Информация

Защо има 2 копия на РНК във вириона на ХИВ?

Защо има 2 копия на РНК във вириона на ХИВ?


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.

В HIV вириона има две копия на РНК. Това са ретровируси. Така че те могат да направят кДНК дори само от едно копие, използвайки обратна транскриптаза.

Каква е ползата от другия? И двете интегрирани ли са в хромозомите на гостоприемника?

Моите предположения са:

  1. За да осигурите повишен шанс за интегриране. Но ако единият влезе, другият също трябва да може.

  2. За увеличаване на количеството преведен протеин (ако и двете се интегрират).

  3. Две за два комплекта хромозоми. (Изглежда непълнолетно, но все пак е възможно. въпреки че не мисля, че има специфични места за предпочитане на вирусната ДНК. Има ли?)


Не сте напълно прав, защото тези две нишки не трябва да са еднакви, те могат да бъдат генотипно различни, което се случва, когато една клетка е заразена от два различни щама на ХИВ. Също така ХИВ използва обратна транскриптаза, която може да "скача" от една верига в друга, така че понякога парчетата се повтарят, пропускат и т.н. Така че ще получите рекомбинант --> повече генетично разнообразие (вижте тази статия) Няма да навлизам много подробности, но ако искате да знаете повече, горещо препоръчвам да прочетете статията, която дадох на връзка след генетичното разнообразие. Така че да обобщим:

  • генетично разнообразие, поради превключването между двете направления (това прави толкова трудно лечението на СПИН, напр.)
  • Ако една нишка РНК се повреди, тя може да използва части от другата РНК верига като матрица, така че да синтезира ДНК
  • очевидно димерната форма на РНК в ХИВ е от съществено значение за последователната репликация на вируса

Източник: предишната спомената статия (ХИВ-1 РНК димеризация: за танго са необходими двама.)


РНК опаковане в ХИВ

Успешната репликация на ретровируса на СПИН, ХИВ, изисква неговата геномна РНК (vRNA) да бъде пакетирана в сглобяване на вирусни частици с висока точност. Въпреки това, клетъчните иРНК могат също да бъдат пакетирани при някои условия. vRNA съдържа “опаковъчен сигнал” (“ψ”) и е опакована като димер, с два vRNA мономера, свързани с ограничен брой базови двойки. Той има два конформера, само единият от които е способен на димеризация и опаковане. През последните години се наблюдава важен напредък в 3-D структурата на димерния ψ. Gag, протеинът, който се сглобява във вирусната частица, взаимодейства специално с ψ, но това е затъмнено при физиологични условия от неговия висок неспецифичен афинитет към всяка РНК. Новите резултати предполагат, че vRNA е избрана за опаковане, тъй като ψ заражда сглобяването по-ефективно от другите РНК.


Молекулярна клетъчна биология

I.P. О’Карол, А. Рейн, в Енциклопедия по клетъчна биология, 2016 г.

Абстрактно

Вирусните геноми показват изключително разнообразие по отношение на типа нуклеинова киселина, размера, сложността и пътищата за трансфер на информация, които следват. По този начин вирусните нуклеинови киселини могат да бъдат ДНК или РНК, двуверижни или едноверижни, едностранни или многостранни, линейни или кръгови, с дължина до 2 kb или до 2500 kb. Целта на вируса е да се репликира. За да направят това, вирусите са развили различни стратегии за репликиране на техните геноми и производство на структурни и каталитични протеини, необходими за образуването на нови вируси. Тази статия е кратко въведение във вирусните геноми и вирусната репликация.


Съдържание

Пълната последователност на генома на HIV-1, извлечена от инфекциозни вириони, е решена до разделяне на един нуклеотид. [6] Геномът на ХИВ кодира малък брой вирусни протеини, като неизменно установява съвместни асоциации между ХИВ протеините и между ХИВ и протеините на гостоприемника, за да нахлуят в клетките гостоприемници и да отвлекат вътрешните им машини. [7] ХИВ е различен по структура от другите ретровируси. ХИВ вирионът е

100 nm в диаметър. Най-вътрешната му област се състои от конусообразно ядро, което включва две копия на (положителен смисъл) ssRNA генома, ензимите обратна транскриптаза, интеграза и протеаза, някои второстепенни протеини и основния протеин на ядрото. [8] Геномът на човешкия имунодефицитен вирус (HIV) кодира 8 вирусни протеина, които играят съществена роля по време на жизнения цикъл на ХИВ. [7]

