Env (gene)

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

يُعدّ Env جينًا فيروسيًا يُشفّر البروتين المُكوّن للغلاف الفيروسي . [ 1 ] يُتيح التعبير عن جين env للفيروسات القهقرية استهداف أنواع خلايا مُحددة والالتصاق بها، واختراق غشاء الخلية المُستهدفة . [ 2 ]

تشير دراسة بنية وتسلسل العديد من جينات الغلاف الفيروسي (env) المختلفة إلى أن بروتينات الغلاف الفيروسي هي آلات اندماج من النوع الأول . [ 3 ] ترتبط آلات الاندماج من النوع الأول في البداية بمستقبل على سطح الخلية المستهدفة، مما يُحفز تغييرًا في بنيتها ، ويسمح بارتباط بروتين الاندماج . يندمج ببتيد الاندماج في غشاء الخلية المضيفة، ويُقرّب غشاء الخلية المضيفة من غشاء الفيروس لتسهيل اندماج الغشائين. [ 4 ]

على الرغم من وجود اختلافات كبيرة في تسلسل جين env بين الفيروسات القهقرية ، إلا أن هذا الجين يقع دائمًا في اتجاه مجرى جينات gag و pro و pol . ويجب أن يخضع mRNA الخاص بجين env لعملية التضفير لكي يتم التعبير عنه.

الناتج الناضج لجين env هو البروتين الشوكي الفيروسي، الذي يتكون من جزأين رئيسيين: البروتين السطحي (SU) والبروتين الغشائي (TM). يتحدد ميل الفيروس لنوع معين من الخلايا بواسطة نطاق البروتين السطحي (SU)، لأنه المسؤول عن وظيفة ارتباط الفيروس بالمستقبلات. وبالتالي، يحدد نطاق البروتين السطحي (SU) خصوصية الفيروس لجزيء مستقبل واحد. [ 2 ]

البنية الفيزيائية

تكوين القليل

البروتينات السكرية للفيروسات القهقرية عبارة عن معقدات قليلة الوحدات تتكون من ثنائيات غير متجانسة من نوع SU-TM ، والتي تُصنع في الشبكة الإندوبلازمية بعد ترجمة طليعة بروتين Env المُغلّف بالسكريات. [ 5 ] يُحدد ترتيب هذه الثنائيات غير المتجانسة البنية ثلاثية الأبعاد للنتوء الشوكي على سطح الفيروس. بروتينات Env لفيروس ساركوما ولوكوز الطيور ( ASLV ) وفيروس ابيضاض الدم الفأري ( MLV ) عبارة عن ثلاثيات من ثنائيات غير متجانسة من نوع SU-TM. [ 6 ] كما أن بروتين Env لفيروس نقص المناعة البشرية ( HIV ) له بنية ثلاثية من ثنائيات غير متجانسة. [ 7 ] يُعتقد أن النقل داخل الخلايا للبروتين حديث التكوين يعتمد، إلى حد ما، على تجميع طليعة بروتين Env، مما يسمح بدفن التسلسلات الكارهة للماء داخل بنية البروتين. وقد ثبت أيضاً أن عملية تكوين هذه القلة تلعب دوراً في بدء الاندماج مع غشاء الخلية المستهدفة. [ 8 ]

التعديل ما بعد الترجمة

يمكن تعديل الغلاف الفيروسي (Env) بإضافة سكريات قليلة التعدد غنية بالمانوز، وهي عملية تحدث في الشبكة الإندوبلازمية الخشنة وتنفذها إنزيمات الخلية المضيفة. يحدث الغلكزة المتزامنة مع الترجمة عند الأسباراجين في النمطين Asn-X-Ser أو Asn-X-Thr. تختلف الفيروسات القهقرية اختلافًا كبيرًا في مواقع الغلكزة المرتبطة بالنيتروجين: إذ يمكن أن يحتوي فيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول (HIV-1) على ما يصل إلى 30 موقعًا مُغلكزًا، 25 منها تقع في البروتين السكري gp120 . على النقيض تمامًا، يحتوي فيروس ورم الثدي الفأري (MMTV) على أربعة مواقع فقط لإضافة السكريات قليلة الوحدات (اثنان على gp52 واثنان على gp37). يُعتقد أن إضافة السكريات قليلة الوحدات تلعب دورًا في الطي الصحيح لبروتين الغلاف (Env)، وذلك على الأرجح عن طريق تثبيت بنية البروتين. وبدون الطي الصحيح، قد يتأثر نقل البروتين ووظيفته بشدة. [ 2 ] وقد تأكدت أهمية غلكزة بروتين الغلاف (Env) في فيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول (HIV-1) من خلال تصنيع البروتين السكري في وجود مثبط الغلكزة، وهو التونيكاميسين . كان البروتين المُصنّع مطويًا بشكل خاطئ وغير قادر على الارتباط بمستقبل CD4 . ومع ذلك، لم يتأثر ارتباط المستقبل إلا بشكل طفيف عند إزالة الغلكزة من بروتين الغلاف (Env) المُفرز إنزيميًا. [ 9 ]

