Coronavirusün yeni tacı!
Şiddetli akut solunum sendromu koronavirüsü 2 (SARS-CoV-2), koronavirüs hastalığına (COVID-19) neden olur. Virüs, pozitif zincirli RNA [(+) RNA] virüslerine aittir. Bunlar Zika, hepatit C (+) RNA virüslerini içeren geniş bir virüs sınıfıdır. (+) RNA virüsleri, genomlarını bulaşıcı viriyonlarında haberci-anlamlı RNA (mRNA) olarak paketler ve bu genomları yalnızca replikasyon komplekslerindeki (RC’ler) RNA ara maddeleri aracılığıyla çoğaltırlar. RC’ler, hücre içi zarların yeniden düzenlenmesiyle oluşturulur. RNA replikasyonu, “remdesivir” dahil antiviral ilaçların ana hedefidir. Koronavirüs ve diğer bazı (+) RNA virüslerinin RC’leri ∼250 ila 300 nm çapında çift zarlı veziküller (kesecikler)dir (DMV’ler). DMV’ler, viral çift sarmallı RNA (dsRNA) replikasyon ara ürünlerini içerir.
Yeni bir çalışma, SARS-CoV-2 ve diğer koronavirüs DMV’lerinde taç benzeri çift membran (zar) enince uzanan moleküler gözenekler (por) tanımladılar. Bu keşif, muhtemelen yeni (+) RNA genomlarının DMV’lerden nasıl salındığı konusunda uzun süredir var olan soruya cevap da oluşturabilir.
Diğer (+) RNA virüsleri gibi, SARS-CoV-2 genomunun çoğu (∼% 70) RNA replikasyon (kendini çoğaltma) fonksiyonlarını kodlar. RC’ler, viral RNA replikasyon proteinlerini, viral RNA şablonları, RNA replikasyonu için gerekli spesifik konak faktörlerini ve ardışık çoğalma aşamalarını düzenleyerek genom replikasyonunu destekler.
Koronavirüs enfeksiyonu çeşitli tipte membran düzenlemelerine yol açsa da, çok sayıda kanıt, dsRNA içeren DMV’leri viral RNA sentez siteleri olarak tanımladı. Bununla birlikte, DMV’ler bilinen açıklıklardan (por) yoksun olduğu için, DMV’nin iç kısmındaki dsRNA’dan kopyalanan yeni (+) RNA genomlarının, viriyonlara paketlenerek ve potansiyel olarak yeni RC’ler oluşturarak sitoplazmaya nasıl geçebildiği açık değildi.
Yeni bir çalışma, SARS-CoV-2 ve başka bir koronavirüs ile enfekte olmuş hücrelerde DMV çift membranlarını bir taraftan diğer tarafa geçen silindirik bir protein kompleksini belirlemek için gelişmiş kriyo-elektron tomografisi (kriyo-ET) kullanarak bu bilmece için zorlayıcı bir çözüm sunmaktadır (şekle bakınız) .
Çalışma, bu gözeneğin büyük viral transmembran protein nsp3’ün (yapısal olmayan protein 3) altı kopyasını içerdiğini gösterdi. Nsp3, RNA replikasyonu için gereklidir ve viral nsp4 ile DMV’lerin oluşumunu indükler. Nsp3’ün çoklu viral replikasyon proteinleri ile etkileşimiyle tutarlı olarak, araştırmacılar, gözeneğin (yani porun) DMV lümen ve sitoplazmik taraflarının diğer makromoleküller ile sıkı ve dinamik etkileşimini görüntülediler. Dolayısıyla, por, yeni sentezlenen RNA’ları sitoplazmaya yönlendirmek için viral RNA polimeraz ve diğer lüminal RNA replikasyon faktörleri ile etkileşime girebilir. Sitoplazmada nsp3’ün viral nükleokapsid proteini ile etkileşimi, RNA’nın yeni viryonlara paketlenmesini kolaylaştırabilir.
Araştırmacılar, koronavirüsün bu por’unun sitozolik kısmını bir “taç” olarak adlandırıyorlar. Bununla birlikte, bu hücre içi DMV RC taçı, koronavirüslere isimlerini veren viryon zarf Spike proteinlerinin taç benzeri yapısı ile ilgisi yoktur.
Böylece, yeni genomik RNA’ların taç aracılı salınımı, yaygın bulunan (+) RNA virüsü patojenlerinin farmakolojik veya genetik yollarla kontrolü için bir temel sağlayabilir.
Sitozole açılan bir kapı: Moleküler gözenek (por), koronavirüs replikasyon organelinin çift zarını boru gibi geçer
Koronavirüsler, konakçı hücre zarlarını özel çift zarlı veziküllere (kesecik) dönüştürür. Bu veziküllerin uzun süredir viral genom replikasyonunu barındırdığı düşünülmektedir. Ancak bu kesecikler tamamen kapalı olduğundan, bunların içinde yeni yapılan viral RNA’lar ifade edilme ve yeni viriyonlara paketlenmek üzere sitozole nasıl geçebiliyorlar? Yeni bir kriyo(soğutmalı)-elektron mikroskobu çalışması, çift zarı kapsayan bir moleküler gözenek (por) tanımladı. Bu yapının çekirdeğini büyük bir koronavirüs transmembran proteininin (Nsp3) altı kopyası oluşturuyor. Yapı, bir viral RNA gönderme kanalı olarak kullanılabilir ve böylece gelecekteki antiviral müdahaleler için bir hedef sağlayabilir.
