Вирусная оболочка — это внешний слой многих типов вирусов . [1] Он защищает генетический материал в его жизненном цикле при перемещении между клетками-хозяевами. Не все вирусы имеют оболочку. Белок вирусной оболочки или белок Е представляет собой белок оболочки, который может быть приобретен капсидом инфицированной клетки-хозяина.
Многочисленные патогенные вирусы человека, находящиеся в кровообращении, заключены в липидные бислои и заражают клетки-мишени, вызывая слияние вирусной оболочки и клеточной мембраны . Хотя против некоторых из этих вирусов существуют эффективные вакцины, для большинства из них не существует профилактических или лечебных средств. В большинстве случаев известные вакцины действуют путем индукции антител, которые предотвращают проникновение возбудителя в клетки. Это происходит в случае оболочечных вирусов, когда антитела связываются с белками вирусной оболочки.
Событие слияния мембраны, которое запускает проникновение вируса, вызывается вирусным слитым белком . Многие вирусы с оболочкой имеют только один белок, видимый на поверхности частицы, который необходим как для обеспечения адгезии к поверхности клетки, так и для последующего процесса слияния мембран. Для создания потенциально защитных вакцин против оболочечных вирусов человека, против которых в настоящее время не существует вакцины, важно понять, как антитела взаимодействуют с белками вирусной оболочки, особенно со слитым белком, и как антитела нейтрализуют вирусы.
Вирусы с оболочкой проникают в клетки путем присоединения клеточной мембраны к их липидной бислойной мембране. Праймирование путем протеолитического процессинга либо слитого белка, либо сопутствующего белка необходимо для большинства вирусных слитых белков. Затем на стадии прайминга слитый белок становится готовым к запуску процессов, сопровождающих прикрепление и поглощение, что часто происходит во время транспортировки слитого белка на поверхность клетки, но может происходить и внеклеточно. На данный момент структурные исследования выявили два типа вирусных слитых белков. Считается, что эти белки катализируют один и тот же механизм в обеих ситуациях, что приводит к слиянию двух бислоев. Другими словами, эти белки действуют как ферменты, которые, имея различные структурные вариации, катализируют одну и ту же химическую реакцию. [2]
Оболочки обычно образуются из частей мембран клетки -хозяина ( фосфолипидов и белков), но включают некоторые вирусные гликопротеины . Одной из основных частей патогенных вирусов человека является гликопротеин. Было показано, что они играют важную роль в иммунитете и инфекции. [3] Открыты вирусные гликопротеины, новый класс клеточных ингибирующих белков. К ним относятся убиквитинлигазы Е3 мембраносвязанного семейства RING-CH (MARCH), которые, помимо прочего, ингибируют экспрессию белков клеточной поверхности, участвующих в адаптивном иммунитете. [4] Вирусная оболочка, состоящая в основном из мембраны хозяина, также может содержать белки, связанные с клеткой-хозяином, внутри ее мембраны после отпочкования. [5] Многие оболочечные вирусы созревают путем отпочкования на плазматической мембране, что позволяет им высвобождаться из инфицированных клеток. Во время этой процедуры вирусные трансмембранные белки, также известные как белки-шипы , интегрируются в мембранные везикулы , содержащие компоненты вирусного ядра (капсида).
Очень долгое время считалось, что белки-шипы, необходимые для инфекционности, непосредственно встроены в ядро вируса через свои цитоплазматические домены. Недавние исследования показывают, что, хотя такие прямые взаимодействия могут быть причиной почкования альфавирусов, это может быть не так в случае ретровирусов и вирусов с отрицательной цепью РНК . Эти вирусы могут образовывать частицы почек даже в отсутствие белков-шипов, полагаясь только на компоненты вирусного ядра. Белки-шипы иногда могут образовываться в виде вирусоподобных частиц без вирусного ядра. Следовательно, оптимальное почкование и высвобождение могут зависеть от скоординированного действия «толкай и тяни» между сердцевиной и колоском, где необходима олигомеризация обоих компонентов. [6]
Они могут помочь вирусам избежать воздействия иммунной системы хозяина . Тирозинкиназы ТАМ -рецептора увеличивают фагоцитарный клиренс апоптотических клеток и ингибируют иммунологические реакции, вызванные Toll-подобными рецепторами и интерферонами I типа (IFN), когда они активируются лигандами Gas6 и белком S. Фосфолипид фосфатидилсерин можно увидеть на мембранах нескольких вирусов с оболочкой, который они используют для связывания Gas6 и белка S для активации ТАМ-рецепторов.
