تشير البيانات الوبائية في الوقت الحالي إلى أن: SARS-CoV-2 موجود في أكثر من 200 دولة في العالم ، وقد أصيب ما يقرب من 113 مليون شخص بفيروس COVID-19 في جميع أنحاء العالم (فبراير 2021) ومن هؤلاء ، لا يوجد 2.5 مليون. مات.
فيروس SARS-CoV-2 هو فيروس يؤثر بشكل رئيسي على الجهاز التنفسي ، ويسبب أعراضًا مثل السعال والبرد والحمى ، وفي الحالات الشديدة ، صعوبات في التنفس ؛ في بعض الأحيان ، ومع ذلك ، يمكن أن يسبب أيضًا التهابًا جهازيًا ، مما يتسبب في تعفن الدم وفشل القلب واختلال وظائف الأعضاء المتعددة.
تعد عدوى SARS-CoV-2 خطيرة بشكل خاص للأفراد الذين تزيد أعمارهم عن 60 عامًا ، ولأولئك الذين يعانون من أمراض مزمنة (مثل: مرض السكري ومرض الشريان التاجي) وللأشخاص الذين يعالجون بأدوية مثبطة لجهاز المناعة (مثل: العلاج الكيميائي ، مثبطات المناعة).
تهدف هذه المقالة إلى تحليل بنية وجينوم وبروتينات SARS-CoV-2 ، وتوفير المعلومات الأساسية المتعلقة بإمراضية الفيروس.
لمزيد من المعلومات: SARS-CoV-2: كيفية التعرف على الأعراض الأولى وماذا تفعل ، SARS-CoV-2 هو فيروس RNA إيجابي أحادي الخيط مع pericapsid (أو مغلف).
الغلاف المحيط هو نوع من المغلف يوضع حول قفيصة بعض الفيروسات ؛ وهي تتكون من الدهون الفوسفورية والبروتينات السكرية.
يمتلك SARS-CoV-2 جينومًا مكونًا من 29،881 قاعدة نيتروجينية ، والتي ترمز لـ 9860 من الأحماض الأمينية.
ينقسم هذا الجينوم إلى جينات للبروتينات الهيكلية وجينات للبروتينات غير الهيكلية.
تقوم جينات البروتين البنيوية بتشفير بروتين السنبلة (اختصار إلى S) ، بروتين pericapsid (مختصر إلى E ، من الغلاف) ، بروتين الغشاء (يُختصر إلى M) ، وبروتين نوكليوكابسيد (يُختصر إلى N).
كما يوحي الاسم ، تتحد البروتينات الهيكلية لتشكل بنية SARS-CoV-2.
من ناحية أخرى ، تقوم جينات البروتينات غير الهيكلية بترميز البروتينات ، مثل البروتياز المشابه لـ 3-chymotrypsin ، والبروتياز المشابه للباباين أو بوليميراز RNA المعتمد على RNA ، والتي تعمل وظائفها على تنظيم وتوجيه عمليات النسخ المتماثل. تجميع الفيروسات.
يوجد أدناه وصف للبروتينات الهيكلية الفردية ، مع التركيز على البروتين S والبروتينات غير الهيكلية.
هل كنت تعلم هذا ...
يشارك SARS-CoV-2 ما يقرب من 82 ٪ من جينومه مع فيروسات كورونا SARS-CoV (المسؤولة عن السارس) و MERS-CoV (المسؤول عن متلازمة الجهاز التنفسي في الشرق الأوسط).
لمعرفة المزيد: فيروس كورونا: ما هي؟ ظهور تاج (ومن هنا جاء مصطلح "Coronavirus").
يزن بروتين سبايك 180-200 كيلو دالتون (اقرأ كيلو دالتون) ويتكون من 1273 حمضًا أمينيًا.
يتكون سبايك من مكونين رئيسيين من الأحماض الأمينية ، يسمى الوحدات الفرعية S1 (14-685) والوحدات الفرعية S2 (686-1.273):
- تستضيف الوحدة الفرعية S1 تسلسل الأحماض الأمينية المعروف باسم RBD (اختصار باللغة الإنجليزية لـ "مجال ربط المستقبلات"، أي مجال ربط المستقبلات) ، وهو أمر ضروري لربط الفيروس بخلايا المضيف (أي الكائن البشري).
