Skip to main content
Global

10.3: מבנה ויראלי

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208744

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מטרות למידה
    1. תאר ממה מורכב וירוס של בעלי חיים מבחינה מבנית.
    2. הגדר את הדברים הבאים:
      1. קפסיד
      2. קפסומר
      3. נוקלאוקפסיד.
    3. תאר כיצד רוב הנגיפים של בעלי החיים משיגים את המעטפה שלהם.
    4. ציין מדוע חלק מהבקטריופאגים מורכבים יותר מנגיפים פוליהדרליים או הסליליים האופייניים.

    מכיוון שנגיפים אינם תאים, הם מבחינה מבנית הרבה יותר פשוטים מחיידקים. חלקיק ויראלי זיהומי שלם נקרא ויריון ומורכב מ: גנום, קפסיד, ולעתים קרובות מעטפה.

    גנום ויראלי

    הגנום הנגיפי הוא מולקולה יחידה או מפולחת, מעגלית או ליניארית של חומצת גרעין המתפקדת כחומר הגנטי של הנגיף. זה יכול להיות DNA או RNA חד-גדילי או דו-גדילי (אך כמעט אף פעם לא שניהם), ומקודד לסינתזה של רכיבים ויראליים ואנזימים ויראליים לשכפול. כמו כן, מתברר כי וירוסים עשויים למלא תפקיד קריטי באבולוציה של החיים על ידי שימוש במעבורות של חומר גנטי בין אורגניזמים אחרים.

    קפסיד ויראלי

    הקפסיד, או הליבה, הוא מעטפת חלבון המקיפה את הגנום ומורכבת בדרך כלל מתת-יחידות חלבון הנקראות קפסומרים. הקפסיד משמש להגנה ולהכנסת הגנום לתאי המארח. וירוסים מסוימים מורכבים לא יותר מגנום המוקף בקפסיד ונקראים נוקלאוקפסיד או נוקלאוקפסיד (איור). \(\PageIndex{1}\) חלבוני התקשרות יוצאים מהקפסיד וקושרים את הנגיף לתאי מארח רגישים.

    u2fig2b.jpg
    איור\(\PageIndex{1}\): (א) מבנה ויראלי (וירוס סלילי) ו- (ב) מבנה ויראלי (וירוס פוליהדרלי).

    נגיפי Adenovirus ו- Poliomyelitis הם דוגמאות לנגיפים עירומים (איור\(\PageIndex{2}\)); שניהם מציגים מבנים פוליהדרליים.

    1837_polio.jpg
    איור\(\PageIndex{2}\): וירוסים עירומים (משמאל) מיקרוגרף אלקטרונים שידור של אדנו-וירוסים. תמונה מסופקת על ידי ד"ר ג 'וויליאם גארי, ג'וניור. (מימין) מיקרוגרף אלקטרונים העברה של נגיפי פוליו-מיאליטיס; תמונה מסופקת על ידי ג'יי ג'יי אספוזיטו ופ 'א מרפי. באדיבות המרכז לבקרת מחלות ומניעתן.

    מעטפה ויראלית

    לרוב הנגיפים של בעלי החיים יש גם מעטפה המקיפה נוקלאוקפסיד רב-הדרלי או הסליל, ובמקרה זה הם נקראים וירוס עטוף es (איור). \(\PageIndex{3}\) מעטפת ה עשויה להגיע מהממברנה הגרעינית של התא המארח, מממברנות ואקואולריות (ארוזות על ידי מנגנון גולגי) או מממברנה ציטופלזמית חיצונית.

    HIV.jpg
    איור\(\PageIndex{3}\): מבנה ויראלי (משמאל) וירוס סליל עטוף, (במרכז) וירוס פוליהדרלי עטוף, (מימין) מבנה HIV.

    למרות שהמעטפה היא בדרך כלל ממקור תא מארח, הנגיף אכן משלב חלבונים משלו, המופיעים לעתים קרובות כקוצים של גליקופרוטאין, במעטפה. קוצים גליקופרוטאין אלה מתפקדים בחיבור הנגיף לקולטנים בתאי מארח רגישים.

    הפעלה ויראלית של חסינות מולדת

    כדי להגן מפני זיהום, אחד הדברים שעל הגוף לעשות בתחילה הוא לאתר נוכחות של מיקרואורגניזמים. הגוף עושה זאת על ידי זיהוי מולקולות ייחודיות למיקרואורגניזמים שאינם קשורים לתאים אנושיים. מולקולות ייחודיות אלה נקראות דפוסים מולקולריים הקשורים לפתוגן או PAMPs. (מכיוון שלכל החיידקים, לא רק לחיידקים פתוגניים, יש PAMPs, דפוסים מולקולריים הקשורים לפתוגן מכונים לפעמים דפוסים מולקולריים הקשורים לחיידקים או MAMPs.)