في فيروس نقص المناعة البشرية

رسم تخطيطي لفيروس نقص المناعة البشرية

يشفر جين env بروتين gp160 الذي يشكل ثلاثيًا متماثلًا، ويُشطر إلى gp120 وgp41 بواسطة بروتياز الخلية المضيفة ، فورين . ولتكوين بروتين اندماجي نشط، تبقى عديدات الببتيد SU gp120 وTM gp41 مرتبطة معًا بروابط غير تساهمية، لكن هذا التفاعل غالبًا ما يكون غير مستقر، مما يؤدي إلى انفصال gp120 الذائب وبقاء gp41 المرتبط بالغشاء. وبشكل منفصل، يكون الشطر بواسطة فورين غير فعال، وغالبًا ما تُطلق الفيروسات مع gp160 غير نشط وغير مشطر. ونظرًا لانتشار هذه الأشكال غير النشطة، غالبًا ما ينتج الجهاز المناعي أجسامًا مضادة تستهدف gp160 غير النشط، بدلًا من الأشكال النشطة لبروتين الغلاف. انظر دورة تكاثر فيروس نقص المناعة البشرية .

يُنظَّم التعبير عن بروتين الغلاف (Env) بواسطة ناتج جين rev . أدى الحذف التجريبي لجين rev إلى عدم القدرة على الكشف عن بروتين الغلاف، وانخفضت مستويات mRNA الخاص به في سيتوبلازم الخلية بشكل ملحوظ. مع ذلك، عند تحليل الحمض النووي الريبوزي الخلوي الكلي، لم تكن كميات mRNA الخاصة ببروتين الغلاف مختلفة بشكل ملحوظ في وجود التعبير المشترك لجين rev أو غيابه . وُجد أنه في غياب التعبير عن جين rev ، لوحظت زيادة ملحوظة في mRNA الخاص ببروتين الغلاف في النواة ، مما يشير إلى أن rev يلعب دورًا هامًا في تصدير mRNA الخاص ببروتين الغلاف من النواة . [ 10 ] وقد تم توضيح دور rev بشكل أكبر عندما وُجد أنه يعمل بشكل غير مباشر (trans) لاستهداف تسلسل محدد موجود في جين الغلاف لفيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول (HIV-1) لبدء تصدير الحمض النووي الريبوزي غير المكتمل التضفير من النواة. [ 11 ]

gp120

يرتبط البروتين السكري gp120 ، الموجود على سطح الغلاف الفيروسي، بمستقبل CD4 على أي خلية مستهدفة تحتوي على هذا المستقبل، وخاصة الخلايا التائية المساعدة . وقد تم عزل سلالات من فيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول (HIV-1) قادرة على دخول الخلايا المضيفة التي لا تحتوي على مستقبل CD4. ويرتبط هذا الاستقلال عن CD4 بطفرة تلقائية في جين env . ويكفي وجود مستقبل مساعد ، CXCR4 ، لهذه السلالة المتحولة لإصابة الخلايا البشرية. وقد وُجد أن السلالة ذات النمط الظاهري هذا تحمل سبع طفرات في التسلسل المشفر لبروتين gp120، ويُقترح أن هذه الطفرات تُحدث تغييرات بنيوية في gp120 تسمح للفيروس بالتفاعل المباشر مع المستقبل المساعد. [ 12 ]