- من ناحية أخرى ، فإن الوحدة الفرعية S2 هي موقع تسلسل الأحماض الأمينية (ببتيد الانصهار ، HR1 ، HR2 ، مجال الغشاء والمجال السيتوبلازمي) ، وتتمثل وظيفتها النهائية في تفضيل اندماج ودخول الفيروس إلى الخلايا المضيفة.
في حالته الأصلية (أي عندما لا يصيب الفيروس أي شخص) ، يكون البروتين السنبلة في شكل سلائف غير نشطة. عندما يصادف الفيروس كائنًا محتملًا مصابًا بالعدوى ، فإنه يتحول فورًا إلى شكل نشط: تؤدي بروتياز الخلايا المستهدفة إلى عملية التنشيط (لذا فإن المضيف نفسه هو الذي ينشطه!) ، والذي "يكسر" " سبايك وتشكيل الوحدات الفرعية S1 و S2.
كيف يعمل SARS-CoV-2 Spike Protein
إن عمل بروتين ارتفاع SARS-CoV-2 معقد ؛ تهدف المقالة المعنية إلى تبسيطها قدر الإمكان ، بحيث يمكن للقراء فهمها.
يعد بروتين السنبلة ضروريًا لبدء عملية عدوى المضيف ؛ بمعنى آخر ، إنه السلاح الذي يستخدمه فيروس كورونا المستجد لإحداث العدوى المعروفة باسم COVID-19.
يمكن تقسيم عملية العدوى التي تحركها السنبلة إلى مرحلتين:
- الارتباط بالخلية المضيفة. إنها المرحلة التي يهاجم فيها الفيروس خلايا الكائن الحي ويلتصق بها والتي يصيبها بعد ذلك.
- اندماج الغشاء الفيروسي (الفيروس بشكل أساسي) مع غشاء الخلية المضيفة. إنها المرحلة التي تسمح للفيروس بدخول خلايا الكائن الحي المهاجم ونشر جينومه هناك.
الارتباط بالخلايا المضيفة
يرتبط بروتين السنبلة بالخلايا المضيفة من خلال تسلسل RBD للوحدة الفرعية S1.
لاحظت الدراسات العلمية أن تسلسل RBD يرتبط بالخلايا المضيفة عن طريق "التفاعل مع مستقبلات ACE2 الموضوعة على سطح غشاء البلازما للخلايا نفسها.
ACE2 هو إنزيم ومماثل لـ ACE ، وهو البروتين المسؤول عن تحويل الأنجيوتنسين 1-9.
في البشر ، يوجد الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 بشكل أساسي على سطح غشاء البلازما لخلايا الأعضاء مثل الرئتين والأمعاء والقلب والكلى.
بمجرد ارتباط الوحدة الفرعية S1 بـ ACE2 ، يبدأ بروتين S في تغيير التشكل ؛ يخدم هذا الحدث في تفضيل مرحلة الاندماج ودخول الفيروس إلى الخلية المضيفة.
يعتبر الارتباط بـ ACE2 والتغيير التوافقي الناتج جانبين أساسيين لتحقيق اللقاح ضد SARS-CoV-2 وفهم آليات الاستدقاق والاستجابة المناعية التي ينفذها المضيف.
ومع ذلك ، هناك مشكلة يجب أخذها في الاعتبار: الطفرات في الوحدة الفرعية S1 ، ولا سيما في تسلسل RBD ، يمكن أن تغير الطريقة التي يتطور بها التغيير المطابق ؛ وبالتالي ، يمكن أن يؤثر هذا على خصائص المستضد واللقاحات الفعالة (للتعلم المزيد حول الموضوع ، نوصي بقراءة المقالة المخصصة لمتغيرات SARS-CoV-2).
Host Cell Fusion
يدمج البروتين الشائك الفيروس في الخلية المضيفة من خلال تسلسل الأحماض الأمينية للوحدة الفرعية S2.
