Вирусная запись
| гриппа Жизненный цикл вируса |
|---|
 |
Проникновение вируса является самой ранней стадией инфекции в жизненном цикле вируса , поскольку вирус вступает в контакт с клеткой- хозяином и внедряет в клетку вирусный материал. Основные этапы проникновения вируса показаны ниже. [1] Несмотря на различия между вирусами, существует несколько общих черт, касающихся проникновения вирусов. [2]
Уменьшение сотовой близости
[ редактировать ]Способ проникновения вируса в клетку различается в зависимости от типа вируса. Вирус с безоболочечным капсидом проникает в клетку путем прикрепления к фактору прикрепления, расположенному на клетке-хозяине. Затем он проникает в клетку путем эндоцитоза или путем проделывания отверстия в мембране клетки-хозяина и внедрения ее вирусного генома. [2]
Проникновение в клетку вирусов с оболочкой более сложное. Вирусы с оболочкой проникают в клетку, прикрепляясь к фактору прикрепления, расположенному на поверхности клетки-хозяина. Затем они проникают посредством эндоцитоза или прямого слияния мембран. Событие слияния — это когда мембрана вируса и мембрана клетки-хозяина сливаются вместе, позволяя вирусу проникнуть. Он делает это путем прикрепления или адсорбции к восприимчивой клетке; клетка, содержащая рецептор, с которым может связываться вирус, подобно двум кусочкам головоломки, сложенным вместе. Рецепторы мембране на вирусной оболочке эффективно соединяются с комплементарными рецепторами на клеточной . Это прикрепление заставляет две мембраны оставаться во взаимной близости, благоприятствуя дальнейшему взаимодействию между поверхностными белками. Это также первое условие, которое должно быть выполнено, прежде чем клетка сможет заразиться. Удовлетворение этого требования делает клетку восприимчивой. К вирусам, демонстрирующим 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 поверхности бактерий и инъекции их вирусного генома.
Обзор
[ редактировать ]Прежде чем проникнуть в клетку, вирус должен прикрепиться к клетке-хозяину. Прикрепление достигается, когда специфические белки на вирусном капсиде или вирусной оболочке связываются со специфическими белками, называемыми рецепторными белками, на клеточной мембране клетки-мишени. Теперь вирус должен проникнуть в клетку, которая покрыта двойным слоем фосфолипидов , естественным барьером клетки для внешнего мира. Процесс преодоления этого барьера зависит от вируса. Типы входа:
- Состояние слияния мембран или гемислияния : клеточная мембрана прокалывается и подвергается дальнейшему соединению с разворачивающейся вирусной оболочкой.
- Эндоцитоз : Клетка-хозяин поглощает вирусную частицу в процессе эндоцитоза, по существу поглощая вирус, как если бы она была пищевой частицей.
- Вирусное проникновение : 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 не происходит немедленно и действительно занимает некоторое время (от секунд до часов). [3] [4]
Вход через слияние мембран
[ редактировать ]
Самый известный пример – слияние мембран. У ряда вирусов с вирусной оболочкой вирусные рецепторы прикрепляются к рецепторам на поверхности клетки, и могут присутствовать вторичные рецепторы, инициирующие прокол мембраны или слияние с клеткой-хозяином. После прикрепления вирусная оболочка сливается с мембраной клетки-хозяина, вызывая проникновение вируса. Вирусы, проникающие в клетку таким образом, включают ВИЧ , KSHV. [5] [6] [7] [8] и вирус простого герпеса . [9]
В SARS-CoV-2 и подобных вирусах проникновение происходит посредством слияния мембран , опосредованного белком-шипом , либо на поверхности клетки, либо в везикулах. Усилия исследователей были сосредоточены на взаимодействии белка-шипа с его рецептором клеточной поверхности, ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2). Развитый высокий уровень активности, обеспечивающий слияние клеток с клетками, привел к усилению способности к слиянию. [10] Текущая профилактика инфекции SARS-2 нацелена на белки-шипы (S), которые обладают способностью к слиянию мембран. [11] Вакцинация основана на блокировании вирусного S-гликопротеина клеткой, что останавливает слияние вируса с мембранами клетки-хозяина. [12] Механизм слияния также изучается как потенциальная мишень для разработки противовирусных препаратов. [13]
Вход через эндоцитоз
[ редактировать ]