HIV-1 се състои от две копия на нековалентно свързана, несвързана, едноверижна РНК с положителен смисъл, затворена от коничен капсид, съставен от вирусния протеин p24, типичен за лентивирусите. [9] [10] Двете копия на РНК вериги са жизненоважни за допринасяне за рекомбинация на HIV-1, която се случва по време на обратната транскрипция на вирусната репликация. Задържането на две копия на едноверижна РНК във вирион, но производството на само един ДНК провирус се нарича псевдодиплоидия. [11] РНК компонентът е с дължина 9749 нуклеотида [12] [13] и носи 5’ капачка (Gppp), 3’ поли(А) опашка и много отворени рамки за четене (ORFs). [14] Вирусните структурни протеини са кодирани от дълги ORF, докато по-малките ORF кодират регулатори на жизнения цикъл на вируса: прикрепване, мембранно сливане, репликация и сглобяване. [14]

Едноверижната РНК е тясно свързана с р7 нуклеокапсидни протеини, късен сглобяващ протеин р6 и ензими, които са от съществено значение за развитието на вириона, като обратна транскриптаза и интеграза. Лизиновата tRNA е праймерът на магнезий-зависимата обратна транскриптаза. [9] Нуклеокапсидът се свързва с геномната РНК (една молекула на хексамер) и предпазва РНК от смилане от нуклеази. В рамките на вирионната частица също са затворени Vif, Vpr, Nef и вирусна протеаза. [ необходимо цитиране ] Обвивката на вириона се образува от плазмена мембрана с произход от клетката гостоприемник, която се поддържа от матрица, съставена от вирусния протеин р17, осигуряваща целостта на частицата вирион. На повърхността на вириона може да се открие ограничен брой от обвивния гликопротеин (Env) на HIV, тример, образуван от хетеродимери на gp120 и gp41. Env е отговорен за свързването с неговия първичен гостоприемник рецептор, CD4, и неговия ко-рецептор (главно CCR5 или CXCR4), което води до навлизане на вируса в неговата целева клетка. [15]

Като единствени протеини на повърхността на вируса, гликопротеините на обвивката (gp120 и gp41) са основните цели за усилията за ваксина срещу ХИВ. [16] Над половината от масата на тримерната обвивка са N-свързани гликани. Плътността е висока, тъй като гликаните предпазват основния вирусен протеин от неутрализация от антитела. Това е една от познатите най-гъсто гликозилирани молекули и плътността е достатъчно висока, за да предотврати нормалния процес на узряване на гликаните по време на биогенезата в ендоплазмения апарат и апарата на Голджи. [17] [18] Поради това по-голямата част от гликаните са в застой като незрели „високоманозни“ гликани, които обикновено не присъстват на секретираните или клетъчните повърхностни човешки гликопротеини. [19] Необичайната обработка и висока плътност означава, че почти всички широко неутрализиращи антитела, които са били идентифицирани досега (от подгрупа пациенти, които са били заразени в продължение на много месеци до години), се свързват или са адаптирани да се справят с тези обвивки гликани. [20]

Молекулната структура на вирусния шип сега е определена чрез рентгенова кристалография [21] и криоелектронна микроскопия. [22] Този напредък в структурната биология стана възможен благодарение на развитието на стабилни рекомбинантни форми на вирусния пик чрез въвеждането на междусубединична дисулфидна връзка и мутация на изолевцин към пролин в gp41. [23] Така наречените SOSIP тримери не само възпроизвеждат антигенните свойства на нативния вирусен шип, но също така показват същата степен на незрели гликани, както е представена на нативния вирус. [24] Рекомбинантните тримерни вирусни шипове са обещаващи кандидати за ваксини, тъй като показват по-малко неутрализиращи епитопи от рекомбинантния мономерен gp120, които действат за потискане на имунния отговор към целевите епитопи. [25]

ХИВ има няколко основни гена, кодиращи структурни протеини, които се намират във всички ретровируси, както и няколко неструктурни („допълнителни“) гени, уникални за ХИВ. [26] ХИВ геномът съдържа девет гена, които кодират петнадесет вирусни протеина. [27] Те се синтезират като полипротеини, които произвеждат протеини за вътрешността на вириона, наречени Gag, групово специфичен антиген, вирусните ензими (Pol, полимераза) или гликопротеините на вириона окр (плик). [28] В допълнение към тях, ХИВ кодира протеини, които също имат определени регулаторни и спомагателни функции. [28] HIV-1 има два важни регулаторни елемента: Tat и Rev и няколко важни спомагателни протеини като Nef, Vpr, Vif и Vpu, които не са от съществено значение за репликацията в определени тъкани. [28] гав генът осигурява основната физическа инфраструктура на вируса и пол осигурява основния механизъм, чрез който ретровирусите се възпроизвеждат, докато останалите помагат на ХИВ да навлезе в клетката гостоприемник и да засили репродукцията му. Въпреки че те могат да бъдат променени чрез мутация, всички тези гени освен tev съществуват във всички известни варианти на ХИВ вижте Генетична вариабилност на ХИВ. [ необходимо цитиране ]