SARS-CoV-2 son 20 yıl içinde insanlarda potansiyel olarak ölümcül bir koronavirüs enfeksiyonunun üçüncü ve en etkili örneğidir (diğerleri SARS ve MERS). Koronavirüsler, pozitif sarmallı RNA (+ RNA) virüsleridir. Alışılmadık derecede büyük genomlarını konakçı hücrenin sitoplazmasında kopyalarlar. Bu süreç, viral replikasyon organeli (RO) olarak bilinen, virüs kaynaklı dönüştürülmüş endoplazmik retikulum (ER) membranları ağı tarafından desteklenir. Çift membranlı veziküller (DMV’ler), RO’nun en bol bileşenidir ve viral RNA sentezi için merkezi öneme sahiptir. DMV’nin içi çift sarmallı (ds) RNA biriktirir. Bunlar muhtemelen viral genom replikasyonunun ve subgenomik mRNA sentezinin ara ürünleridir. DMV’ler, viral RNA sentezi için uygun bir mikro ortam sunabilir ve viral RNA’yı, dsRNA tarafından aktive edilen doğal bağışıklık sensörlerinden koruyabilir. Koronaviral DMV’ler, sitozole açıklıkları olmayan kapalın bölmeler (kompartmanlar) olarak karakterize edilmiştir. Bununla birlikte, yeni yapılan viral mRNA’ların çeviri (proteinlere ifadesi) için dışa (sitoplazmaya) aktarılması gerekir. Ayrıca, koronavirüs genomunun, salgı yolu membranları üzerindeki virüs birleşme bölgelerine hedeflenmeden önce sitozolik nükleokapsid (N) proteini tarafından paketlenmesi gerekir.
Koronavirüsler, iki büyük replikaz poliproteini ifade eder. Bu poliproteinler proteolitik olarak 16 yapısal olmayan proteine (nsps) bölünür. Bu nsps’den üçü – nsp3 (MHV’de 222 kDa), nsp4 (56 kDa) ve nsp6 (33 kDa) – transmembran proteinlerdir ve dolayısıyla gözeneğin potansiyel bileşenleridir. Bu nspler, sırasıyla iki, dört ve altı transmembran alanı (TMD’ler) içerir (Şekil 3A) ve çeşitli homotipik ve heterotipik etkileşimlere girer ve çift membranlı RO’lerin oluşumunu yönlendirirler. Nsp3’ün N-terminal kısmının alan bileşimi ve boyutu, koronavirüsler arasında oldukça değişkendir. Birkaç nsp3 alanı (N-terminal ubikuitin benzeri alan 1 ve N proteini) viral RNA ile etkileşime girebilir.
Modelde, spesifik replikaz alt birimleri, yeni sentezlenen RNA’yı ona doğru yönlendirmek için gözenek kompleksiyle ilişkilendirilebilir (Şekil 4A). Diğer + RNA viral RO’lar için önerildiği gibi, yalnızca + RNA’ların dışa aktarılması gerekirken, negatif sarmallı şablonlar ve dsRNA ara ürünleri DMV’lerin içinde kalabilir. Sitozolik tarafta, dışa aktarılan tüm viral mRNA’lar N proteini ile birleşebilir (Şekil 4B). Alternatif olarak, biriken N proteini, paketleme için yeni yapılmış genomların bir kısmının seçilmesine hizmet edebilir. Geri kalanı daha sonra çok daha küçük, ancak çok daha bol olan subgenomik mRNA’larla birlikte ifade için kullanılacaktır. Genom içeren RNP kompleksleri, viral zarf proteinlerinin biriktiği ve yeni yapılan viryonlarının bir araya geldiği zarlara gidecektir (Şekil 4C). Bunlar, tipik olarak ER-Golgi ara bölmesinden türetilen tek zarlı bölmelere (Şekil 4D) tomurcuklanır ve hücre dışı boşluğa salınmak üzere salgı yolu boyunca ilerler.
Burada ortaya çıkan çift zarın bir tarafından diğer tarafına yayılan moleküler por, büyük ve çok işlevli nsp3 merkezi bileşeni olmak üzere, DMV’nin iç kısmından sitozole doğru koronaviral RNA ürünleri için çıkış yolunu oluşturabilir. Bu moleküler gözeneğin tam işlevi bilinmese de, viral replikasyon döngüsünde muhtemelen koronavirüsler arasında korunan ve dolayısıyla koronavirüse özgü bir ilaç hedefi sunabilen anahtar bir yapı gibi görünüyor.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder