимого (вирусные белки в тегументе и вирусный геном через некоторую форму нуклеиновой кислоты ) происходит как подготовка к следующей стадии вирусной инфекции: репликации вируса .

Ссылки [ править ]

  1. ^ Субраманян RP, Джерати RJ (20 февраля 2007). «Вирус простого герпеса типа 1 опосредует слияние через промежуточное соединение гемифузии за счет последовательной активности гликопротеинов D, H, L и B» . Труды Национальной академии наук США . 104 (8): 2903–08. Bibcode : 2007PNAS..104.2903S . DOI : 10.1073 / pnas.0608374104 . PMC  1815279 . PMID  17299053 .
  2. ^ a b c «Попадание вируса в клетку-хозяин ~ страница ViralZone» . viralzone.expasy.org . Проверено 5 февраля 2021 .
  3. ^ Lakadamyali, Melike; Майкл Дж. Раст; Хейзен П. Бэбкок; Сяовей Чжуан (2003). «Визуализация заражения отдельными вирусами гриппа» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (16): 9280–85. Bibcode : 2003PNAS..100.9280L . DOI : 10.1073 / pnas.0832269100 . PMC 170909 . PMID 12883000 .  
  4. ^ Джу, KI; П Ван (2008-05-15). «Визуализация направленной трансдукции с помощью сконструированных лентивирусных векторов» . Gene Ther . 15 (20): 1384–96. DOI : 10.1038 / gt.2008.87 . ISSN 0969-7128 . PMC 2575058 . PMID 18480844 .   
  5. ^ Кумар, Бинод; Чандран, Бала (14 ноября 2016 г.). «Вхождение и перемещение KSHV в клетках-мишенях - захват клеточных сигнальных путей, актина и мембранной динамики» . Вирусы . 8 (11): 305. DOI : 10,3390 / v8110305 . ISSN 1999-4915 . PMC 5127019 . PMID 27854239 .   
  6. ^ Кумар, Бинод; Дутта, Дипанджан; Икбал, Джавед; Ансари, Майрадж Ахмед; Рой, Арунава; Чикоти, Лила; Пизано, Джина; Веттил, Моханан Валия; Чандран, Бала (октябрь 2016 г.). "ESCRT-I Protein Tsg101 играет роль в постмакропиноцитарном перемещении и инфицировании эндотелиальных клеток вирусом герпеса, ассоциированным с саркомой Капоши" . PLOS Патогены . 12 (10): e1005960. DOI : 10.1371 / journal.ppat.1005960 . ISSN 1553-7374 . PMC 5072609 . PMID 27764233 .   
  7. ^ Веттил, Моханан Валия; Кумар, Бинод; Ансари, Майрадж Ахмед; Дутта, Дипанджан; Икбал, Джавед; Гжыши, Олси; Боттеро, Вирджиния; Чандран, Бала (апрель 2016 г.). «Компонент Hrs ESCRT-0 способствует макропиноцитозу герпесвируса, ассоциированного с саркомой Капоши, в эндотелиальных клетках кожных микрососудов человека» . Журнал вирусологии . 90 (8): 3860–72. DOI : 10,1128 / JVI.02704-15 . ISSN 1098-5514 . PMC 4810545 . PMID 26819309 .   
  8. ^ Кханна, Мадху; Шарма, Сачин; Кумар, Бинод; Раджпут, Рупали (2014). «Защитный иммунитет на основе консервативного домена стебля гемагглютинина и его перспективы для разработки универсальной вакцины против гриппа» . BioMed Research International . 2014 : 546274. дои : 10,1155 / 2014/546274 . ISSN 2314-6133 . PMC 4055638 . PMID 24982895 .   
  9. ^ Campadelli-Fiume G, Amasio M, Avitabile E, Cerretani A, Forghieri C, Gianni T, Menotti L. «Многосторонняя система, которая опосредует проникновение вируса простого герпеса в клетку». Rev Med Virol. Сентябрь – октябрь 2007 г., 17 (5): 313–26. Рассмотрение.
  10. ^ Helle F, Dubuisson J. "Попадание вируса гепатита C в клетки-хозяева". Cell Mol Life Sci . 4 октября 2007 г.
  11. ^ NJ Dimmock et al. Введение в современную вирусологию , 6-е издание. "Blackwell Publishing, 2007. [ ISBN отсутствует ] [ необходима страница ]"
  12. ^ Хоули, Питер М; Книп, Дэвид М. Филдс, вирусология [ необходима страница ] Липпинкотт Уильямс и Уильямс, 2013 [ ISBN отсутствует ]
  13. ^ Zhu Y, Yu D, Yan H, Chong H, He Y. Разработка мощных ингибиторов слияния мембран против SARS-CoV-2, нового коронавируса с высокой фузогенной активностью. J Virol. 2020 1 июля; 94 (14): e00635-20. DOI: 10.1128 / JVI.00635-20. PMID: 32376627; PMCID: PMC7343218.
  14. ^ Ся С, Лю М, Ван Ц, Сюй В, Лан Цю, Фэн С, Ци Ф, Бао Л, Ду Л, Лю С, Цинь Ц, Сунь Ф, Ши З, Чжу Y, Цзян С, Лу Л. Торможение инфекции SARS-CoV-2 (ранее 2019-nCoV) с помощью сильнодействующего ингибитора слияния панкоронавируса, нацеленного на его спайковый белок, обладающий высокой способностью опосредовать слияние мембран. Cell Res. 2020 Апрель; 30 (4): 343-355. DOI: 10.1038 / s41422-020-0305-х. Epub 2020 30 марта. PMID: 32231345; PMCID: PMC7104723.
  15. ^ Outlaw VK, Bovier FT, Mears MC, Cajimat MN, Zhu Y, Lin MJ, Addetia A, Lieberman NAP, Peddu V, Xie X, Shi PY, Greninger AL, Gellman SH, Bente DA, Moscona A, Porotto M. Ингибирование проникновения коронавируса in vitro и ex vivo с помощью липид-конъюгированного пептида, полученного из домена HRC гликопротеина SARS-CoV-2 Spike. mBio. 2020 Октябрь 20; 11 (5): e01935-20. DOI: 10.1128 / mBio.01935-20. PMID: 33082259; PMCID: PMC7587434.
  16. ^ Tang T, Bidon M, Jaimes JA, Whittaker GR, Daniel S. Механизм слияния мембран коронавируса предлагает потенциальную цель для противовирусных разработок. Antiviral Res. 2020 июн; 178: 104792. DOI: 10.1016 / j.antiviral.2020.104792. Epub 2020 6 апреля. PMID: 32272173; PMCID: PMC7194977.
  17. ^ Себастьен М.Г., Будкер В.Г., Будкер Т., Субботин В.М., Чжан Г., Монахан С.Д., Льюис Д.Л., Вонг С.К., Хагстром Дж. Э., Вольф Дж. «Механизм доставки плазмиды путем гидродинамической инъекции в хвостовую вену. I. Поглощение гепатоцитами различных молекул». J Gene Med. Июль 2006 г .; 8 (7): 852–73.