ساختمان شیمیایی ویروس ها

[سید لفته فردزاده]

ساختار شیمیایی ویروسها از اسید نوکلئیک که به توسط پوششی از جنس پروتئین (Protein) پوشیده شده، تشکیل شده است. پوشش پروتئینی را کپسید (Capsid) گویند. کپسید از واحدهای کپسومر تشکیل شده است.اطلاعات اولیهقبل از سال 1950 اطلاعات موجود درباره ساختار ویروسها ، بسیار ناچیز بود. با توسعه فنون مختلف مانند استفاده از میکروسکوپ الکترونی و روش شکست پرتو ایکس به تدریج شکل و ساختار ویروسها بیشتر مورد مطالعه قرار گرفت. ویروسها دارای ساخت هندسی منظم هستند، نظم و ترتیب قرار گرفتن کپسومرها ، شکل کلی پیکر ویروس را تعیین می‌کند که برای هر ویروس خاص ، ثابت است. پروتئین‌های ویروسیپروتئین‌های ساختمانی ویروسها دارای اعمال متعددی هستند. عمل اصلی آنها تسهیل انتقال اسید نوکلئیک از یک سلول میزبان به سلول دیگر است. حفاظت از ژنوم ویروس در برابر نوکلئازها ، کمک به اتصال ویروسها به سلولهای حساس و ایجاد تقارن در ذره ویروسی نیز از جمله وظایف دیگر این پروتئین‌هاست. پروتئین‌ها خصوصیات آنتی ژنی ویروس را تعیین می‌کنند.پاسخ ایمنی میزبان بر ضد شاخصهای آنتی ژنی پروتئین‌ها یا گلیکوپروتئین‌های واقع در سطح ویروس صورت می‌گیرد. برخی از پروتئین‌های سطح ویروس دارای فعالیت ویژه‌ای هستند. به عنوان مثال هماگلوتینین موجود در سطح ویروس آنفلوآنزا موجب آگلوتیناسیون گلبولهای قرمز می‌شود. یکی از مطالعاتی که بر روی پروتئین ویروسها انجام می‌گیرد، تعیین ردیف اسیدهای آمینه در آنهاست. نخستین ویروسی که ردیف اسیدهای آمینه در پروتئین آن تعیین شد، ویروس موزائیک توتون (TMV) بود. پروتئین این ویروس از زنجیری با 158 اسید آمینه تشکیل شده است. اسید نوکلئیک ویروسویروسها تنها دارای یک نوع اسید نوکلئیک DNA یا RNA هستند که اطلاعات ژنتیکی لازم جهت تکثیر ویروسها را رمز گذاری می‌کند. ژنوم ویروسی ممکن است دارای زنجیره منفرد یا مضاعف حلقوی یا خطی ، قطعه قطعه یا یکپارچه باشد. نوع اسید نوکلئیک ، نوع زنجیره ژنومی و اندازه ویروسها از جمله خصوصیات مهمی هستند که در طبقه بندی ویروسها بکار می‌روند. نسبت اسید نوکلئک به پروتئین غلاف ویروس از یک درصد در ویروس آنفلوانزا تا 50 درصد در برخی از باکتریوفاژها متغیر است.مقدار کل اسید نوکلئیک از چند هزار نوکلئوتید تا نوکلئوتید متغیر است. یکی از خصوصیات که در شناسایی اسیدهای نوکلئیک ویروسی کاربرد دارد، استفاده از محتوی گوانین و سیتوزین (G+C) است. DNA ویروسهای مختلف را می‌توان به کمک آندونوکلئازهای محدود کننده مورد بررسی و مقایسه قرار دارد. با استفاده از این آنزیم‌ها ، DNA ویروسهای مختلف دارای طرح برشی ویژه‌ای خواهند بود. کپسید ویروسهااسید نوکلئیک ویروس بوسیله غلاف پروتئینی به نام کپسید احاطه شده است. کپسید ویروسی که معماری آن سرانجام بوسیله اسید نوکلئیک ویروس تعیین می‌گردد، بخش عمده ویروس را بویژه در ویروسهای کوچک شامل