ХИВ използва сложна система за диференциално РНК сплайсинг, за да получи девет различни генни продукта от по-малко от 10 kb геном. [29] ХИВ има 9,2 kb несплайсиран геномен транскрипт, който кодира за gag и pol прекурсори единично сплайсиран, 4,5 kb кодиране за env, Vif, Vpr и Vpu и многократно сплайсиран, 2 kb mRNA кодиране за Tat, Rev и Nef. [29]

Протеини, кодирани от ХИВ генома
клас Име на ген Първични протеинови продукти Преработени протеинови продукти
Вирусни структурни протеини гав Gag полипротеин MA, CA, SP1, NC, SP2, P6
пол Пол полипротеин RT, RNase H, IN, PR
окр gp160 gp120, gp41
Основни регулаторни елементи тат тат
рев Rev
Допълнителни регулаторни протеини неф Неф
впр Впр
vif Vif
vpu Vpu

Вирусни структурни протеини Редактиране

  • гав (групово-специфичен антиген) кодира прекурсора gag полипротеин, който се обработва от вирусна протеаза по време на узряването до MA (матричен протеин, p17) CA (капсиден протеин, p24) SP1 (спейсър пептид 1, p2) NC (нуклеокапсиден протеин, p7) SP2 (спейсър пептид 2, р1) и протеин Р6. [30]
  • пол кодове за вирусни ензими обратна транскриптаза (RT) и RNase H, интеграза (IN) и HIV протеаза (PR). [28] ХИВ протеазата е необходима за разцепване на прекурсора Gag полипротеин за производство на структурни протеини, RT е необходима за транскрибиране на ДНК от РНК шаблон, а IN е необходим за интегриране на двойноверижната вирусна ДНК в генома на гостоприемника. [26]
  • окр (за "плик") кодира gp160, който се разцепва от гостоприемна протеаза, фурин, в ендоплазмения ретикулум на клетката гостоприемник. Пост-транслационната обработка произвежда повърхностен гликопротеин, gp120 или SU, който се прикрепя към CD4 рецепторите, присъстващи в лимфоцитите, и gp41 или TM, които се вграждат във вирусната обвивка, за да позволи на вируса да се прикрепи и да се слее с целевите клетки. [26][30]

Основни регулаторни елементи Редактиране

  • тат (HIV транс-активатор) играе важна роля в регулирането на обратната транскрипция на РНК на вирусния геном, като осигурява ефективен синтез на вирусни тРНК и регулира освобождаването на вириони от инфектирани клетки. [28] Tat се изразява като 72-аминокиселинен един екзон Tat, както и 86-101-аминокиселинен два екзон Tat, и играе важна роля в началото на HIV инфекцията. Tat (14–15 kDa) се свързва с изпъкналата вторична структура на геномна РНК стволова бримка близо до 5' LTR региона, образувайки елемента за трансактивационен отговор (TAR). [9][28]
  • рев (регулатор на експресията на вирионни протеини): Rev протеинът се свързва с вирусния геном чрез богат на аргинин РНК-свързващ мотив, който също действа като NLS (сигнали за ядрена локализация), необходим за транспортирането на Rev до ядрото от цитозола по време на вирусна репликация. [28] Rev разпознава сложна структура стволови бримки на иРНК окр разположен в кодиращия екзон за разделяне на интрони на Tat и Rev, известен като елемент за отговор на HIV Rev (RRE). [9][28] Rev е важен за синтеза на основните вирусни протеини и следователно е от съществено значение за вирусната репликация. [необходимо цитиране]

Допълнителни регулаторни протеини Редактиране

  • впр (лентивирусен протеин R): Vpr е свързан с вириони, нуклеоцитоплазмен регулаторен протеин. [28] Смята се, че играе важна роля в репликацията на вируса, по-специално, ядрения внос на прединтеграционния комплекс. Изглежда, че Vpr също така кара клетките му гостоприемници да спре клетъчния си цикъл във фазата G2. Това спиране активира машината за възстановяване на ДНК гостоприемника, която може да позволи интегрирането на вирусната ДНК. [9]HIV-2 и SIV кодират допълнителен протеин, свързан с Vpr, наречен Vpx, който функционира във връзка с Vpr. [28]
  • vif - Vif е силно запазен, 23 kDa фосфопротеин, важен за инфекциозността на HIV-1 вириони в зависимост от типа клетка. [9] Установено е, че HIV-1 изисква Vif за синтезиране на инфекциозни вируси в лимфоцити, макрофаги и определени човешки клетъчни линии. Изглежда, че не изисква Vif за същия процес в HeLa клетки или COS клетки, наред с други. [28]
  • неф- Nef, отрицателен фактор, е N-терминален миристоилиран мембранно-свързан фосфопротеин. Той участва в множество функции по време на цикъла на репликация на вируса. Смята се, че играе важна роля в клетъчната апоптоза и повишава инфекциозността на вируса. [28]
  • vpu (Вирусен протеин U) - Vpu е специфичен за HIV-1. Това е олигомерен интегрален мембранен фосфопротеин от клас I с множество биологични функции. Vpu участва в разграждането на CD4, включващо убиквитин протеазомния път, както и в успешното освобождаване на вириони от инфектирани клетки. [9][28]
  • tev: Този ген присъства само в няколко изолата на HIV-1. Това е сливане на части от тат, окр, и рев гени и кодове за протеин с някои от свойствата на tat, но малко или никакви от свойствата на rev. [31]

Няколко запазени вторични структурни елемента са идентифицирани в генома на HIV РНК. Структурата 5'UTR се състои от поредица от структури стволови бримки, свързани с малки линкери. [10] Тези стволови бримки (5' до 3') включват елемента на трансактивиращата област (TAR), 5' полиаденилиращия сигнал [poly(A)], PBS, DIS, главния SD и фиби за ψ структура, разположена в 5' края на генома и елемента за отговор на HIV Rev (RRE) в env гена. [10] [32] [33] Друга РНК структура, която е идентифицирана, е бримка 3 на стволовия ствол (GSL3), за която се смята, че участва във вирусното опаковане. [34] [35] Предполага се, че вторичните структури на РНК оказват влияние върху жизнения цикъл на ХИВ чрез промяна на функцията на ХИВ протеазата и обратната транскриптаза, въпреки че не всички идентифицирани елементи са получили функция. [ необходимо цитиране ]

Вторичната структура на РНК, определена чрез SHAPE анализ, показва, че съдържа три стволови бримки и се намира между гените на протеазата на HIV и обратната транскриптаза. Това цис Доказано е, че регулаторната РНК се запазва в цялото семейство на ХИВ и се смята, че влияе върху жизнения цикъл на вируса. [36]

В трети променлив цикъл или V3 контур е част или регион от вируса на човешкия имунодефицит. В V3 контур от обвивния гликопротеин на вирона, gp120, му позволява да инфектира човешки имунни клетки чрез свързване към цитокинов рецептор на целевата човешка имунна клетка, като например CCR5 клетка или CXCR4 клетка, в зависимост от щама на HIV. [37] Гликопротеинът на обвивката (Env)gp 120/41 е от съществено значение за навлизането на HIV-1 в клетките. Env служи като молекулярна цел на лекарство, лекуващо хора с HIV-1 инфекция, и източник на имуноген за разработване на ваксина срещу СПИН. Структурата на функционалния Env тример обаче остава неуловима. [38]


ХИВ инфекция

ХИВ (вирусът на човешкия имунодефицит) има липидна мембрана, подобна на клетъчните мембрани на други организми. Оцветете липидната мембрана (b) в светло зелено. Прикрепени към мембраната са няколко протеини в обвивката (а) които се използват за прикрепване към клетката гостоприемник. Оцветете белтъците на обвивката (а) в оранжево. В рамките на мембраната има друг слой протеини, които съдържат капсула (c), оцветете капсулата в тъмно зелено.

Стъпка 1 – ХИВ навлиза в гостоприемника чрез прикрепване към специфични рецептори на гостоприемника. Сякаш вирусът има специфичен ключ, който работи само на гостоприемната клетка с правилното заключване. В случай на ХИВ ключалката е антигенът на CD4 клетъчната повърхност, разположен на повърхността на Т-хелперните клетки. Оцветете CD4 антигените (e) тъмно лилаво. CD4 антигените се намират върху клетъчните мембрани на клетката (X), който трябва да бъде оцветен в тъмно синьо. В този момент вирусът и клетъчната мембрана се сливат и ядрото на вириона навлиза в клетката. Ядрото съдържа РНК и няколко свързани протеина, които са от съществено значение за вирусната репликация. Оцветете всички случаи на вирус РНК (g) розово.

