Для чего вирусу нужны оболочечные белки
Гены и белки ВИЧ
Первая открытая рамка кодирует внутренние белки вириона. Эти белки вместе с белками, кодируемыми геном pol, прочитываются, как и у других ретровирусов, с полноразмерной РНК в 9300 нуклеотидов. В результате трансляции этой иРНК образуется предшественник с мол. Массой 55 кД. В процессе дальнейшего протеолитического расщепления этот белок нарезается на p17, p24, p9 и р7. Согласно наблюдениям, в сыворотках больных СПИД обнаруживаются антитела ко всем этим продуктам. Значительную фракцию составляют антитела к р24 — основному внутреннему белку вириона. Антитела к р24 обычно появляются на ранних стадиях заболевания и часто исчезают по мере его прогрессирования.
Pol. Как и у других ретровирусов, кодируемые этим геном белки считываются в виде gag-pol предшественника. Поскольку рамка считывания гена pol не совпадает с рамкой gag, при созревании иРНКpol должно происходить удаление небольшого интрона, сдвигающее рамку считывания. Анализ первичной нуклеотидной последовательности области перекрывания генов gag и pol выявляет присутствие там нескольких участков, которые могут выполнять функцию акцепторных сайтов сплайсинга. Другим механизмом совмещения рамок считывания является так называемый «перескок рамки» при трансляции. В результате рибосомы «перепрыгивают» через стоп-кодон, ограничивающий рамку gag, и прочитывают pol уже в правильной рамке считывания. Подобный механизм описан для некоторых ретровирусов.
Ген pol кодирует 3 фермента: протеазу (р22), обратную транскриптазу (р64/53) и эндонуклеазу (р31). Эти белки образуются в результате протеолитического расщепления предшественника с молю массой 150кД. Несмотря на относительно небольшое количество этих белков в вирионе (примерно 2 молекулы на вирион), антитела к ним выявляются в сыворотках больных СПИДом. Наиболее ярко выражена реакция с р31.
Env. и РНК, кодирующая белки оболочки вириона, образуется в результате сплайсинга, приводящего к удалению из геномной РНК большого интрона, содержащего гены gag, pol и sor. Образующаяся иРНК размером 4300 нуклеотида содержит открытую рамку с типичным инициирующим AUG, которая может направлять синтез белка, состоящего из 861 аминокислотного остатка с мол. массой 97.5 кД. Этот белок предшественник в дальнейшем обильно гликозилируется, в результате чего его мол. масса возрастает до 160 кД. Предшественник содержит 3 гидрофобные области, характерные для оболочечных белков других ретровирусов. Первый гидрофобный участок (с 17-й по 31-ю аминокислоты) соответствует сигнальному пептиду, второй находится в районе сайта протеолитического расщепления белка-предшественника, третий является частью трансмембранного белка. В результате протеолитического расщепления образуется 2 сильно гликозилированных белка: наружный белок оболочки gp120 и трансмембранный белок gp41. Интересной особенностью трансмембранного белка является наличие необычно длинной последовательности (длиной в 150 аминокислотных остатков) гидрофильных аминокислот вслед за гидрофобной частью трансмембранного белка. Эта последовательность, по-видимому, является внутриклеточным фрагментом gp41. Еще, как показали исследования, правильный процессинг gp160 происходит не во всех клеточных линиях. От чего это зависит, пока неизвестно.
3`-orf. Эта открытая рамка расположена между 8347-м и 8992-м нуклеотидами и простирается, таким образом, в U3 область 3`-LTR. Кодируемый этим геном белок имеет мол. массу 27 кД и транслируется со сплайсированной иРНК размером 1800 нуклеотидов.
Хотя антитела к этому белку удается выявить в крови больных СПИДом, он не является абсолютно необходимым для репликации вируса. Продукт 3`-orf оказывает влияние на цитопатогенность вируса.
Tat-3. Явление трансактивации было впервые описано для ретровирусов человека HTLV-1 и HTLV-2. Белок, осуществляющий функцию трансактивации, кодируется у этих вирусов небольшой открытой рамкой, расположенной на 3`-конце генома после гена env. Механизм его действия заключается в активации транскрипции структурных генов вируса, вследствие чего ген, кодирующий белок-трансактиватор, был назван tat (transactivator of transcription).