Вирусы, покрытые лигандом, стимулируют передачу сигналов IFN типа I, активируют рецепторы TAM на дендритных клетках (DC) и подавляют передачу сигналов интерферона типа II , чтобы обойти защиту хозяина и ускорить инфекцию. DC с дефицитом TAM демонстрируют ответы IFN типа I, которые более выражены, чем у клетки дикого типа в ответ на вирусное воздействие. В результате флавивирусам и псевдотипированным ретровирусам труднее заражать ДК с дефицитом ТАМ, хотя инфекция может быть возвращена антителами к IFN типа I. В то же время ингибитор ТАМ-киназы предотвращает инфицирование ДК дикого типа. ТАМ-рецепторы, которые являются потенциальными мишенями для терапии, тем самым активируются вирусами для снижения передачи сигналов IFN типа I. [7] Гликопротеины на поверхности оболочки служат для идентификации и связывания рецепторных участков на мембране хозяина. Определенный набор вирусных белков участвует в ряде структурных изменений. Когда эти изменения закрепятся/закончатся, тогда и только тогда происходит слияние с мембраной хозяина. [8] Эти гликопротеины опосредуют взаимодействие между вирионом и клеткой-хозяином, обычно инициируя слияние вирусной оболочки и клеточной мембраны хозяина. [9] В некоторых случаях вирус с оболочкой образует эндосому внутри клетки-хозяина. [10] Существует три основных типа вирусных гликопротеинов: белки оболочки, мембранные белки и шиповидные белки (E, M и S). [11] Вирусная оболочка затем сливается с мембраной хозяина, позволяя капсиду и вирусному геному проникнуть в хозяина и заразить его. [ нужна цитата ]
Все вирусы с оболочкой также имеют капсид , еще один белковый слой, расположенный между оболочкой и геномом. [1] Вирус окутывает свою нежную нуклеиновую кислоту белковой оболочкой, известной как капсид, от латинского capsa, что означает «коробка», чтобы защитить его от враждебной среды. Подобно тому, как многочисленные кирпичи собираются вместе, образуя стену, капсид состоит из одного или нескольких различных типов белков, которые неоднократно повторяются, образуя весь капсид. Этот повторяющийся узор создает прочный, но довольно гибкий капсид. Нуклеиновая кислота внутри капсида надежно защищена благодаря своим скромным размерам и физическим трудностям при ее открытии. Нуклеокапсид вириона состоит из нуклеиновой кислоты и капсида. Помните, что геномы большинства вирусов очень малы. Гены кодируют инструкции по созданию белков, поэтому маленькие геномы не могут кодировать многие белки. Следовательно, капсид вириона состоит из одного или нескольких белков, которые повторяются снова и снова, образуя структуру. Вирусная нуклеиновая кислота была бы физически слишком велика, чтобы поместиться внутри капсида, если бы она состояла из более чем нескольких белков. [12] Капсид, выполняющий целенаправленную роль в защите генома в дополнение к уклонению от иммунного распознавания. [13] Вирусный капсид известен своей защитой РНК до ее внедрения в клетку-хозяина, в отличие от вирусной оболочки, которая защищает белковый капсид. [14]
Клетка, из которой отрастает вирус , часто умирает или ослабевает и выделяет больше вирусных частиц в течение длительного периода времени. Двухслойная липидная оболочка этих вирусов относительно чувствительна к высыханию , теплу и амфифилам , таким как мыло и моющие средства , поэтому эти вирусы легче стерилизовать, чем вирусы без оболочки, они имеют ограниченную выживаемость вне среды хозяина и обычно должны передаваться непосредственно от хозяина. принимать гостей. Персистенция вирусной оболочки, независимо от того, является ли она оболочкой или обнаженной, является фактором, определяющим долговечность вируса на неодушевленных поверхностях. [15] Вирусы с оболочкой обладают большой приспособляемостью и могут изменяться за короткое время, уклоняясь от иммунной системы. Вирусы с оболочкой могут вызывать стойкие инфекции . [ нужна цитата ]
Вакцинация против вирусов с оболочкой может действовать путем нейтрализации активности гликопротеинов антителами. [16]
Ниже приведены некоторые примеры видов вирусов с оболочкой:
Ниже приведены некоторые примеры вирусов без оболочек:
