چرخهٔ کلی تکثیر ویروس
اصل پایه
هر ویروس برای تکثیر باید وارد یک سلول میزبان شود. جزئیات چرخه در خانوادههای مختلف متفاوت است، اما مراحل اصلی آن در یک الگوی مشترک خلاصه میشود.
اتصال
اتصال ویروس به رسپتور اختصاصی سلول
نفوذ
ورود ویروس یا ژنوم آن به سلول
پوششبرداری
بازشدن کپسید و آزادشدن ژنوم
سنتز
رونویسی، همانندسازی و ساخت پروتئین
مونتاژ
قرارگیری ژنوم در ساختارهای کپسیدی
خروج
لیز، جوانهزنی یا اگزوسیتوز
اتصال، رسپتور و تروپیسم
ویروس پوششدار
گلیکوپروتئینهای پوشش لیپیدی به رسپتور سلول متصل میشوند.
ویروس بدون پوشش
برخی کپسومرهای کپسید نقش اتصال به رسپتور را دارند.
رسپتور میزبان
بیشتر گلیکوپروتئینی و گاهی گلیکولیپیدی است.
تروپیسم
تمایل ویروس به سلول، بافت یا اندام خاص.
| ویروس | سلول یا بافت هدف | رسپتور یا مسیر | پیامد |
|---|---|---|---|
| HIV | سلولهای CD4 مثبت، T سلها، ماکروفاژها و سلولهای دندریتیک | تمایل به سلولهای دارای CD4 | درگیری سیستم ایمنی |
| راینوویروس | اپیتلیوم دستگاه تنفس | رسپتور ICAM | سرماخوردگی |
| پولیوویروس | ابتدا اپیتلیوم گوارشی، سپس سیستم عصبی | رسپتورهای اختصاصی در گوارش و اعصاب | فلج اطفال |
نفوذ و پوششبرداری
فیوژن
ادغام پوشش لیپیدی ویروس با غشای پلاسمایی و ورود نوکلئوکپسید.
اندوسیتوز با واسطهٔ رسپتور
ورود کامل ویروس به وزیکول اندوزومی؛ در پوششدار و برخی بدون پوشش.
تزریق ژنوم
در بعضی ویروسهای بدون پوشش، فقط ژنوم وارد سلول میشود.
پوششبرداری
متلاشیشدن کپسید و آزادشدن ژنوم؛ اغلب همراه نفوذ.
نکتهٔ مهم
در اندوزوم، اسیدیشدن محیط میتواند پروتئینهای کپسید را متلاشی کند و ژنوم را در سیتوپلاسم آزاد سازد. ویروس برای ساخت ذرات جدید، ابتدا ساختار خودش را باز میکند.
سنتز ژنوم و پروتئینهای ویروسی
رونویسی
تولید mRNA از ژنوم ویروس برای ساخت پروتئینهای ویروسی.
همانندسازی
تکثیر مادهٔ ژنتیکی و تولید نسخههای جدید ژنوم ویروسی.
بیشتر DNAدارها
رونویسی و همانندسازی در هسته.
بیشتر RNAدارها
رونویسی و همانندسازی در سیتوپلاسم.
پاکسویریده
DNAدار است، اما هر دو مرحله را در سیتوپلاسم انجام میدهد.
آنفلوانزا
RNAدار است، اما فاز سنتز آن در هسته انجام میشود.
HIV
بخشی از سنتز در هسته و بخشی در سیتوپلاسم.
| فاز | محصول اصلی | کارکرد | ترتیب |
|---|---|---|---|
| Early | پروتئینهای اولیه، معمولاً آنزیمی | کمک به همانندسازی ژنوم | پیش از همانندسازی |
| Replication | نسخههای جدید ژنوم | آمادهسازی مادهٔ ژنتیکی ذرات جدید | میان Early و Late |
| Late | پروتئینهای ساختاری | ساخت کپسید و اجزای ویریون | پس از همانندسازی |
مونتاژ و خروج از سلول
مونتاژ ایکوزاهدرال
ابتدا کپسید کامل میشود و سپس ژنوم وارد آن میگردد.