بما أن ارتباط مستقبل CD4 هو الخطوة الأكثر وضوحًا في عدوى فيروس نقص المناعة البشرية، فقد كان البروتين السكري gp120 من أوائل الأهداف لأبحاث لقاح فيروس نقص المناعة البشرية . وقد أعاقت هذه الجهود آلية الاندماج التي يستخدمها الفيروس، مما يجعل تحييده بواسطة الأجسام المضادة أمرًا بالغ الصعوبة. قبل ارتباطه بالخلية المضيفة، يبقى gp120 مخفيًا فعليًا عن الأجسام المضادة لأنه مدفون داخل البروتين ومحمي بالسكريات. ولا ينكشف gp120 إلا عند اقترابه الشديد من الخلية المضيفة، وتكون المسافة بين غشاء الفيروس وغشاء الخلية المضيفة صغيرة بما يكفي لإعاقة ارتباط الأجسام المضادة فراغيًا. [ 13 ]

gp41

يرتبط البروتين السكري gp41 بالبروتين gp120 بروابط غير تساهمية ، ويمثل الخطوة الثانية التي يدخل بها فيروس نقص المناعة البشرية إلى الخلية. يكون هذا البروتين في الأصل مدفونًا داخل الغلاف الفيروسي، ولكن عندما يرتبط gp120 بمستقبل CD4، يغير gp120 بنيته مما يؤدي إلى انكشاف gp41، حيث يمكنه المساعدة في الاندماج مع الخلية المضيفة.

تعمل الأدوية المثبطة للاندماج مثل إنفوفيرتيد على منع عملية الاندماج عن طريق الارتباط بـ gp41. [ 14 ]

البيئة في MMTV

يشفر جين env الخاص بفيروس ورم الثدي الفأري ( MMTV ) بروتينًا متعددًا gp70 ( P10259 ) يُشطر لإنتاج نواتج Env السطحية (SU) والغشائية (TM). gp52 هي الوحدة الفرعية SU في MMTV، وgp36 هي الوحدة الفرعية TM. يبلغ وزن gp52 السكري 52000 دالتون، بينما يبلغ وزن gp36 السكري 36000 دالتون. [ 15 ] [ 16 ]

يحظى جين MMTV Env باهتمام خاص من الباحثين لاكتشافه أنه يشفر وحدة تنشيط تعتمد على التيروزين في مستقبلات المناعة (ITAM ) ، والتي ثبت أنها قادرة على تحويل خلايا الثدي البشرية والفأرية في المزارع الخلوية. تعمل وحدة ITAM هذه على إزالة استقطاب البنى الظهارية العنيبية ، مما يغير النمط الظاهري للخلايا ويؤدي إلى تحولها إلى خلايا سرطانية. [ 16 ]

البيئة في ASLV

المجموعة الفرعية أ

تضم فيروسات ساركوما ولوكوزيس الطيور ( ASLV ) عشر مجموعات فرعية (من A إلى J). يُطلق على البروتين السكري المغلف للمجموعة الفرعية A اسم EnvA، ويُشفّر جين env الخاص به بروتينًا طليعيًا يُعرف باسم Pr95. يُشطر هذا البروتين الطليعي بواسطة إنزيمات الخلية المضيفة لإنتاج الوحدة الفرعية البروتينية السطحية gp85 والوحدة الفرعية البروتينية عبر الغشائية gp37، واللتان تتحدان لتكوين ثنائي غير متجانس ثم ثلاثي. لا يستطيع الفيروس إصابة الخلايا قبل اكتمال معالجة البروتين الطليعي المغلف. [ 17 ] ولكي يتمكن الفيروس من اختراق سيتوبلازم الخلية المضيفة، يلزم وجود درجة حموضة منخفضة. [ 18 ]

بيئة في MLV

يشفر جين env الخاص بفيروس ابيضاض الدم الفأري (MLV) البروتين السكري gp71 الذي يبلغ وزنه 71000 دالتون. وقد تم عزل هذا المستقبل الغشائي من فيروس ابيضاض الدم الفأري من نوع راوشر (R-MuLV). [ 19 ]