می‌شود. هر کپسید از واحدهای کوچک پروتئین به نام کپسومر ساخته شده است. در برخی ویروسها ، پروتئین سازنده کپسول از یک نوع و در عده‌ای دیگر از چند نوع پروتئین ساخته شده است. تک تک کپسومرها را می‌توان در عکس میکروسکوپ الکترونی مشاهده کرد. کپسومرها به طرق مختلف اختصاصی قرار می گیرند. در عده‌ای از ویروسها ، کپسید بوسیله پوششی که معمولا ترکیبی از لیپیدها ، پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌هاست، پوشیده شده است. پوشش لیپیدی ویروسهاتعدادی از ویروسها ، پوششی از جنس چربی در ساختمان خود دارند. این پوشش در هنگام جوانه زدن نوکلئوکپسید ویروسی از غشا سلول میزبان بدست می‌آید. جوانه زدن تنها در نقاطی از غشا رخ می‌دهد که پروتئین‌های اختصاصی ویروس قبلا در آن نقاط آرایش یافته‌اند، نحوه جوانه زدن ویروسهای مختلف به روش تکثیر ویروس بستگی دارد. ویروسهای پوشش‌دار در برابر اتر و سایر حلالهای آلی حساس هستند. این امر نشان می‌دهد که از دست دادن پوشش لیپیدی منجر به از بین رفتن عفونت‌زایی ویروس می‌شود. در حالیکه ویروسهای فاقد پوشش معمولا در برابر اتر مقاوم هستند. گلیکوپروتئین‌های ویروسیپوشش ویروس دارای گلیکوپروتئین‌هایی است که بر خلاف چربی موجود در آن ، از غشا سلول میزبان منشا نمی‌گیرند، بلکه توسط خود ویروس رمزگذاری می‌شوند، البته قندهایی که در ساختمان گلیکوپروتئین‌ها وجود دارند، غالبا نشان دهنده سلول میزبانی هستند که ویروس در آنها تکثیر یافته است.واکنش متقابل بین گلیکیوپروتئین‌های موجود در پوشش ویروس و گیرنده‌های سلولی موجب اتصال ذره ویروس به سلول هدف می‌شود. گلیکوپروتئین‌ها در ادغام ویروس با غشا سلول میزبان نیز نقش دارند. این ترکیبات ساختمانی همچنین آنتی ژنهای مهم ویروسی بوده و به سبب قرار گرفتن آنها در سطح خارجی ویروس غالبا در واکنش ویروس با آنتی بادیهای خنثی کننده شرکت می‌کنند. ساختمان سه بعدی گلیکوپروتئین‌های ویروس آنفلوآنزا بوسیله کریستالوگرافی اشعه ایکس مشخص شده است. آینده بحثویروسها به اشکال و اندازه‌های مختلف وجود دارند. برای طبقه بندی ویروسها و تعیین رابطه ساختمان با عملکرد پروتئین‌های ویروسی ، دستیابی به اطلاعات ساختمانی ضروری است. خصوصیات ساختمانی هر خانواده ویروس با آگاهی از کارکردها و ساختار پریونهای آن مشخص می‌شود. که شامل نحوه کامل شدن ویروس و آزاد سازی آن از سلولهای آلوده ، نحوه انتقال به میزبانان جدید و همچنین چگونگی اتصال ، نفوذ و پوشش برداری از ویروس در سلولهای جدید میزبان می‌باشد.افزایش اطلاعات در مورد ساختمان ویروسها به درک بهتر مکانیزم واکنشهایی نظیر واکنش بین ویروس با گیرنده‌های سطحی سلول میزبان و همچنین واکنش ویروس با آنتی بادیهای خنثی کننده کمک می‌کنند. این یافته‌ها ممکن است در طراحی داروهایی که قادرند از اتصال ویروس به سلول پوشش برداری و یا تکامل ویروس آن در سلولهای آلوده جلوگیری کنند، سودمند باشند.