След като вирусите се слеят с клетката, тя разопакова съдържанието й и оставя след себе си белтъците на обвивката на повърхността на клетката.

Вирусът също така разопакова протеин, наречен протеаза (d), който е от съществено значение за сглобяването на вируса по време на последната стъпка от инфекцията. Оцветете всички случаи на протеаза в кафяво. Третият протеин, открит във вируса, е ензим, наречен интеграза. Този ензим ще помогне на вирусния генетичен материал да се интегрира в ДНК на гостоприемника. Оцветете всички екземпляри на интеграза (f) в черно.

Тъй като геномът на вируса е под формата на РНК, той първо трябва да преобразува РНК в ДНК с помощта на ензим, наречен обратна транскриптаза (h). Оцветете всички случаи на обратна транскриптаза в жълто ◯. Тъй като вирусът на ХИВ използва метода на обратната транскриптаза и РНК, той е известен като ретровирус. Едноверижният генетичен материал развива мутации по-често от ДНК вирусите - този променящ се характер на ретровируса го прави особено трудно да се разработят ваксини за тях - следователно защо трябва да си правите ваксина срещу грип всяка година, но се нуждаете от ваксина срещу полиомиелит само веднъж в живота си.

ДНК вече е двуверижна молекула и е готова да се премести в ядрата на клетката. Оцветете вирусната ДНК (i) в червено.

Стъпка 3 - Вирусната ДНК, сега двуверижна, се транспортира в ядрото (продължете да оцветявате всички случаи на вирусна ДНК в червено) и ядрена мембрана (Y) сива. В ядрото ензимът, наречен интеграза ◆, го слива с нормалната ДНК на клетката гостоприемник. Вирусната ДНК може да се задържи в ДНК на клетката в продължение на много години в латентно състояние, което допълнително усложнява усилията за лечение или излекуване на болестта. Оцветете ДНК на клетката гостоприемник (k) в светло синьо. Сега трябва да е очевидно, че ДНК на гостоприемника (синьо) има участък от ДНК, който принадлежи на вируса (червен).

С помощта на клетъчния ензим на гостоприемника, РНК-полимераза, вирусната ДНК се транскрибира обратно в две снаждения на РНК. Това работи като копирна машина, клетката използва вирусната ДНК, за да направи хиляди копия на вирусна РНК. Оцветете РНК полимеразата (j) в розово.

Има два снаждания, направени в тази цена: късо снаждане (n), което съдържа инструкциите за създаване на вирусни протеини, и дълго снаждане (m), което е копие на оригиналната вирусна РНК. Оцветете късите снаждения в зелено, а дългите - в светло лилаво във всички случаи.

Стъпка 4 - Късите сплайсирани РНК се транспортират до цитоплазмата, където рибозомите и апаратът на Голджи използват кода за конструиране на вирусни протеини. Оцветете апарата на Голджи (q) в светло синьо. По-дългите снаждания представляват вирусна РНК с пълна дължина и ще се превърнат в ядрото на новите вируси. В модела ще видите много от тези протеини да плуват наоколо и чакат да бъдат сглобени. Уверете се, че всички тези части са оцветени в подходящия цвят.

Друг ензим, наречен протеаза (която се доставя с оригинала на вируса), е необходим за сглобяване на протеините в крайните им функционални форми.

Стъпка 5 - Използвайки протеините, събрани от апарата на Голджи, и завършената вирусна РНК от дългите вериги, зрелият вирус се разпъпва от клетката си гостоприемник. Процесът на пъпкуване често унищожава клетката гостоприемник. Веднъж вирусната инфекция може да създаде милиони нови вируси чрез отвличане на ДНК на клетката и клетъчните машини. При повечето вирусни инфекции имунната система ще се научи да идентифицира заразените клетки и да ги унищожи, преди да могат да направят нови копия на вируса.

✅ Проверете, за да се уверите, че всички структури са оцветени и прегледайте петте стъпки, за да придобиете представа за "голяма картина"


Как действа СПИН

Както всички вируси, ХИВ стъпва по тънката линия, която разделя живите от неживите същества. Вирусите нямат химически машини, които човешките клетки използват за поддържане на живота. И така, ХИВ изисква клетка гостоприемник, за да остане жива и да се репликира. За да се възпроизвежда, вирусът създава нови вирусни частици вътре в клетката гостоприемник и тези частици пренасят вируса в нови клетки. За щастие вирусните частици са крехки.