Феномен трансактивации выражен у ВИЧ на несколько порядков сильнее, чем у HTLV-1 и HTLV-2. Как сейчас стало ясно, за этот процесс у ВИЧ отвечают по крайней мере, 2 гена: tat-3 и art (trs). Первый из них кодируется иРНК размером около 2000 нуклеотидов, образующейся в результате сложного сплайсинга. Механизм действия белка tat-3 у ВИЧ значительно сложнее, чем у аналогичных белков tat вирусов HTLV-1 и HTLV-2.
Продукт гена tat-3 — белок с мол. массой 14 кД, выявляемый с помощью сывороток больных СПИД. Мутации в 5`-области первого кодирующего экзона tat-3 нарушают способность вируса синтезировать структурные белки и реплицироваться. Эти мутации могут быть комплементированы в клеточных линиях, постоянно экспрессирующих tat-3 белок. Сейчас получены линии как В- так и Т-лимфоцитов, стабильно трансформированных tat-3 геном и продуцирующих белок-трансактиватор. Другие клеточные линии, например HeLa, продуцирующие функциональный tat-3 белок, также могут поддерживать размножение мутантного по tat-3 ВИЧ. Использование подобных клеточных линий и клонированных провирусных ДНК, содержащих различного размера делеции в tat-3 гене, позволило изучить механизмы действия кодируемого этим геном белка.
Art (trs). Другим белком, участвующим в регуляции экспрессии структурных генов ВИЧ является продукт гена art (antirepression transactivator — антирепрессорный трансактиватор). Транслируется он, по-видимому, с иРНК, принадлежащей к тому же классу молекул размером 2000 нуклеотидов, что и иРНКtat-3. Кодирующие экзоны гена art перекрываются экзонамиtat-3, а при сплайсинге используются те же акцепторные и донорные сайты. Однако при трансляции art функционирует инициаторный AUG с координатой 5500, а не 5412, как для гена tat-3. В результате, art читается со сдвигом рамки отностительно tat-3, что приводит к уменьшению ее кодирующей рамки в первом транслируемом экзоне с 214 до 76 нуклеотидов и к увеличению во втором с 44 до 271 нуклеотида. Синтезируемый белок состоит из 116 аминокислотных остатков, причем основная доля приходится на аминокислоты, проявляющие основные свойства. Подобные белки обладают сродством к нуклеиновым кислотам и часто регулируют экспрессию генов.
Действие продукта art осуществляется на посттранскрипционном уровне. По-видимому, он активирует трансляцию иРНК структурных генов gag и env, снимая действие специфических негативных регуляторов. Наряду с этим продукт art участвует и в регуляции сплайсинга РНК, в связи с чем для указанного гена было предложено другое название — trs (transregulator of splicing — трансрегулятор сплайсинга).
Для чего вирусу нужны оболочечные белки
В N-концевой части гликопротеина S вируса ТГС выявлено четыре антигенных сайта (А, В, С, D) и идентифицировано 11 эпитопов, восемь из которых вируснейтрализующие. Главный эпитоп нейтрализации формируется, вероятно, аминокислотными остатками 380—387 с участием последовательностей из других частей белка S и представляет собой сложную конформационную структуру.
Нейтрализация вируса ТГС моноклональными антителами против gpS не зависела от комплемента, тогда как антитела против гликопротеина М тоже нейтрализовали вирус ТГС, но исключительно в присутствии комплемента. Нейтрализующие антитела к S и М-белкам выявили антигенную гетерогенность изолятов вируса ТГС.
Вирус ТГС обладает слабовыраженной гемагглютинирующей активностью, которая связана, вероятно, с М-гликопротеином вириона и зависит от хо-зяинной системы. Вирусный нуклеопротеин (N) не обладает способностью индуцировать синтез вируснейтрализующих антител. Однако, как и в случае с другими оболочечными вирусами животных, этот белок может служить мишенью для цитотоксических Т-клеток и определять перекрестную антигенную реактивность между различными коронавирусами.