تحدث عملية اندماج الفيروس على موجة التغيير التوافقي للبروتين S الناجم عن الرابطة بين RBD ومستقبل ACE2 المضيف: التغيير في شكل السنبلة ، في الواقع ، يجعل الغشاء الفيروسي أقرب إلى غشاء البلازما للخلية المضيفة ، حتى التفاعل ، إلى الاندماج بين الأغشية ، وأخيراً إلى دمج الفيروس المصاب.
بمجرد أن يدخل الجينوم الفيروسي داخل الخلية المضيفة ، يبدأ الفيروس في التكاثر ويمكن اعتبار عملية العدوى مكتملة.
لمزيد من المعلومات: طفرات بروتين سبايك: متغيرات SARS-CoV-2 ناضجة ، بحمضها النووي (DNA أو RNA) محاط بكبسولة بروتينية تسمى قفيصة.أظهرت الدراسات في هذا الصدد أن بروتين SARS-CoV-2 E هو فيروبورين ، والذي بمجرد دخوله إلى الخلية المضيفة ، ينتقل إلى غشاء جهاز جولجي والشبكة الإندوبلازمية ، لتسهيل التجميع والإفراج. من الفيروسات.
الفيروبورين هو بروتين فيروسي يعمل كقناة غشائية داخل خلايا المضيف.
يشبه بروتين SARS-CoV-2 E إلى حد بعيد بروتين SARS-CoV ، في حين أن لديه بعض الاختلافات عن بروتين MERS-CoV.
فيروسي يسمى البروتياز وينتج عن طريق الفيروس في وقت مبكر ؛ تهتم هذه البروتياز "بقطع" البروتينات المتعددة في نقاط محددة ، من أجل إنتاج بروتينات مفردة غير هيكلية.
تعتبر استراتيجية البوليروتين (التي تُشتق منها البروتينات الأصغر) شائعة جدًا بين الفيروسات.
من المثير للاهتمام الإشارة إلى أنه قبل عملية القطع ، كانت البروتينات التي لا تزال متضمنة في البروتينات المتعددة غير نشطة وغير وظيفية ؛ تصبح وظيفية فقط بعد تدخل البروتياز وانقسامها فيما يتعلق بسلاسل الأحماض الأمينية الرئيسية.
تتمثل الوظيفة الرئيسية للبروتينات غير الهيكلية SARS-CoV-2 في التعامل مع نسخ وتكرار الحمض النووي الريبي الفيروسي.
ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن هذه البروتينات تشارك أيضًا في التسبب في الإصابة بالفيروس.
السارس- CoV-2 الأنزيم البروتيني
هناك نوعان من البروتينات غير الهيكلية الأساسية لـ SARS-CoV-2 وهما ، بلا شك ، البروتياز الذي يتعامل مع "قطع" البروتينات المتعددة وتشكيل البروتينات المفيدة لنسخ وتضاعف الحمض النووي الريبي الفيروسي.
تُعرف هذه البروتياز بالبروتياز الشبيه بـ 3 كيموتريبسين (اختصارًا إلى 3CLpro) والبروتياز الشبيه بغراء (اختصار إلى PLpro).
بالنظر إلى أن البروتينات التي تنتجها تعمل بعد ذلك على نشر العدوى في المضيف ، فإن البروتياز المعني يمثل هدفًا دوائيًا مثيرًا للاهتمام.
البوليميراز المعتمد على الحمض النووي الريبي RNA
إن بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي الريبي هو البروتين غير الهيكلي لـ SARS-CoV-2 الضروري لتكرار الجينوم الفيروسي المخصص للفيروسات الجديدة.
سيمثل هذا البروتين غير الهيكلي أيضًا هدفًا دوائيًا جذابًا.
للمضيف ويستغلهم لترجمة الجينوم الخاص به إلى RNA وإنشاء البروتينات اللازمة لتكرار نفس المادة الجينية ولتجميع فيريونات جديدة.بناءً على ما سبق ، فإن دورًا رئيسيًا في نسخ وتكرار الحمض النووي الريبي الفيروسي ينتمي إلى البروتينات غير الهيكلية.