Вирусите, включително ХИВ, нямат клетъчни стени или ядро. По принцип вирусите са съставени от генетични инструкции, увити в защитна обвивка. ХИВ частица, наречена вирион, е сферична и има диаметър около една 10 000-та от милиметъра.

ХИВ инфектира един конкретен тип клетки на имунната система. Тази клетка се нарича CD4+T клетка, вид бели кръвни клетки, известни също като Т-хелперни клетки. Всъщност вирусът е насочен само към подгрупа от Т-хелперните клетки: тези, които вече са били изложени на инфекция. Това е така, защото за разлика от „наивните“ клетки, опитните „паметни“ клетки са в постоянно движение и ХИВ използва това движение по сложен начин, за да влезе в тях. Веднъж заразена, Т-хелперната клетка се превръща в ХИВ реплицираща клетка. Т-хелперните клетки играят жизненоважна роля в имунния отговор на организма. Обикновено има 1 милион Т-клетки на 1 милилитър кръв. ХИВ бавно ще намали броя на Т-клетките, докато човекът не развие СПИН.

ХИВ е ретровирус, което означава, че има гени, съставени от молекули на рибонуклеинова киселина (РНК). Както всички вируси, ХИВ се възпроизвежда в клетките гостоприемници. Счита се за ретровирус, защото използва ензим, обратна транскриптаза, за превръщане на РНК в ДНК [източник: Lu et al.].

За да разберем как ХИВ заразява тялото, нека разгледаме основната структура на вируса:


9.10D: Репликативен цикъл на ХИВ

  • Допринесе от Boundless
  • Обща микробиология в Boundless

Вирусът на човешкия имунодефицит (HIV) е лентивирус (член на семейството на ретровирусите), който причинява синдром на придобита имунна недостатъчност (СПИН). СПИН е състояние при хората, при което прогресивната недостатъчност на имунната система позволява да се развиват животозастрашаващи опортюнистични инфекции и ракови заболявания. ХИВ може да зарази дендритни клетки (DCs). DCs са едни от първите клетки, срещани от вируса по време на сексуално предаване. Понастоящем се смята, че играят важна роля чрез предаване на ХИВ на Т-клетките, когато вирусът се улавя в лигавицата от DC. ХИВ навлиза в макрофагите и Т-клетките чрез адсорбция на гликопротеини на повърхността му към рецепторите на целевата клетка. Това е последвано от сливане на вирусната обвивка с клетъчната мембрана и освобождаването на ХИВ капсида в клетката.

Фигура: ХИВ репликация: Стъпки в цикъла на репликация на ХИВ: Сливане на ХИВ клетката с повърхността на клетката гостоприемник. Влизане в клетка, ХИВ РНК, обратна транскриптаза, интеграза и други вирусни протеини влизат в клетката гостоприемник. Вирусната ДНК се образува чрез обратна транскрипция. Вирусната ДНК е транспортира се през ядрото и се интегрира в ДНК на гостоприемника. Нова вирусна РНК се използва като геномна РНК за създаване на вирусни протеини. Новата вирусна РНК и протеини се придвижват към клетъчната повърхност и се образува нов, незрял ХИВ вирус. Узряване на вируса и освобождаване на протеаза на индивида HIV протеини.

Малко след като вирусният капсид навлезе в клетката, ензим, наречен обратна транскриптаза, освобождава едноверижния (+)РНК геном от прикрепените вирусни протеини и го копира в комплементарна ДНК (cDNA) молекула. Процесът на обратна транскрипция е изключително податлив на грешки и получените мутации могат да причинят лекарствена резистентност или да позволят на вируса да избяга от имунната система на тялото. Обратната транскриптаза също има рибонуклеазна активност, която разгражда вирусната РНК по време на синтеза на сДНК, както и ДНК-зависима ДНК полимеразна активност, която създава сетивна ДНК от антисенс сДНК. Заедно сДНК и нейният комплемент образуват двуверижна вирусна ДНК, която след това се транспортира в клетъчното ядро.

Тази интегрирана вирусна ДНК може след това да лежи в латентния стадий на HIV инфекцията. За да се произвежда активно вирусът, трябва да присъстват определени клетъчни транскрипционни фактори. Най-важният от тях е NF-&kappaB (NF kappa B), който се регулира нагоре, когато Т-клетките се активират. Това означава, че тези клетки, които най-вероятно ще бъдат убити от ХИВ, са тези, които в момента се борят с инфекцията. По време на вирусната репликация интегрираният ДНК провирус се транскрибира в иРНК, която след това се снажда на по-малки парчета. Тези малки парченца се изнасят от ядрото в цитоплазмата, където се превеждат в регулаторните протеини Tat (което насърчава производството на нови вируси) и Rev.