مونتاژ مارپیچی
کپسومرها همزمان با ژنوم برهمکنش میکنند و ساختار مارپیچی ساخته میشود.
بدون پوشش
ذرات در سلول تجمع مییابند و معمولاً با لیز خارج میشوند.
پوششدار
پوشش را با جوانهزنی از غشای میزبان میگیرند.
خروج وزیکولی
پوششگیری از هسته، شبکه آندوپلاسمی یا گلژی و خروج با اگزوسیتوز.
| نوع ویروس | روش اصلی خروج | منبع پوشش | اثر بر سلول |
|---|---|---|---|
| بدون پوشش | لیز سلولی | پوشش ندارد | تخریب سلول میزبان |
| پوششدار | جوانهزنی | غشای پلاسمایی | اغلب بدون لیز فوری |
| پوششدار با غشای داخلی | اگزوسیتوز | هسته، شبکه آندوپلاسمی یا گلژی | خروج از راه وزیکول |
ذرات ناقص ویروسی
| ذره | محتوای کپسید | تعریف | نتیجه |
|---|---|---|---|
| ویریون | ژنوم کامل ویروس | ذرهٔ کامل و عفونتزا | قادر به آغاز عفونت |
| Defective Virus | ژنوم ندارد | کپسید خالی، بهویژه در ویروسهای ایکوزاهدرال | ذرهٔ ناقص |
| Pseudovirion | ژنوم میزبان | ورود مادهٔ ژنتیکی سلول به کپسید ویروسی | ویروس واقعی درون کپسید وجود ندارد |
آنزیمهای ویروسی
DNAدارها
RNAدارها
Transcriptase
RNAP که از روی DNA، RNA میسازد.
Reverse Transcriptase
DNAP که از روی RNA، DNA میسازد؛ در HBV و HIV.
| آنزیم | قالب | محصول | نمونه یا کاربرد |
|---|---|---|---|
| RNAP میزبان | DNA | RNA | رونویسی بیشتر DNA ویروسها |
| DNAP ویروسی | DNA | DNA | هرپس سیمپلکس |
| Replicase | RNA | RNA | ویروسهای RNAدار |
| Reverse Transcriptase | RNA | DNA | HBV و HIV |
راههای انتقال و پاتوژنز
| راه انتقال | نمونهها | محل یا پیامد معمول |
|---|---|---|
| تنفسی | آنفلوانزا A، راینوویروس، کووید ۱۹ | دستگاه تنفس فوقانی یا تحتانی |
| مدفوعی ـ دهانی | انتروویروسها، روتاویروس | عفونتهای گوارشی |
| خونی | HBV، HCV، HIV | انتقال از راه خون |
| جنسی | HPV، HCV، HIV | تماس جنسی |
| مخزن حیوانی | ویروس هاری | انتقال از حیوان |
| بندپایان | کریمه ـ کنگو، تب زرد، دانگ | انتقال توسط کنه یا حشرات |
| عمودی | HIV، HBV، روبلا | مادر به جنین از جفت |
ویروسها و سرطان
در جزوه، HBV و HCV با هپاتوکارسینوما و HPV با سرطان سرویکس مرتبط معرفی شدهاند.
عوامل ویروس و میزبان
عوامل ویروس
- سویهٔ ویروسی
- تروپیسم بافتی
- دوز عفونی
- فاکتورهای ویروالنس
عوامل میزبان
- سن
- عوامل ژنتیکی
- قدرت سیستم ایمنی
- استرس و تب
ویروالنس بالا
تکثیر شدیدتر، تخریب سلول و آسیب بافتی بیشتر.
فعالشدن مجدد
هرپس سیمپلکس در استرس یا تب میتواند دوباره فعال شود.