В структуре респираторного коронавируса человека (РКВЧ) выявлено не три, а четыре мажорных полипептида: 200 кД (S), расщепляющийся трипсином на 110 и 90 кД; 130 кД (НЕ) гемагглютининэстераза, состоящая из двух субъединиц 65 кД, связанных дисульфидным мостиком; фосфорилированный (N) белок 55 кД; гликозилированный (М) белок 26 кД. Эти белки представлены в вирионе соответственно в количестве 88, 22, 726 и 726 молекул. По данным МФА, полевые изоляты (РКВЧ) не отличались от прототипного штамма 229Е, но отличались от него в перекрестной РН.
В составе оболочки коронавируса крупного рогатого скота также обнаружено три гликозилированных белка (S, М, НЕ). Инфекционность вируса in vitro нейтрализовали только МАТ к белкам S и НЕ, но не к М. Белок НЕ (47 кД, 424 аминокислотных остатка) ответственен за гемагглютинацию.
Представления об антигенной и геномной гомологии разных коронавирусов основаны на сравнительном изучении с использованием различных методов. Определена типовая (для вируса одного вида), групповая (для группы антигенно родственных вирусов: ТГС и РКВС) и межвидовая (коронавирусы собак, кошек, свиней) антигенная общность. В отличие от многих коронавирусов животных, вирус ТГС имеет один серотип.
Вирусы ТГС, инфекционного перитонита кошек и коронавирус собак обладают общими антигенами. В то же время вирус ТГС, гемагглютинирующий вирус свиней и вирус эпизоотической диареи свиней не имеют антигенного родства. Выделенный недавно респираторный коронавирус свиней (SRCV), получивший широкое распространение в ряде западноевропейских стран, оказался в антигенном отношении тесно родственным с вирусом ТГС. Главным биологическим отличием нового коронавируса является его исключительная пневмотропность при отсутствии энтеропатогенности. Оба вируса сходны между собой в антигенном отношении и имеют одинаковые нейтрализующие эпитопы в основных вирионных белках (N, S и М).
У кишечного коронавируса кроликов выявлено небольшое антигенное родство с вирусом инфекционного перитонита кошек, коронавирусом собак и вирусом ТГС. Прививка этими вирусами вызывала слабовыраженную защиту кроликов от коронавирусной инфекции.
Вирус эпизоотической диареи свиней по всем свойствам является типичным коронавирусом, хотя и не обладает антигенным родством с другими представителями данного семейства. Коронавирусы человека серологически связаны с коронавирусами крупного рогатого скота и мышей, гемагглютинирующим вирусом энцефаломиелита свиней. Три коронавируса грызунов (вирус гепатита мышей, коронавирус крыс, вирус сиалодакриоаденита крыс) имеют родство друг с другом и с коронавирусами человека. Коронавирус индеек, так же как вирус энцефаломиелита свиней, представлен одной антигенной разновидностью и имеет антигенное родство с другими коронавирусами. Тесная антигенная связь установлена между кишечными коронавирусами индеек и крупного рогатого скота. Двусторонняя антигенная связь установлена между коронавирусом индеек и коронавирусами кур и мышей.
Сравнивали антигенные свойства двух коронавирусов кошек: инфекционного перитонита (ИПК) и энтерита кошек (ЭК). Особенно большие различия в антигенной структуре выявлены с антителами к белку S в реакции нейтрализации вируса.
Выявлена интересная зависимость между вирулентностью коронавирусов кошек и клеточным тропизмом. Вирулентные штаммы в основном поражают моноциты, авирулентные — реплицируются в эпителии кишечника. Возможно, эти два коронавируса кошек являются биотипами одного и того же вируса. Моноклональные антитела к вирусу инфекционного перитонита кошек (ИПК) типа II нейтрализовали коронавирусы энтерита кошек, собак и вирус ТГС, но не реагировали с вирусом инфекционного перитонита кошек типа I. Иными словами, межвидовое антигенное родство оказалось более тесным, нежели типоспецифическая дивергенция. На примере вируса гепатита мышей показано, что основным местом персистенции вируса является передняя часть верхнего отдела спинного мозга. Реактивация персистирующей вирусной РНК приводила к возникновению клинически выраженного заболевания. Подобный механизм может иметь место при персистенции других коронавирусов в животном организме.