Тъй като новопроизведеният протеин Rev се натрупва в ядрото, той се свързва с вирусни тРНК и позволява на несложените РНК да напуснат ядрото, където иначе се задържат до снаждане. На този етап структурните протеини Gag и Env се произвеждат от тРНК с пълна дължина. РНК с пълна дължина всъщност е вирусният геном, който се свързва с протеина Gag и се пакетира в нови вирусни частици. Последната стъпка от вирусния цикъл, сглобяването на нови HIV-1 вириони, започва от плазмената мембрана на клетката гостоприемник. Полипротеинът Env преминава през ендоплазмения ретикулум и се транспортира до комплекса на Голджи. Там той се разцепва от HIV протеаза и се обработва в двата гликопротеина на обвивката на HIV, gp41 и gp120. Те се транспортират до плазмената мембрана на клетката гостоприемник, където gp41 закотвя gp120 към мембраната на заразената клетка. Полипротеините Gag (p55) и Gag-Pol (p160) също се свързват с вътрешната повърхност на плазмената мембрана заедно с ХИВ геномната РНК, тъй като образуващият се вирион започва да пъпчи от клетката гостоприемник.

Зреенето настъпва или в образуващата се пъпка, или в незрелия вирион, след като той се разпъпи от клетката гостоприемник. По време на съзряването, HIV протеазите разцепват полипротеините на отделни функционални HIV протеини. Този етап на разцепване може да бъде инхибиран от протеазни инхибитори. След това различните структурни компоненти се събират, за да произведат зрял HIV вирион. След това зрелият вирион е в състояние да зарази друга клетка.


Механизми за регулиране на синтеза на геноми и транскрипти

Дори и при сравнително прости геноми, РНК вирусите трябва и правят, да регулират количествата на генома, да копират генома и иРНК, които се синтезират по време на инфекция. Би било “разточително”, ако РНК вирус с положителна верига трябва да направи ново копие на генома за синтез на всеки геном. Много по-ефективно е да се синтезират много геноми от всяко копие на генома. Наличието на различни структури в 5′ и 3′ края на генома и копиране на РНК би било един от начините да се постигне това. Ще видим в по-късна глава, че тогавирусите (Глава 16: Семейство Togaviridae) използват малко различни версии на репликазния комплекс за синтезиране на геноми срещу копиращи геноми и че репликазните протеини се “регулират” чрез протеолитично разцепване. Вътрешните промотори за синтеза на иРНК могат да варират в последователност, контролирайки относителния афинитет на транскрипционния комплекс за всяка иРНК.

Голяма група от несегментирани РНК вируси с отрицателна верига (Под Mononegavirales) синтезират иРНК последователно, от 3′ края до 5′ края на инфектиращия геном (Глава 19�Глава 19Глава 20Глава 21Глава 22: Rhabdoviridae, Семейства Paramyxoviridae и Pneumoviridae, Семейство Filoviridae, и семейство Bornaviridae) (фиг. 10.5). Тези гени, които са най-близо до 3′ края на генома, са по-изразени, тъй като транскрипционният комплекс винаги инициира синтез в 3′ края на генома.


Допълнителни протеини

Фактор на вирусна инфекциозност (Vif)

Факторът на вирусна инфекциозност (Vif) е допълнителен протеин със сложна, клетъчно-специфична роля в пътя на ХИВ. В типично недопустими типове клетки, нормални мишени на ХИВ (лимфоцити, макрофаги и някои видове Т-клетки), Vif взаимодейства с фактора на клетъчния имунитет APOBEC3G. APOBEC3G функционира, като се включва във вирионите и предотвратява възникването на обратна транскрипция. Vif противодейства на това, като се свързва с APOBEC3G и го маркира да бъде унищожен чрез полиубиквитиниране. Функционалността на Vif го прави ненужен в допустимите типове клетки, където APOBEC3G не присъства.

Vif се състои от най-малко два ключови домена, N края на протеина, който се свързва с APOBEC3G, и C крайната област, която съдържа много хидрофобни остатъци и е от съществено значение за разграждането на APOBEC3G. Сложната работа на този протеин доведе до определянето на неговата функционалност, което отнема много време. Изясняването на тази функция може да доведе до възможно разработване на лекарства за борба с ХИВ [6] .

Вирусен протеин R (Vpr)

Вирусният протеин R (Vpr) е сред най-новите спомагателни протеини, които са донякъде добре разбрани. Vpr е протеин, свързващ нуклеинова киселина, и присъствието на Vpr води до няколко различни резултата в клетката.