Вирусы без вирусной оболочки проникают в клетку обычно посредством эндоцитоза ; они «обманывают» клетку-хозяина, заставляя ее поглощать вирионы через клеточную мембрану. Клетки могут получать ресурсы из окружающей среды за пределами клетки, и вирусы могут использовать эти механизмы для проникновения в клетку таким же образом, как и обычные ресурсы. Попав внутрь клетки, вирус покидает везикулу хозяина , в которой он был захвачен, и таким образом получает доступ к цитоплазме. Примеры вирусов, попадающих таким путем, включают полиовирус , вирус гепатита С , [14] и вирус ящура . [15]
Многие вирусы с оболочкой, такие как SARS-CoV-2 , также проникают в клетку посредством эндоцитоза. Вход через эндосому гарантирует низкий уровень pH и воздействие протеаз, которые необходимы для открытия вирусного капсида и высвобождения генетического материала внутри цитоплазмы хозяина. Кроме того, эндосомы транспортируют вирус через клетку и гарантируют, что на поверхности не останется никаких следов вируса, которые в противном случае могли бы вызвать иммунное распознавание хозяина. [16]
Въезд посредством генетической инъекции
[ редактировать ]Третий метод заключается в простом прикреплении к поверхности клетки-хозяина через рецепторы на клетке, при этом вирус инъецирует в клетку только свой геном , оставляя остальную часть вируса на поверхности. Это ограничено вирусами, которым для заражения клетки требуется только геном (например, вирусы с положительной цепью РНК, поскольку их можно немедленно транслировать), а также ограничивается вирусами, которые действительно демонстрируют такое поведение. Наиболее изученный пример включает бактериофаги ; например, когда хвостовые волокна фага Т2 приземляются на клетку, его центральная оболочка пронзает клеточную мембрану, и фаг вводит ДНК из головного капсида непосредственно в клетку. [17]
Результаты
[ редактировать ]Как только вирус попадает в клетку, он активирует образование белков (либо сам, либо с помощью механизмов хозяина), чтобы получить полный контроль над клеткой-хозяином, если это возможно. Механизмы контроля включают подавление внутренней защиты клеток, подавление клеточной сигнализации и подавление транскрипции и трансляции клеток-хозяев . Часто эти цитотоксические эффекты приводят к гибели и упадку клетки, инфицированной вирусом.
Клетка классифицируется как восприимчивая к вирусу, если вирус способен проникнуть в клетку. После внедрения вирусной частицы происходит распаковка содержимого (вирусных белков в тегументе и вирусного генома посредством той или иной формы нуклеиновой кислоты ) как подготовка к следующему этапу вирусной инфекции: репликации вируса .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Субраманиан Р.П., Джерати Р.Дж. (20 февраля 2007 г.). «Вирус простого герпеса типа 1 опосредует слияние через промежуточный продукт полуслияния за счет последовательной активности гликопротеинов D, H, L и B» . Труды Национальной академии наук США . 104 (8): 2903–08. Бибкод : 2007PNAS..104.2903S . дои : 10.1073/pnas.0608374104 . ПМЦ 1815279 . ПМИД 17299053 .
- ^ Перейти обратно: а б с «Проникновение вируса в клетку-хозяина ~ страница ViralZone» . www.viralzone.expasy.org . Проверено 5 февраля 2021 г.
- ^ Лакадамьяли, Мелике; Майкл Дж. Раст; Хейзен П. Бэбкок; Сяовэй Чжуан (2003). «Визуализация заражения отдельными вирусами гриппа» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (16): 9280–85. Бибкод : 2003PNAS..100.9280L . дои : 10.1073/pnas.0832269100 . ПМК 170909 . ПМИД 12883000 .
- ^ Джу, Ки; П Ван (15 мая 2008 г.). «Визуализация направленной трансдукции с помощью инженерных лентивирусных векторов» . Джин Тер . 15 (20): 1384–96. дои : 10.1038/gt.2008.87 . ISSN 0969-7128 . ПМК 2575058 . ПМИД 18480844 .
- ^ Кумар, Бинод; Чандран, Бала (14 ноября 2016 г.). «Проникновение и перемещение KSHV в клетках-мишенях: перехват клеточных сигнальных путей, актина и динамики мембран» . Вирусы . 8 (11): 305. дои : 10.3390/v8110305 . ISSN 1999-4915 . ПМК 5127019 . ПМИД 27854239 .
- ^ Кумар, Бинод; Дутта, Дипанджан; Икбал, Джавед; Ансари, Майрадж Ахмед; Рой, Арунава; Чикоти, Лила; Пизано, Джина; Веттил, Моханан Валия; Чандран, Бала (октябрь 2016 г.). «Белок ESCRT-I Tsg101 играет роль в постмакропиноцитарном трафике и инфицировании эндотелиальных клеток герпесвирусом, ассоциированным с саркомой Капоши» . ПЛОС Патогены . 12 (10): e1005960. дои : 10.1371/journal.ppat.1005960 . ISSN 1553-7374 . ПМК 5072609 . ПМИД 27764233 .
- ^ Веттил, Моханан Валия; Кумар, Бинод; Ансари, Майрадж Ахмед; Дутта, Дипанджан; Икбал, Джавед; Гъйши, Олси; Боттеро, Вирджиния; Чандран, Бала (апрель 2016 г.). «Компонент ESCRT-0 Hrs способствует макропиноцитозу герпесвируса, ассоциированного с саркомой Капоши, в дермальных микрососудистых эндотелиальных клетках человека» . Журнал вирусологии . 90 (8): 3860–72. дои : 10.1128/JVI.02704-15 . ISSN 1098-5514 . ПМЦ 4810545 . ПМИД 26819309 .
- ^ 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» . БиоМед Исследования Интернэшнл . 2014 : 546274. doi : 10.1155/2014/546274 . ISSN 2314-6133 . ПМК 4055638 . ПМИД 24982895 .
- ^ Кампаделли-Фьюме, Габриэлла; Амасио, Микеле; Авитабиле, Элиза; Черретани, Арианна; Форгьери, Кристина; Джанни, Татьяна; Менотти, Лаура (2007). «Многочастная система, обеспечивающая проникновение вируса простого герпеса в клетку» . Обзоры по медицинской вирусологии . 17 (5): 313–326. дои : 10.1002/rmv.546 . ISSN 1052-9276 . ПМИД 17573668 . S2CID 30771615 .
- ^ Чжу, Юаньмэй; Ю, Данвэй; Ян, Хунся; Чонг, Хуэйхуэй; Он, Юсянь (2020). «Разработка мощных ингибиторов слияния мембран против SARS-CoV-2, нового коронавируса с высокой фузогенной активностью» . Журнал вирусологии . 94 (14). дои : 10.1128/JVI.00635-20 . ПМЦ 7343218 . ПМИД 32376627 .
- ^ Ся, Шуай; Лю, Мэйцинь; Ван, Чао; Сюй, Вэй; Лань, Цяошуай; Фэн, Силян; Ци, Фейфей; Бао, Линлин; Ду, Ланьин; Лю, Шувэнь; Цинь, Чуан (30 марта 2020 г.). «Ингибирование инфекции SARS-CoV-2 (ранее 2019-nCoV) с помощью высокоэффективного ингибитора слияния панкоронавируса, нацеленного на его шиповый белок, который обладает высокой способностью опосредовать слияние мембран» . Клеточные исследования . 30 (4): 343–355. дои : 10.1038/s41422-020-0305-x . ISSN 1001-0602 . ПМЦ 7104723 . ПМИД 32231345 .
- ^ Преступник, Виктор К.; Бовье, Франческа Т.; Мирс, Меган С.; Кахимат, Мария Н.; Чжу, Юн; Лин, Мишель Дж.; Аддеция, Амин; Либерман, Николь АП; Педду, Викас; Се, Сюпин; Ши, Пей-Ён (20 октября 2020 г.). «Ингибирование проникновения коронавируса in vitro и ex vivo с помощью липид-конъюгированного пептида, полученного из домена HRC гликопротеина шипов SARS-CoV-2» . мБио . 11 (5). дои : 10.1128/mBio.01935-20 . ISSN 2150-7511 . ПМЦ 7587434 . ПМИД 33082259 .
- ^ Тан, Тиффани; Бидон, Мия; Хаймес, Хавьер А.; Уиттакер, Гэри Р.; Дэниел, Сьюзен (июнь 2020 г.). «Механизм слияния мембран коронавируса является потенциальной мишенью для разработки противовирусных средств» . Противовирусные исследования . 178 : 104792. doi : 10.1016/j.antiviral.2020.104792 . ISSN 0166-3542 . ПМЦ 7194977 . ПМИД 32272173 .
- ^ Хелле Ф., Дюбюиссон Дж. «Проникновение вируса гепатита С в клетки-хозяева». Cell Mol Life Sci . 2007, 4 октября
- ^ Нью-Джерси Диммок и др. Введение в современную вирусологию , 6-е издание.» Blackwell Publishing, 2007. [ ISBN отсутствует ] [ нужна страница ]
- ^ Хоули, Питер М; Найп, Дэвид М. Филдс Вирусология [ нужна страница ] Липпинкотт Уильямс и Уильямс, 2013 г. [ ISBN отсутствует ]
- ^ Себастьен, Магдольна Г.; Будкер Владимир Георгиевич; Будкер, Татьяна; Субботин Владимир М.; Чжан, Гофэн; Монахан, Шон Д.; Льюис, Дэвид Л.; Вонг, Со К.; Хагстром, Джеймс Э.; Вольф, Джон А. (июль 2006 г.). «Механизм доставки плазмиды путем гидродинамической инъекции в хвостовую вену. I. Поглощение гепатоцитами различных молекул» . Журнал генной медицины . 8 (7): 852–873. дои : 10.1002/jgm.921 . ISSN 1099-498X . ПМИД 16724360 . S2CID 564796 .