انواع عفونتهای ویروسی
| نوع عفونت | الگوی فعالیت ویروس | وضعیت سیستم ایمنی | نمونهها |
|---|---|---|---|
| خودمحدودشونده | تکثیر شدید کوتاهمدت و سپس حذف کامل | پاکسازی کامل ویروس | سرماخوردگی، آنفلوانزا |
| حاد | علائم در دورهٔ کوتاه ظاهر میشوند | اغلب بهبود؛ گاهی مرگ | بسیاری از عفونتهای ویروسی |
| مداوم | ویروس در بدن باقی میماند | پاکسازی کامل رخ نمیدهد | زمینهٔ عفونت مخفی یا مزمن |
| مخفی | فعالیت قابلشناسایی ندارد و بعداً فعال میشود | در ضعف ایمنی امکان فعالشدن مجدد | هرپس سیمپلکس |
| مزمن | فعالیت و تکثیر آهسته ولی مداوم | نیازمند کنترل دارویی | HBV، HCV، HIV |
Latent
ویروس غیرفعال است و در آزمایشهای روتین ممکن است پروتئین یا فاکتور ویروسی دیده نشود.
Chronic
ویروس آهسته فعالیت میکند و با پروتئینها یا فاکتورهای ویروسی قابل تشخیص است.
پیامد عفونت مزمن
هپاتیت B و C مزمن میتوانند به سیروز و هپاتوکارسینوما برسند؛ HIV کنترلنشده نیز میتواند به AIDS و مرگ منجر شود.
درمان ضدویروسی
مهار ورود و پوششبرداری
آمانتادین و ریمانتادین برای آنفلوانزا در جزوه ذکر شدهاند.
مهار مستقیم آنزیم
هدفگیری DNAP یا RNAP ویروسی.
آنالوگ نوکلئوزیدی
ورود به ژنوم و متوقفکردن ادامهٔ همانندسازی.
اصل انتخاب هدف
هرچه آنزیم ویروسی مستقلتر باشد، طراحی داروی اختصاصی آسانتر است.
واکسنهای ویروسی
| نوع واکسن | محتوا | توان تکثیر | نمونه یا نکته |
|---|---|---|---|
| Inactivated | ذرات ویروسی غیرفعالشده با حرارت یا فرمالین | ندارد | ساختار کپسیدی سیستم ایمنی را تحریک میکند |
| Attenuated | ویروس زندهٔ ضعیفشده | دارد، اما فاقد ویروالنس بیماریزا | سرخجه، سرخک، MMR، فلج اطفال |
| Submit | بخشی از ذرات ویروسی مانند پروتئین یا پپتید | ندارد | واکسن هپاتیت B با پروتئین S |
| Virus-Like | کپسید بدون ژنوم | ندارد | واکسن HPV برای پیشگیری از سرطان سرویکس |
کشتهشده
ذرهٔ کامل، فاقد تکثیر.
زندهٔ ضعیفشده
تکثیر محدود، بدون ویروالنس شدید.
جزء ویروسی
پروتئین یا پپتید تحریککنندهٔ ایمنی.
ذرهٔ شبهویروس
کپسید بدون ژنوم؛ فاقد تکثیر.
تضعیف ویروس
در گذشته از پاساژهای متوالی کشت سلولی استفاده میشد؛ امروزه این فرایند با روشهای مهندسی ژنتیک انجام میشود.
کاربردهای مفید ویروسها
ضدباکتری
باکتریوفاژها باکتری را آلوده و لیز میکنند.
منبع آنزیم
Reverse Transcriptase برای RT-PCR و Real-Time PCR.
ضدسرطان
ویروسهای انکولیتیک برای درمان سرطان.
وکتور و حامل
انتقال ژن یا دارو؛ استفاده از کپسید یا پوشش لیپیدی.
وایروزون
حامل ویروسی برای رساندن دارو؛ در جزوه بیشتر با ویروس آنفلوانزا.
پریونها و ویروئیدها
| ویژگی | پریون | ویروئید |
|---|---|---|
| ماهیت | پروتئین عفونی | RNA عفونی |
| اسید نوکلئیک | ندارد | فقط RNA دارد |
| پوشش پروتئینی | خود عامل پروتئینی است | ندارد |
| میزبان یا بافت | سیستم عصبی مرکزی، بهویژه مغز | گیاهان |
| بیماریها | جنون گاوی، اسکرپی، کورو، کروتزفلد ـ یاکوب | بیماریهای گیاهی |
| انسان و حیوان | دیده میشود | در انسان یا حیوان دیده نشده است |