البيئة في تطور الثدييات

تم التقاط بروتين env الفيروسي القهقري عدة مرات خلال تطور الثدييات ، ويُعبَّر عنه في أنسجة المشيمة، حيث يُسهِّل اندماج الخلايا الجنينية والأمومية. يُسمى هذا البروتين في الثدييات باسم سينسيتين . [ 20 ] [ 21 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ Gene+Products,+env في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب
  2. 1 2 3 كوفين جيه إم، هيوز إس إتش، فاموس إتش إي (1997). الفيروسات القهقرية . بلينفيو، نيويورك: مطبعة مختبر كولد سبرينغ هاربور. ISBN 978-0-87969-497-5.
  3. ↑ كافري م، كاي م، كوفمان ج، ستال إس ج، وينجفيلد ب ت، كوفيل د ج، جرونينبورن أ م، كلور ج م (أغسطس 1998). "البنية ثلاثية الأبعاد لمحلول النطاق الخارجي لبروتين gp41 لفيروس نقص المناعة القردي بوزن 44 كيلو دالتون" . مجلة EMBO . 17 (16): 4572-84 . doi : 10.1093/emboj/17.16.4572 . PMC 1170787. PMID 9707417 .  
  4. ↑ كولمان، بي. إم.، ولورانس ، إم. سي. (أبريل 2003). "البيولوجيا التركيبية لاندماج غشاء الفيروس من النوع الأول". مجلة نيتشر ريفيو للبيولوجيا الجزيئية والخلوية ، 4 (4): 309-319 . doi : 10.1038/nrm1076 . PMID 12671653. S2CID 31703688 .  
  5. ↑ إينفيلد د، هنتر إي (نوفمبر 1988). "البنية قليلة الوحدات لبروتين سكري نموذجي لفيروس قهقري" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 85 ( 22): 8688-92 . Bibcode : 1988PNAS...85.8688E . doi : 10.1073/pnas.85.22.8688 . PMC 282525. PMID 2847170 .  
  6. ↑ كامبس، سي. أ.، لين، واي. سي.، وونغ، بي. ك. (أكتوبر 1991). "تكوين متعددات ونقل بروتين الغلاف لفيروس ابيضاض الدم الفأري مولوني-TB، وts1، وهو طفرة عصبية حساسة للحرارة من MoMuLV-TB". علم الفيروسات . 184 (2): 687-94 . doi : 10.1016/0042-6822(91)90438-H . PMID 1887590 . 
  7. ^ تران إي، بورجنيا إم جي، كويبيدا أو، شودر دي إم، بارتيساغي أ، فرانك جا، سابيرو جي، ميلن جي إل، سوبرامانيام إس (2012). "الآلية الهيكلية لتنشيط البروتين السكري المغلف لفيروس نقص المناعة البشرية -1" . بلوس باثوغ . 8 (7) هـ1002797. دوى : 10.1371/journal.ppat.1002797 . بمك 3395603 . بميد 22807678 .  
  8. ↑ إيرل، ب. ل.، دومز، ر. و.، موس، ب. (سبتمبر 1992). "ارتباط CD4 متعدد الوحدات الذي تُظهره ثنائيات بروتين غلاف فيروس نقص المناعة البشرية والقردية" . مجلة علم الفيروسات . 66 (9): 5610-5614 . doi : 10.1128/JVI.66.9.5610-5614.1992 . PMC 289124. PMID 1501294 .  
  9. ↑ لي واي، لو إل، رسول إن، كانغ سي واي (يناير 1993). "الغلكزة ضرورية للطي الصحيح لبروتين gp120 لفيروس نقص المناعة البشرية عند ارتباطه بـ CD4" . مجلة علم الفيروسات 67 (1): 584-588 . doi : 10.1128/JVI.67.1.584-588.1993 . PMC 237399. PMID 8416385 .  
  10. ↑ هامارشولد إم إل، هايمر جيه، هامارشولد بي، سانغوان آي، ألبرت إل، ريكوش دي (مايو 1989). "تنظيم التعبير عن جين env لفيروس نقص المناعة البشرية بواسطة ناتج جين rev" . مجلة علم الفيروسات . 63 (5): 1959-1966 . doi : 10.1128/JVI.63.5.1959-1966.1989 . PMC 250609. PMID 2704072 .  
  11. ↑ ماليم، م. هـ.، هاوبر، ج.، لو، س. ي.، مايزل، ج. ف.، كولين، ب. ر. (مارس 1989). "يعمل مُنشِّط النسخ العكسي لفيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول عبر تسلسل هدف مُهيكل لتنشيط التصدير النووي للرنا المرسال الفيروسي غير المُعالَج". مجلة نيتشر . 338 (6212): 254-257 . رمز Bibcode : 1989Natur.338..254M . doi : 10.1038/338254a0 . PMID: 2784194. S2CID : 4367958 .  