О важности белков для восстановления после коронавируса
Рассказывает ведущий эксперт Центра молекулярной диагностики CMD ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора Маргарита Провоторова
На белки (протеины) приходится до 50 % от сухой массы клетки. Они же главная составная часть всех клеточных и межклеточных структур нашего организма. Мышцы, внутренние органы, гормоны, ферменты, антитела – это все белки по своей структуре.
Именно эти сложные органические вещества обеспечивают все основные процессы жизнедеятельности организма. Одни распадаются, на их месте появляются новые. Такие процессы происходят внутри нас каждую секунду. И чтобы здоровье не подводило, нужно вовремя подкармливать организм, поддерживать необходимый уровень белка.
Протеины состоят из 20 аминокислот. И 8 из них мы не может синтезировать самостоятельно. Поэтому полноценный набор белков растительного и животного происхождения, идеально дополняющих друг друга, организм может получить только из продуктов питания. Одна из основ нашего здоровья – это сбалансированное разнообразное питание.
Давайте подробно разберем, что же важного делают белки?
· Связывают и доставляют различные вещества из или внутрь клеток, являются главным транспортным средством для метаболитов по кровеносной системе нашего организма. Например, белок гемоглобин, транспортирует железо.
· Обеспечивают формирование полноценного иммунного ответа; как уже говорилось, все антитела по своей химической природе являются белками.
· Белки, входящие в состав свертывающей системы крови, участвуют в остановке кровотечения.
· Регулируют и поддерживают постоянство внутренней среды организма, участвуют в гормональной регуляции. Ведь гормоны это тоже белки.
· Белки актин и миозин помогают нашим мышцам сокращаться, а нам – свободно двигаться.
· Дают организму энергию, необходимую для нормальной жизни. 1 грамм белка в среднем обеспечивает нам 4 ккал.
И, конечно, невозможно приуменьшить значение белка в период восстановления после любого перенесенного заболевания, в том числе и COVID-19. Впрочем, в реабилитации после коронавируса есть свои детали.
Многие отмечают, что после выздоровления длительное время сохраняется сильная усталость – астения, которая сопровождается снижением аппетита. А на фоне нарушения работы органов чувств, запах и вкус белковых продуктов животного происхождения может казаться крайне неприятным, что может вообще отбить аппетит. Для полноценного же восстановления после заболевания рекомендуется употреблять до 1 грамма белка на 1 кг веса в сутки.
Что делать в этом случае? Постараться найти другие продукты, богатые белком, которые не вызывают отторжения. Удачной заменой могут стать бобовые, рыба, морепродукты, творог, молочные продукты, яйца, соя, киноа, орехи.
Есть и другая крайность, которая может негативно отразиться на нашем организме. Некоторые пациенты стараются как можно быстрее восстановить белковые запасы и употребляют белок в количествах, превышающих норму в несколько раз. Реабилитацию это не ускорит, а, например, при патологии почек, может ухудшить течение заболевания.
Как же составить правильный рацион, и на что еще обратить внимание при реабилитации?
Если вам кажется, что вы или кто-то из близких мало ест мяса, это не повод подозревать белковую недостаточность. Для этого состояния характерно не только снижение массы тела, но и снижение мышечной массы. И развивается оно не за одну-две недели. Определить, насколько пострадали мышцы самостоятельно сложно. Это можно сделать только с помощью специальных исследований.
Ориентируйтесь на свои вкусы. Красное мясо – не единственный источник белка. Не стоит заставлять себя есть его через силу, особенно если вкус или запах после болезни неприятен. Экспериментируйте с продуктами: курица, индейка, телятина, кролик, рыба и морепродукты обладают менее выраженными вкусовыми свойствами и легче усваиваются. Если отдадите предпочтение жирным сортам рыбы, то вместе с белком обеспечите себя еще и кислотами Омега-3.
2-3 порции молочных продуктов в день – достойная альтернатива мясу в период реабилитации. Творог, йогурт без сахара, сыр, кефир снабдят организм легкоусвояемым белком и кальцием, который просто необходим для костной ткани.
Если вы придерживаетесь веганского рациона, используйте по максимуму все богатое разнообразие бобовых продуктов. Нут, фасоль всех цветов, чечевица, горох, соя и соевый сыр тофу – рекордсмены по содержанию растительного белка.
