וירוסים - מאמר הסבר על תהליך הרפליקציה, קולטנים, HIV, שפעת ועוד - PDF

**תהליך הרפליקציה בווירוסים** **תהליך הרפליקציה כולל 5 שלבים:** 1. Attachment and entry 2. Replication and transcription 3. Translation 4. Assembly 5. Release **Attachment and entry** חיבור וכניסה של וירוסים מתבצעים כתהליך מורכב, שכן וירוסים, בהיותם טפילים תוך-תאיים, אינם מסוגלים לחדור...

**תהליך הרפליקציה בווירוסים** **תהליך הרפליקציה כולל 5 שלבים:** 1. Attachment and entry 2. Replication and transcription 3. Translation 4. Assembly 5. Release **Attachment and entry** חיבור וכניסה של וירוסים מתבצעים כתהליך מורכב, שכן וירוסים, בהיותם טפילים תוך-תאיים, אינם מסוגלים לחדור את ממברנת התא בדיפוזיה פשוטה בשל גודלם. לשם כך, הם נדרשים להיקשר לקולטן ייחודי ולחדור לתוך התא. התהליך כולל שלושה שלבים עיקריים: 1. **הידבקות לפני השטח של התא** -- שלב ראשוני שבו הווירוס נצמד למשטח התא בתהליך המכונה ספיחה, הנגרם מהתנגשויות אקראיות, ולעיתים כרוך בקישור למולקולות כמו **סולפט הפארני.** 2. **היקשרות לקולטן** -- שלב בו הווירוס מזהה ונצמד לקולטן ייחודי הממוקם על פני שטח התא. 3. **העברת הגנום לתוך התא (פירוק)** -- בתהליך זה הגנום הוויראלי משתחרר מתוך חלקיק הווירוס ונכנס לתוך התא. בשלב ההדבקה הראשוני, חלקיקי הווירוס עשויים להיקשר למולקולות שנמצאות על פני שטח התא, המשמשות כגורמי חיבור אך אינן הכרחיות לתהליך ההיקשרות המלא. קשרים אלו הם בדרך כלל בלתי ספציפיים, מתווכים על ידי אינטראקציות אלקטרוסטטיות, ואינם מאפשרים לווירוס לחדור לתוך התא. **רצפטורים על פני התא** קולטנים הם מרכיב חיוני לכל הווירוסים שתוקפים בעלי חיים, מכיוון שהם מאפשרים לווירוס לחדור לתא המארח. לעומת זאת, וירוסים שפוגעים בפטריות אינם חודרים לתאים אלא מתפשטים באמצעות חלוקת התא. וירוסים צמחיים, לעומת זאת, חודרים לתאים בעקבות נזק מכני, כמו פגיעות שנגרמות על ידי חרקים. בשנת 1985 היה ידוע רק קולטן אחד שנקרא **חומצה סיאלית**. כיום, בזכות טכנולוגיות מתקדמות, הצלחנו לזהות מגוון רחב של קולטנים נוספים, ובכך גם לנצל אותם כיעדים אפשריים לפיתוח תרופות. כדי לוודא שהקולטן אכן מעורב בחדירת הווירוס, יש לבצע מספר בדיקות: ראשית, יש לוודא שהקולטן נקשר לחלקיק הווירוס. שנית, ניתן לבדוק האם ניתן לחסום את חדירת הווירוס באמצעות נוגדן שמנטרל את הקישור. לבסוף, ניתן להביע את הקולטן בתאים שאינם מבטאים אותו באופן טבעי. אם התאים הללו הופכים לרגישים לווירוס בעקבות ההבעה, זוהי עדות חזקה לכך שהקולטן משחק תפקיד משמעותי בתהליך החדירה. נזכור שרצפטורים לא נמצאים על גבי הממברנה כדי להכניס ווירוסים, אחרת הם לא היו שורדים אבולוציונית אלא יש להם תפקידים חשובים אחרים בפעילות התאים. לווירוסים אחד יכולים להיות חלבונים ויראליים שמתאימים למספר רצפטורים על גבי הממברנה ורצפטור אחד יכול להתאים ליותר מווירוס אחד. יש ווירוסים שאין להם מעטפת לכן מה שנקשר לקולטנים הם גליקופרוטאינים (סוכר) למשל שני וירוסים ששייכים לאותה משפחה (פיקורנה) שהם נקשרים לאותו הרצפטור אבל החלבונים הוויראליים שלהם שמסומנים באפור הם שונים ולכן שיטת ההיקשרות שלהם היא שונה. **בשפעת,** חומצה סיאלית היא הסוכר האחרון בשרשרת סוכרים המחוברת לחלבון. סוג הקשר בין החומצה הסיאלית לסוכר הקודם בשרשרת מגדיר את הטרופיזם של נגיף השפעת. קשר מסוג