Vpr може да улесни движението на HIV cDNA от цитоплазмата към ядрото, където може да бъде използвана от клетката. Друга функция на Vpr е способността да активира транскрипцията на HIV промоторите. Vpr също притежава способността да спира клетъчното делене между фаза на растеж 2 и митозата. Тази активност е свързана с намаляване на активността на p34cdc2, решаващ елемент за прогресията от G2 към митоза. След това спиране в цикъла на растеж засегнатите клетки се подлагат на апоптоза [12] .

Вирусен протеин U (Vpu)

Вирусният протеин U (Vpu) е друг спомагателен протеин, който действа при повишаване на вирулентността на HIV-1.

Как работи Vpu, не е напълно разбрано, но се смята, че подпомага освобождаването на вириони, като кара свързващите протеини да освобождават вирионите от външната страна на клетката. Когато Vpu не присъства, вирионите се натрупват от външната страна на клетката и не се освобождават, поради което се смята, че те причиняват освобождаването на вириони от заразената клетка.

HIV-1 протеаза (P6)

Много за P6 все още се изучават. Установено е, че P6 е много важен за освобождаването на вириони от клетката, като подпомага процеса на пъпкуване [13] . P6 обикновено се намира близо до цитоплазмената мембрана поради своите хидрофобни участъци, това не е изненадващо, като се има предвид ролята му в освобождаването на вириони [8] .

Отрицателен регулаторен фактор (Nef)

Отрицателният регулаторен фактор (Nef) изпълнява две функции в клетката гостоприемник. Първото е, че участва в активирането на Т клетките. Второто е, че поддържа постоянно състояние на инфекция.

Nef понижава експресията на повърхностни протеини, важни за имунния отговор на гостоприемника, като главните комплекси за хистосъвместимост и CD4 и CD28 върху хелперните Т клетки [9].

Регулатор на вирион (Rev)

Регулаторът на вириона (Rev) функционира по-късно в пътя на ХИВ. Той изнася несложена РНК от ядрото в цитоплазмата. Така се гарантира, че тази несложена РНК ще бъде включена по време на сглобяването на вирионната частица.

Rev се свързва с вирусния РНК фактор, Rev response element (RRE), наличен в повечето несложени транскрипти. След това Rev придружава тези несвързани транскрипти от ядрото, използвайки пътя на Crm1. Веднъж попаднали в цитоплазмата, тези транскрипти или стават шаблон за транслация, или се сглобяват във вирионни частици [10] .

Трансактиватор на транскрипцията (Tat)

Един от начините, по които ХИВ регулира транскрипцията и генната експресия е чрез транс-активатора на транскрипцията (Tat).

Tat действа в началото на цикъла на ХИВ. Той функционира за активиране на транскрипцията чрез взаимодействие с дългия терминален повтор, разположен в фиби за транс-активаторен отговор (TAR). Tat свързването в този регион насърчава свързването на транскрипционния фактор, pTEFb, който може да повлияе на процесността на РНК полимераза II и образуването на транскрипционни комплекси. Tat има много други предложени функции, включително набиране на протеини, участващи в ремоделирането на хроматина, генната регулация, обработката на РНК, транслацията и обратната транскрипция [11] .


Вирион

Нашите редактори ще прегледат това, което сте изпратили, и ще решат дали да преработят статията.

Вирион, цяла вирусна частица, състояща се от външна протеинова обвивка, наречена капсид, и вътрешна сърцевина от нуклеинова киселина (рибонуклеинова или дезоксирибонуклеинова киселина - РНК или ДНК). Ядрото придава инфекциозност, а капсидът осигурява специфичност на вируса. При някои вириони капсидът е допълнително обвит от мастна мембрана, в който случай вирионът може да бъде инактивиран чрез излагане на мастни разтворители като етер и хлороформ. Много вириони са сфероидални — всъщност икосаедрични — капсидът има 20 триъгълни лица, с правилно подредени единици, наречени капсомери, от две до пет или повече от всяка страна и нуклеиновата киселина е плътно навита вътре. Други вириони имат капсид, състоящ се от неправилен брой повърхностни шипове и хлабаво навита нуклеинова киселина. Вирионите на повечето растителни вируси са пръчковидни, като капсидът е гол цилиндър (без мастна мембрана), в който лежи права или спираловидна пръчка от нуклеинова киселина.


Гледай видеото: VOCÊ EXISTE - DOCUMENTÁRIO HIV (Юни 2022).


Коментари:



Напишете съобщение