Не забывайте об арахисе и орехах. Они богаты не только белком, но и содержат полезные ненасыщенные жиры, незаменимые для нормальной жизнедеятельности.
Когда используете в пищу растительное молоко, обращайте внимание на состав. Напиток без добавленных сахаров, обогащенный кальцием и витамином В12 – наилучший вариант. Для вегетарианцев это особенно актуально – в их рационе питания часто наблюдается дефицит последнего.
Говоря о полезных белковых продуктах, мы имеем в виду природные. Протеины в переработанных мясных изделиях, таких как сосиски, бекон, колбаса, ветчина, не имеют ценности для организма. Их из рациона нужно, по возможности, исключить.
Консультируйтесь с врачом и контролируйте основные лабораторные показатели. Самые распространенные дефициты, которые наблюдаются у пациентов после COVID-19 – недостаток железа, витамина В12, D, йода. Дефицит белка, к счастью, наблюдется несколько реже.
Если Вы не нашли необходимую информацию, попробуйте
зайти на наш старый сайт
Разработка и продвижение сайта – FMF
Почтовый адрес:
Адрес: 350000, г. Краснодар, ул. Рашпилевская, д. 100
Канцелярия +7 (861) 255-11-54
прием посетителей пн., вт., ср., чт. с 10.00 до 16.00
ПТ. и предпраздничные дни с 10.00 до 13.00
перерыв с 13.00 до 13.48
Для чего вирусу нужны оболочечные белки
В журнале Nature опубликован очень подробный обзор, характеризующих особенности строения и жизненный цикл SARS-CoV2, механизмы инфицирования и избегания своевременного иммунного ответа, обозначены потенциальные мишени для создания противовирусных препаратов. Также представлены результаты компьютерного моделирования строения вируса и механизмов проникновения в клетку.
Особенностью данного вируса является наличие очень большого количества гликанов на поверхности спайк-протеина, маскирующих его от иммунной системы человека. Поэтому на первом этапе заболевания вирус подобен «волку в овечьей шкуре» и остается невидим для иммунной системы. В дальнейшем, когда вирус уже размножился, иммунный ответ может развиться даже избыточно, что, по-видимому, лежит в основе тяжелого течения заболевания.
В S2- субъединице спайк-протеина есть три участка, делающих «ножку» спайк-протеина гибкой, что позволяет ей «искать» рецепторы на клетках хозяина более эффективно. Такая структура довольно редка для вирусов, обычно аналогичные «шипики» на поверхности вириона ригидны (такова, например, ситуация у вируса гриппа).
Важной частью спайк-протеина является RBD-домен, функцией которого является связь с рецептором ACE2 на поверхности клетки-хозяина. У SARS-CoV2 эта связь в 2-4 раза сильнее, чем у вируса SARS. Во время взаимодействия с рецептором этот домен «выдвигается» из-за двух маскирующих его молекул гликанов. Исследования in vitro показали, что мутации в этих двух гликанах могут полностью нарушать процессы проникновения вируса в клетку. Для эффективного взаимодействия RDB и ACE2 предпочтительна более «высокая» позиция этого домена на остальными структурами. У альфа варианта вируса найдено 10 дополнительных мутаций, приводящих RBD – домен в более «высокое» положение, а у дельта вируса – еще 3 мутации.
Попав в клетку, вирус подавляет экспрессию генов клетки-хозяина, в том числе – образование интерферонов, сигнализирующих о вирусной инфекции. Для ковидной инфекции типична очень низкая концентрация интерферонов в крови.
В дальнейшем может происходить формирование синцитиев из клеток легочной ткани. Считается, что синцитии позволяют дольше и эффективнее вырабатывать вирусные белки. Такой тип агрессии типичен для персистирующих вирусов – например, ВИЧ. SARS-CoV2 индуцирует даже формирование синцитиев клеток респираторного эпителия с лимфоцитами, что мешает нормальному иммунному ответу. Такой тип «маскировки» от иммунитета типичен для опухолей, а не вирусов.