  12. ↑ دومونسو جيه، نيسول إس، شانيل سي، كويفيت إل، أمارا إيه، باليو إف، برياند بي، هازان يو (يناير 1998). "الطفرات التلقائية في جين env لعزلة NDK من فيروس نقص المناعة البشرية من النوع 1 مرتبطة بنمط دخول مستقل عن CD4" . مجلة علم الفيروسات 72 (1): 512-519 . doi : 10.1128/JVI.72.1.512-519.1998 . PMC 109402. PMID 9420253 .  
  13. ↑ Labrijn AF، Poignard P، Raja A، Zwick MB، Delgado K، Franti M، Binley J، Vivona V، Grundner C، Huang CC، Venturi M، Petropoulos CJ، Wrin T، Dimitrov DS، Robinson J، Kwong PD، Wyatt RT، Sodroski J، Burton DR (أكتوبر 2003). "إن وصول جزيئات الجسم المضاد إلى موقع ربط المستقبل الأساسي المحفوظ على البروتين السكري gp120 مقيد بشكل صارم على فيروس نقص المناعة البشرية الأولي من النوع 1" . جي فيرول . 77 (19): 10557-65 . دوى : 10.1128/JVI.77.19.10557-10565.2003 . بمك 228502 . PMID 12970440 .  
  14. ^ Lalezari JP، Henry K، O'Hearn M، Montaner JS، Piliero PJ، Trottier B، Walmsley S، Cohen C، Kuritzkes DR ، Eron JJ، Chung J، DeMasi R، Donatacci L، Drobnes C، Delehanty J، Salgo M (مايو 2003). "إنفوفيرتيد، مثبط اندماج فيروس نقص المناعة البشرية-1، لعلاج عدوى فيروس نقص المناعة البشرية المقاومة للأدوية في أمريكا الشمالية والجنوبية" . ن. إنجل. جيه ميد . 348 (22): 2175–85 . دوى : 10.1056/NEJMoa035026 . بميد 12637625 . 
  15. ↑ كاليس إيه إتش، ريتزي إي إم (سبتمبر 1980). "الكشف عن مستضدات سطح الخلية لفيروس ورم الثدي الفأري وتوصيفها: تقدير وفرة المستضد بواسطة فحص البروتين أ" . مجلة علم الفيروسات . 35 (3): 876-887 . doi : 10.1128/JVI.35.3.876-887.1980 . PMC 288881. PMID 6252344 .  
  16. 1 2 كاتز إي، لريف إم إتش، راسا جيه سي، غراندي إس إم، كينغ إل بي، روسو جيه، روس إس آر، مونرو جيه جي (فبراير 2005). "يشفر غلاف فيروس MMTV وحدة ITAM المسؤولة عن تحويل الخلايا الظهارية للثدي في الزراعة ثلاثية الأبعاد" . مجلة الطب التجريبي . 201 (3): 431-439 . doi : 10.1084/jem.20041471 . PMC 2213037. PMID 15684322 .  
  17. ↑ بالييت، جيه دبليو، وجيندرون، كيه، وبيتس، بي (أبريل 2000). "تحليل طفرات نطاق ببتيد الاندماج المفترض لفيروس ساركوما ولوكيميا الطيور من المجموعة الفرعية أ" . مجلة علم الفيروسات . 74 (8): 3731-3739 . doi : 10.1128/JVI.74.8.3731-3739.2000 . PMC 111882. PMID 10729148 .  
  18. ↑ بارنارد آر جيه، نارايان إس، دورنادولا جي، ميلر إم دي، يونغ جيه إيه (أكتوبر 2004). "انخفاض الرقم الهيدروجيني ضروري لاختراق فيروس ساركوما ولوكيميا الطيور، والذي يعتمد على الغلاف الفيروسي، إلى السيتوبلازم، وليس لفك غلاف الفيروس" . مجلة علم الفيروسات . 78 (19): 10433-41 . doi : 10.1128/JVI.78.19.10433-10441.2004 . PMC 516436. PMID 15367609 .  
  19. ↑ ديلاركو ج، تودارو جي جي (يوليو 1976). "مستقبلات الغشاء لفيروسات ابيضاض الدم الفأري: توصيف باستخدام البروتين السكري المغلف للفيروس المنقى، gp71". الخلية . 8 ( 3): 365-371 . doi : 10.1016/0092-8674(76)90148-3 . PMID 8213. S2CID 45192638 .  
  20. ↑ نوفا. 2016. الفيروسات القهقرية الداخلية. تم الاسترجاع من https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/endogenous-retroviruses/
  21. ↑ لافيال سي، كورنيليس جي، دوبريسوار إيه، إسناولت سي، هايدمان أو، فيرنوشيه سي، هايدمان تي (سبتمبر 2013). "علم الفيروسات القديمة لـ'السينسيتينات'، جينات الغلاف الفيروسي القهقري المُستغلة لدور في تكوين المشيمة" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن. السلسلة ب، العلوم البيولوجية . 368 ( 1626) 20120507. doi : 10.1098/rstb.2012.0507 . PMC 3758191. PMID 23938756 .