Kapsidas — viruso baltyminis apvalkalas: struktūra ir funkcijos
Kapsidė yra baltyminis viruso apvalkalas. Jis sudarytas iš kelių baltymų subvienetų. Stebimi trimačiai subvienetai vadinami kapsomerais. Kapsidė gaubia viruso nukleorūgštį.
Kapsidės iš esmės skirstomos pagal jų struktūrą. Kai kurių virusų, pavyzdžiui, bakteriofagų, struktūra yra sudėtingesnė. Ikosaedro forma, turinti 20 lygiakraščių trikampių paviršių, yra panaši į rutulį, o spiralinė forma yra cilindrinė. Kapsidės paviršius gali sudaryti vienas ar keli baltymai. Pavyzdžiui, snukio ir nagų ligos viruso kapsidę sudaro trys baltymai, vadinami VP1-3.
Struktūriniai komponentai ir simetrija
Kapsomerai yra matomi kaip atskiros struktūrinės vienetės kapsidėje; jie gali būti sudaryti iš kelių polipeptidų (protomerių). Vienetiniai dalykai, iš kurių sudaryta kapsidė, kartojasi pagal tam tikrą geometrinį modelį – todėl virusai gali turėti ikosaedrinę, spiralinę (helicalinę) arba sudėtingą (kompleksinę) simetriją. Ikosaedrinė simetrija leidžia suformuoti tvirtą apvalkalą iš pakartojančių subvienetų naudojant minimalų genominį kodą; taip atsiranda ir sąvoka „trianguliacijos (T) skaičius“, apibūdinanti, kiek mažesnių subvienetų sudaro kiekvieną trikampį.
Kapsidės funkcijos
- Apsauga: kapsidė mechaniniu ir cheminiu būdu saugo viruso nukleorūgštį nuo degradacijos aplinkoje ir nuo ląstelių ribotuvų.
- Pakuotė ir transportas: užtikrina kompaktišką ir stabilų genomo pakuotavimą bei leidžia virusui konservuoti savo genetinę informaciją iki tol, kol pasieks tinkamą šeimininką.
- Prašifravimas ir prisijungimas: daugelio virusų kapsidės paviršiaus baltymai dalyvauja atpažinime ir prisijungime prie šeimininko ląstelių receptorių; kartu su lipidiniu apvalkalu (jei jis yra) tai lemia tropizmą.
- Uncoating (išskleidimas): infekcijos metu kapsidė kontroliuotai atsidaro arba degraduoja, kad būtų paleista viruso nukleorūgštis ir pradėtas replikacijos ciklas.
- Imuninė atpažintis: kapsidės baltymai yra stiprūs antigenai; jie skatina antikūnų gamybą ir yra dažnai taikomi vakcinų kūrime.
Envelopiniai ir neenvelopiniai virusai
Ne visi virusai turi tik kapsidę: kai kurie turi papildomą lipidinį sluoksnį – apvalkalą (envelopę), gaunamą iš šeimininko membranos, kuriame įterpti viruso glikoproteinai. Tokie virusai paprastai jautresni aplinkos sąlygoms (šilumai, džiovinimui, tirpikliams), tačiau envelopas padeda užtikrinti efektyvų įėjimą į ląstelę per membranų susiliejimą. Neenvelopiniai virusai priklauso daugiau nuo savo kapsidės stabilumo ir turi kitokias perdavimo strategijas.
Sudėtingos kapsidės ir bakteriofagai
Kai kurie virusai, pvz., bakteriofagai, turi kompleksines struktūras: ikosaedrinį galvutę, kurioje yra genomas, ir pratęsimus (uodegas, kojeles), skirtus prisitvirtinimui ir genomo injekcijai į bakteriją. Tokios formos parodo, kad kapsidės architektūra gali būti itin įvairi priklausomai nuo viruso biologijos ir perdavimo mechanizmo.
Kapsidės reikšmė medicinoje ir biotechnologijoje
Kapsidžių baltymai yra svarbūs vakcinų tyrimuose: iš jų galima suformuoti viruso formos, bet neinfekcines struktūras – vadinamuosius viruso panašius daleles (VLP), kurios skatina stiprų imuninį atsaką be rizikos perduoti genetinę medžiagą. Be to, kapsidžių konstruktai naudojami ir nanoformavimo bei genų terapijos vektoriuose kaip saugūs genetinio keltuvo sprendimai.
Santrauka
Kapsidė – tai baltyminė struktūra, kuri ne tik fiziškai apsaugo viruso genomo informaciją, bet ir aktyviai dalyvauja infekcijos procese: atpažinime, prisijungime, patekime į ląstelę ir genomo išlaisvinime. Jos forma ir cheminės savybės lemia viruso stabilumą, perdavimą ir imuninį atpažinimą, todėl kapsidės tyrimai turi didelę reikšmę tiek fundamentinei virologijai, tiek praktiniam vakcinų ir terapijų kūrimui.
Citomegalovirusas taip pat turi išorinį apvalkalą.
Virusiniai vokai
Dauguma virusų (pvz., gripo ir daugelis gyvūnų virusų) turi viruso apvalkalus, dengiančius jų baltymines kapsules. Tai reiškia, kad kapsidę dengia lipidinė membrana.
Apvalkalą kapsidė gauna iš viruso šeimininko viduląstelinės membranos, pavyzdžiui, vidinės branduolio membranos, Goldžio membranos arba ląstelės išorinės membranos.
Vokas gali padėti virusams išvengti šeimininko imuninės sistemos. Glikoproteinai, esantys apvalkalo paviršiuje, jungiasi su šeimininko membranos receptorių vietomis. Tada viruso apvalkalas susilieja su šeimininko membrana, todėl kapsidė ir viruso genomas gali patekti į šeimininką ir jį užkrėsti.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra kapsidė?
A: Kapsidė yra viruso baltyminis apvalkalas, kuris gaubia viruso nukleorūgštį.
K: Kaip vadinami kapsidės subvienetai ir kokia jų struktūra?
A: Kapsidės subvienetai vadinami kapsomerais, ir jie turi trimatę struktūrą.
K: Kaip klasifikuojamos kapsidės?
A: Kapsidės iš esmės klasifikuojamos pagal jų struktūrą.
K: Ar gali skirtis skirtingų virusų kapsidės struktūra?
A: Taip, kai kurie virusai, pavyzdžiui, bakteriofagai, turi sudėtingesnę struktūrą nei kiti.
K: Kokios yra dvi bendrosios kapsidės formos?
A: Dvi bendrosios kapsidės formos yra ikosaedrinė ir spiralinė.
K: Ar kapsidės paviršius sudaro tik vienas baltymas?
Atsakymas: Ne, kapsidės paviršius gali sudaryti vienas ar daugiau baltymų, pavyzdžiui, snukio ir nagų ligos viruso kapsidės paviršius, kurį sudaro trys baltymai, vadinami VP1-3.
K: Kokia yra kapsidės ikosaedrinė forma?
A: Ikosaedrinę formą sudaro 20 lygiakraščių trikampių paviršių, prilygstančių rutuliui.