مع نسخ وتكرار الجينوم الفيروسي ، يبدأ SARS-CoV-2 بالانتشار في المضيف ، ويبدأ المرض المعدي الفعلي.
في هذه المرحلة ، يعمل الفيروس على الكائن الحي المضيف مع نشاط مبيد للخلايا (أي يقتل الخلايا) وبآليات مناعية.
وبقدر ما يتعلق الأمر بنشاط مبيد الخلايا ، تشير الدلائل إلى أن SARS-CoV-2 يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج (موت الخلايا) وتحلل الخلايا ؛ وبشكل أكثر تحديدًا ، فقد ظهر أن الفيروس ينتج المخلوقات داخل الخلية المصابة ويسبب تمزق الخلية. "جهاز جولجي ، بعد النسخ المتماثل.
أما بالنسبة للآليات المناعية ، فقد أظهرت الأبحاث أن SARS-CoV-2 يشمل كلا من الجهاز المناعي الفطري والتكيفي (الأجسام المضادة والخلايا اللمفاوية التائية).
لماذا يعتبر SARS-CoV-2 أكثر عدوى من فيروس كورونا السارس؟
كما يغزو فيروس SARS-CoV ، الفيروس التاجي المسؤول عن السارس ، الخلايا المضيفة من خلال استغلال التفاعل بين RBD ومستقبلات ACE2 الموجودة على خلايا الجهاز التنفسي.
ومع ذلك ، هناك فرق مهم بين هذا النوع من الارتباط والنوع الذي وضعه SARS-CoV-2: تسلسل RBD لفيروس كورونا المسؤول عن COVID-19 له تقارب أكبر بكثير لـ ACE2 ويرتبط به بشكل أكثر كفاءة. ، مما أدى إلى فعالية أكبر في عملية غزو الخلايا المضيفة.
أظهرت الدراسات العلمية في هذا الصدد أن الاختلاف في التفاعل الموصوف أعلاه يرجع إلى تركيبة مختلفة من الأحماض الأمينية بين RBD لـ SARS-CoV و RBD لـ SARS-CoV-2 ؛ على وجه الخصوص ، هناك منطقتان من الأحماض الأمينية مع وجود اختلافات مهمة.
يفسر هذا الاختلاف في التقارب عدة جوانب:
- سبب احتواء SARS-CoV-2 على نسبة R0 أعلى من SARS-CoV ؛
- السبب في أن الأدوية واللقاحات التي استهدفت تسلسل السارس-CoV RBD والتي بدت فعالة غير مناسبة ضد SARS-CoV-2.
ما هو R0؟
يُعرف أيضًا باسم "رقم التكاثر الأساسي" ، ويمثل R0 متوسط عدد الإصابات الثانوية التي ينتجها كل فرد مصاب في مجموعة سكانية معرضة تمامًا للإصابة (أي لا يتلامس أبدًا مع الممرض الناشئ الجديد).
تقيس هذه المعلمة قابلية الانتقال المحتملة لمرض معد.
تنشأ السيتوكينات المؤيدة للالتهابات من نشاط خلايا معينة في جهاز المناعة.
في ظل الظروف العادية ، تعمل على تنظيم الاستجابة المناعية والالتهابات وتكوين الدم.
علاوة على ذلك ، أظهرت البيانات السريرية والأبحاث الأخرى أن الإفراط في إنتاج السيتوكينات المؤيدة للالتهابات الملحوظ في وجود عدوى حادة من SARS-CoV-2 يمكن أن ينتشر إلى الأعضاء الأخرى (مثل القلب) ، مما يؤدي إلى اختلال وظيفي ، ويؤثر على التخثر. العمليات ، مما يؤدي إلى تكوين الجلطة.
عندما يتسبب SARS-CoV-2 في زيادة الإنتاج المفرط للسيتوكينات المؤيدة للالتهابات ، يشير الخبراء إلى هذه الظاهرة باسم "متلازمة عاصفة السيتوكين".