α2,3 (עמדה 2-3) מקושר למיני עופות, בעוד שקשר מסוג α2,6 (עמדות 2-6) אופייני למיני יונקים. קשרים אלו קובעים את מאגרי המאכסן ואת טווח ההדבקה של הנגיף. מנגד, **לנגיף ה-HIV** יש פחות גליקופרוטאינים על פני השטח בהשוואה לנגיף השפעת. קולטן משני, או **co-receptor**, הוא קולטן נוסף שלעתים נדרש לצורך השלמת תהליך ההדבקה. הוא מכונה "קולטן משני" משום שהקישור אליו מתרחש רק לאחר ההתחברות לקולטן הראשוני. ווירוסים מאותה משפחה עשויים להיקשר לקולטנים שונים. בחלבונים הויראליים שנמצאים על גבי הווירוסים יש אזור שנקרא receptor-binding domain בו נוצר הקישור אל הרצפטורים שעל גבי התאים. חלק מהנוגדים שנוצרים נגד הווירוסים פועלים על עיכוב של האזור הזה. **תהליך הכניסה של הוירוסים לתאים הוא לעיתים באמצעות סוגים שונים של אנדוציטוזה,** למשל אנדוציטוזה שמתווכת על ידי רצפטורים או קלטרין ואפילו באמצעות התאחות לממברנה ללא אנדוציטוזה. עם החדירה לתא, יש צורך בהעברה פעילה וישירה של הנגיף למיקומו המדויק בתא, שכן תהליך זה אינו יכול להתרחש באמצעות דיפוזיה בלבד. איחוי יכול להתרחש דרך הממברנה הפלסמתית של התא או בממברנת האנדוזום. חדירה דרך ממברנת הפלזמה מתרחשת כאשר הקולטן נקשר לחלבון ההצמדה של הנגיף, מה שמוביל לשינוי מבני המועבר אל ה-**fusion protein**. לרוב, חלבון זה מכיל רצף חומצות אמינו הידרופובי, המאפשר לו לחדור לממברנות. פפטיד ה-fusion, האחראי לתהליך, מוסתר במצבו הראשוני ונחשף רק בעקבות הקישור לקולטן. במקרים מסוימים, התהליך כולל קישור לשני קולטנים: הקולטן הראשון יוצר שינוי מבני המאפשר קישור לקולטן השני, ורק אז לולאת האיחוי חודרת לממברנה הפלסמתית. תהליך זה מקרב את הנגיף לממברנה, מסלק את מולקולות המים מסביבם, ובכך מאפשר את האיחוי בין הנגיף לממברנה. חשיפת הקצה הפפטידי פוגע ביציבות הוירוס לכן הוא יעדיף לחשוף אותו רק כאשר יש לו הזדמנות לחדור לתוך תא מסויים. כניסה לתא בתלות ב-pH דורשת טריגר נוסף מעבר לקישור לקולטן. לדוגמה, נגיף השפעת נכנס לתאים דרך אנדוזומים. כאשר ה-pH באנדוזומים יורד לערכים נמוכים (5-6), מתרחש שינוי קונפורמציה בהמוגלוטינין (HA). בתהליך זה, ראש ה-HA, הקושר את החומצה הסיאלית, עובר שינוי שמוביל לחשיפת פפטיד האיחוי, הנעוץ בממברנה. בעקבות כך, נוצר מבנה דמוי סיכת ראש (hairpin), הנמתח בתנאי pH נמוכים. המבנה החדש אינו יציב, ולכן הוא עובר ארגון מחדש, דוחף את הממברנות זו כלפי זו ומאפשר את האיחוי ביניהן. ההמוגלוטינין (HA) חייב לעבור ביקוע על ידי פרוטאז כדי לחשוף את פפטיד האיחוי, כאשר הפרוטאז הרלוונטי נמצא באופן ייחודי בריאות. עובדה זו מסבירה מדוע נגיף השפעת מוגבל להדבקה באזור הריאות בלבד. בעת ירידת רמת ה-pH באנדוזום, מבנה סיכת הראש (hairpin) של ההמוגלוטינין נמתח, ופפטיד האיחוי חודר לממברנת האנדוזום. תהליך זה דורש ארגון מחדש של המבנה המולקולרי של ההמוגלוטינין, שמקרב את הממברנות זו לזו ומאפשר את איחוין. בתהליך זה ניתן לזהות שלוש קונפורמציות עיקריות של ההמוגלוטינין, המשקפות את השלבים השונים של פעולתו. התמונה מציגה את תהליך הכניסה של נגיף SARS-CoV-2 לתא מארח, המדגים שתי דרכים עיקריות: כניסה דרך אנדוזום (Endosomal Entry) וכניסה ישירה דרך ממברנת התא (Cell Surface Entry). שני המסלולים כוללים אינטראקציות עם קולטנים, שינויים מבניים בחלבונים הנגיפיים, ושחרור החומר הגנטי של הנגיף לציטופלזמה של התא המארח.