    לדוגמה, רוב הגנום הנגיפי מכיל תדירות גבוהה של רצפי דינוקלאוטידים ציטוזין-גואנין לא מתיליים (ציטוסין חסר קבוצת מתיל או CH 3 וממוקם בסמוך לגואנין). ל- DNA של יונקים יש תדירות נמוכה של ציטוזין-גואנין דינוקלאוטידים ורובם מתילטים. בנוסף, רוב הנגיפים מייצרים RNA ויראלי דו-גדילי ייחודי, וחלק מהנגיפים מייצרים RNA ויראלי חד-גדילי עשיר באורציל במהלך חלקים ממחזור חייהם. צורות אלו של חומצות גרעין ויראליות הן PAMPs נפוצים הקשורים לנגיפים. PAMPs אלה נקשרים לקולטנים לזיהוי דפוסים או PRRs הנקראים קולטנים דמויי אגרה או TLRs הנמצאים בתוך האנדוזומים של תאים פגוציטים. RNA ויראלי יכול גם להיקשר ל-PRRs ציטופלזמיים הנקראים RIG-1 (גן -1 הניתן להשראת חומצה רטינואית) ו-MDR-5 (גן 5 הקשור להתמיינות מלנומה).

    רוב ה-PRRs הנקשרים לרכיבים ויראליים מפעילים סינתזה של ציטוקינים הנקראים אינטרפרונים מסוג I החוסמים שכפול ויראלי בתוך תאי מארח נגועים. ה-TLRs עבור רכיבים ויראליים נמצאים בממברנות הפגוזומים המשמשים לפירוק וירוסים במהלך פגוציטוזיס. כאשר וירוסים נבלעים על ידי פגוציטים, ה-PAMPS הנגיפי נקשר ל-TLRs הממוקמים בתוך הפגוליזוזומים (אנדוזומים). TLRs עבור רכיבים ויראליים כוללים:

    1. TLR-3 קושר RNA ויראלי דו-גדילי; 2.
    TLR-7 קושר RNA נגיפי חד-גדילי עשיר באורציל כמו ב- HIV; 3.
    TLR-8 קושר RNA ויראלי חד-גדילי; 4.
    TLR-9 קושר רצפי דינוקלאוטידים ציטוזין-גואנין לא מתילטים (    CpG DNA) הנמצאים בגנום חיידקי ונגיפי.
    5. RIG-1 (גן -1 הניתן להשראת חומצה רטינואית) ו- MDA-5 (גן 5 הקשור להתמיינות מלנומה), הם חיישנים ציטופלסמיים שמולקולות RNA דו-גדיליות ויראליות חד-גדיליות מייצרות בתאים נגועים בנגיף

    בקטריופאגים הם וירוסים שמדביקים רק חיידקים. [1]חלק מהבקטריופאגים מורכבים מבחינה מבנית הרבה יותר מנוקלאוקפסיד טיפוסי או וירוסים עטופים ועשויים להיות בעלי מבנה זנב ייחודי המורכב מלוח בסיס, סיבי זנב ומעטפת מתכווצת (ראה גם איור C ואיור E). \(\PageIndex{1}\) \(\PageIndex{2}\) בקטריופאגים אחרים, לעומת זאת, הם איקוסהדרלים פשוטים או סליליים (ראה איור ג). \(\PageIndex{1}\)

    phage.jpg

    מיקרוגרף אלקטרונים של בקטריופאג עם נדן מתכווץ. A = בקטריופאג רגיל ו-B = בקטריופאג לאחר התכווצות נדן

    תרגיל: שאלות חשיבה-זוג-שתף
    1. דון מדוע וירוסים יכולים להשתכפל רק בתוך תאים חיים.
    2. רוב ה-PRRs עבור PAMPs ויראליים נמצאים בממברנות הפגוזומים, לא על פני התא.
      1. למה אתה חושב שזה כך?
      2. ציין את הציטוקינים העיקריים המיוצרים בתגובה ל-PAMPs ויראליים וציין כיצד הם מתפקדים כדי להגן מפני וירוסים.

    סיכום

    1. מכיוון שנגיפים אינם תאים, הם מבחינה מבנית הרבה יותר פשוטים מחיידקים.
    2. חלקיק ויראלי זיהומי שלם - או ויריון - מורכב מגנום, קפסיד ואולי מעטפה.
    3. לנגיפים יש DNA או RNA כגנום שלהם.
    4. הגנום מוקף בדרך כלל בקליפת חלבון הנקראת קפסיד המורכבת מיחידות משנה של חלבון הנקראות קפסומרים.
    5. וירוסים מסוימים מורכבים לא יותר מגנום המוקף בקפסיד ונקראים נוקלאוקפסיד או וירוסים עירומים.
    6. לרוב הנגיפים של בעלי החיים יש גם מעטפה המקיפה נוקלאוקפסיד רב-הדרלי או הסליל שמקורו בדרך כלל מממברנות התא המארח בתהליך ניצנים ונקראים וירוסים עטופים.
    7. חלבונים ספציפיים או גליקופרוטאינים על פני השטח הנגיפי משמשים לחיבור וירוסים אל פני התא המארח שלו.
    8. חומצת הגרעין הנגיפית מתפקדת כדפוס מולקולרי הקשור לפתוגן (PAMP).
    9. קישור של PAMPs ויראליים לקולטני זיהוי דפוסי תאים מארחים (PRRs) מעורר סינתזה והפרשה של ציטוקינים אנטי-ויראליים הנקראים אינטרפרונים מסוג 1 החוסמים שכפול ויראלי בתוך תאי מארח נגועים.