В дальнейшем перестраивается эндоплазматический ретикулум с формированием шарообразных двухмембранных структур, в которых происходит активный синтез белков вируса. Выход вирионов наружу осуществляется в лизосомах, формирующихся в комлексе Гольджи, путем экзоцитоза. Считается, что молекулярные механизмы, ответственные за описанные процессы, могут быть мишенями для противовирусной терапии.
В месте соединения S1 и S2 субъединиц спайк-протеина есть зона, которая способна связывать и быть расщепленной фурином – протеазой клетки-хозяина, содержащейся в лизосомах. Такое предварительное расщепление значительно упрощает в дальнейшем взаимодействие с трансмембранной протеазой TMPRSS2 и значительно увеличивает проникновение вирусной частицы в следующую клетку. Для вируса SARS показано, что порядка 10% вирусных частиц на выходе из клетки – хозяина связано с фурином. У вируса SARS-CoV2 в соответствующем локусе, отвечающем за связь с фурином, идентифицированы мутации. Как следствие, до 50% вирионов альфа-разновидности SARS-CoV2, выходящих из клетки-хозяина, связаны с фурином, а в случае дельта-вируса – до 90%, что, по-видимому, и объясняет более агрессивное распространение этого варианта вируса. Есть данные, что у пациентов с дельта-формой в тканях легких и носоглотки содержание вирионов достоверно выше, чем у носителей альфа-формы.
По материалам: Megan Scudellari. How the coronavirus infects cells — and why Delta is so dangerous. Nature 595, 640-644 (2021). doi:
Тесты на антитела к COVID-19. Популярные вопросы
Чем отличается наличие антител к спайковому (S) белку SARS-CoV-2, IgG, и антител к коронавирусу SARS-CoV-2 (нуклеокапсидному белку); IgG и Нейтрализующие антитела IgG к рецептор-связывающему домену (RBD) белка S1?
РНК вируса SARS-CoV-2 кодирует четыре структурных белка: спайковый (S), оболочечный (E), нуклеокапсидный (N), мембранный (M). Структуры, выступающие на поверхности вируса подобно шипам и придающие сходство с короной, сформированы спайковым (S) белком. S-белок состоит из двух субъединиц, на одной из которых располагается рецептор-связывающий домен (RBD), посредством которого вирус связывается с рецепторами на клетках эпителия дыхательных путей человека при заражении. При инфицировании, SARS-CoV-2 стимулирует гуморальный и клеточный ответ иммунной системы человека, при этом гуморальный ответ характеризуется продукцией специфических антител классов M и G, которые способны распознавать и связывать вышеуказанные структурные белки SARS-CoV-2, участвуя в механизмах его нейтрализации и удаления. Нуклеокапсидный (N) и спайковый (S) белки в ходе инфекции вызывают наиболее выраженный антительный ответ. Выявление специфических антител к этим белкам используют в качестве иммунных свидетельств контакта организма с новым коронавирусом. При этом нейтрализующая активность антител, вырабатываемых против SARS-CoV-2, преимущественно соотносится с антителами к S-белку.
В чем различие между тестами IgG количественными и качественными?
Качественный тест определяет только факт наличия антител в сыворотке крови, поэтому результатом данного исследования будут значения «обнаружено» или «не обнаружено». Количественный тест показывает не только наличие антител в сыворотке крови, но и определяет (числовым значением) их концентрацию.
Определение антител к SARS-CoV-2 имеет значение для оценки иммунного ответа на текущую или перенесенную инфекцию, в качестве дополнительного метода диагностики при заболевании, для оценки уровня популяционного иммунитета, а также при оценке напряженности поствакцинального протективного иммунитета. В настоящий момент на территории Российской Федерации применяются более 150 зарегистрированных тест- систем для определения уровня антител к SARS-CoV-2, которые различаются между собой по ряду параметров: чувствительность, специфичность, возможность количественной или качественной оценки, антигенам, используемых основе, а также единицами измерения значений. Соответственно, делать текущие и перспективные выводы по обобщенному значению уровня антител без учета их специфики, целей тестирования, а также персонифицированной информации о состоянии человека, нельзя.
В нашей клинике Вы можете сдать как качественные, так и количественные тесты на антитела к коронавирусу SARS-CoV-2 (COVID-19)