فيروسات قهرية

الفيروس القهقري هو فيروس يُدخل نسخة من الحمض النووي الريبوزي (RNA) الخاص به في الحمض النووي (DNA) للخلية المضيفة التي يغزوها، مُغيرًا بذلك جينوم تلك الخلية. [ 2 ] بعد غزو سيتوبلازم الخلية المضيفة ، يستخدم الفيروس إنزيم النسخ العكسي الخاص به لإنتاج الحمض النووي (DNA) من جينومه الريبوزي (RNA)، وهو عكس النمط المعتاد، ومن هنا جاءت تسميته بالقهقري (retro). ثم يُدمج الحمض النووي الجديد في جينوم الخلية المضيفة بواسطة إنزيم الإنتغراز ، وعندها يُطلق على الحمض النووي الفيروسي القهقري اسم الفيروس الكامن . بعد ذلك، تتعامل الخلية المضيفة مع الحمض النووي الفيروسي كجزء من جينومها، فتقوم بنسخ وترجمة الجينات الفيروسية جنبًا إلى جنب مع جينات الخلية، مُنتجةً البروتينات اللازمة لتجميع نسخ جديدة من الفيروس. تُسبب العديد من الفيروسات القهقرية أمراضًا خطيرة لدى البشر والثدييات الأخرى والطيور. [ 3 ]

تضم الفيروسات القهقرية العديد من العائلات الفرعية ضمن ثلاث مجموعات أساسية.

إن الإنزيمات المتخصصة في اختراق الحمض النووي الموجودة في الفيروسات القهقرية تجعلها أدوات بحثية قيّمة في البيولوجيا الجزيئية، وقد تم استخدامها بنجاح في أنظمة توصيل الجينات. [ 6 ]

تشير الأدلة المستقاة من الفيروسات القهقرية الداخلية (الحمض النووي الفيروسي الموروث في جينومات الحيوانات) إلى أن الفيروسات القهقرية تصيب الفقاريات منذ 450 مليون سنة على الأقل. [ 7 ]

بناء

الفيروسات الكاملة ، وهي فيروسات على شكل جسيمات مستقلة من الفيروسات القهقرية، تتكون من جسيمات مغلفة يبلغ قطرها حوالي 100 نانومتر . يتكون الغلاف الدهني الخارجي من بروتين سكري. [ 8 ] تحتوي الفيروسات الكاملة أيضًا على جزيئين متطابقين من الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة، يتراوح طولهما بين 7 و10 كيلوبايت . يتواجد الجزيئان على شكل ثنائي، يتكون من خلال اقتران القواعد بين تسلسلات متكاملة. تم تحديد مواقع التفاعل بين جزيئي الحمض النووي الريبي على أنها " حلقة ساقية متقاربة ". [ 3 ] على الرغم من أن الفيروسات الكاملة للفيروسات القهقرية المختلفة لا تمتلك نفس الشكل أو الوظيفة البيولوجية، إلا أن جميع مكونات الفيروس الكامل متشابهة جدًا. [ 9 ] 

المكونات الرئيسية للفيروس هي:

  • الغلاف : يتكون من دهون (مستخلصة من غشاء البلازما للخلية المضيفة أثناء عملية التبرعم ) بالإضافة إلى بروتين سكري مشفر بواسطة جين env . يؤدي غلاف الفيروس القهقري ثلاث وظائف متميزة: الحماية من البيئة خارج الخلوية عبر الطبقة الدهنية الثنائية ، وتمكين الفيروس القهقري من دخول/الخروج من الخلايا المضيفة من خلال النقل الغشائي الإندوسومي ، والقدرة على دخول الخلايا مباشرة عن طريق الاندماج مع أغشيتها.
  • الحمض النووي الريبوزي (RNA) : يتكون من جزيء RNA ثنائي . يحتوي على غطاء في الطرف 5' وذيل متعدد الأدينين في الطرف 3'. يُنتَج الحمض النووي الريبوزي الجينومي (gRNA) نتيجةً لنشاط بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II (Pol II) الخاص بالخلية المضيفة، وبإضافة غطاء ميثيل في الطرف 5' وذيل متعدد الأدينين في الطرف 3'، يُعالَج ليصبح mRNA الخاص بالخلية المضيفة. [ 10 ] يحتوي جينوم الحمض النووي الريبوزي أيضًا على مناطق طرفية غير مشفرة، وهي مهمة في عملية التضاعف، ومناطق داخلية تُشفِّر بروتينات الفيروس للتعبير الجيني . يتضمن الطرف 5' أربع مناطق، هي: R وU5 وPBS وL. المنطقة R عبارة عن تسلسل قصير متكرر في كل طرف من أطراف الجينوم، ويُستخدم أثناء النسخ العكسي لضمان النقل الصحيح من طرف إلى طرف في السلسلة المتنامية. أما U5، فهو تسلسل قصير فريد بين R وPBS. يتكون PBS (موقع ارتباط البادئ) من 18 قاعدة مكملة للطرف 3' من بادئ الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA). المنطقة L هي منطقة رائدة غير مترجمة تُعطي الإشارة لتغليف الحمض النووي الريبوزي الجينومي. يحتوي الطرف 3' على ثلاث مناطق، هي: PPT (سلسلة البوليبورين)، وU3، وR. تُعدّ PPT بادئًا لتخليق الحمض النووي أحادي السلسلة الموجبة أثناء النسخ العكسي . U3 هي تسلسل يقع بين PPT وR، ويعمل كإشارة يستخدمها الفيروس الأولي في عملية النسخ . R هو التسلسل المتكرر النهائي في الطرف 3'.
  • البروتينات : تتكون من بروتينات gag، والبروتياز (PR)، وبروتينات pol، وبروتينات env.
    • تُعدّ بروتينات المستضدات النوعية للمجموعة (gag) مكونات رئيسية للغلاف الفيروسي ، ويبلغ عددها حوالي 2000-4000 نسخة لكل فيريون. يمتلك بروتين Gag نطاقين لربط الأحماض النووية، أحدهما نطاق المصفوفة (MA) والآخر نطاق الغلاف النووي (NC). ومن أهم وظائف بروتين Gag التعرف على الحمض النووي الريبي الجينومي للفيروسات القهقرية وربطه وتغليفه لتكوين فيريونات متجمعة. كما تُنظّم تفاعلات Gag مع الحمض النووي الريبي الخلوي جوانب من عملية التجميع. [ 11 ] يؤدي التعبير عن بروتين Gag وحده إلى تجميع جسيمات غير ناضجة شبيهة بالفيروسات تتبرعم من الغشاء البلازمي. في جميع الفيروسات القهقرية، يُعدّ بروتين Gag طليعة البروتين البنيوي الداخلي. [ 12 ]
    • يُعبَّر عن البروتياز (pro) بشكل مختلف في الفيروسات المختلفة. ويؤدي دوره في عمليات التحلل البروتيني أثناء نضج الفيروس لإنتاج بروتينات gag و pol الناضجة. وتُعد بروتينات Gag الفيروسية مسؤولة عن تنسيق العديد من جوانب تجميع الفيروس.
    • تُعد بروتينات Pol مسؤولة عن تخليق الحمض النووي الفيروسي ودمجه في الحمض النووي للمضيف بعد الإصابة.
    • تؤدي بروتينات الغلاف (Env) دورًا في ارتباط الفيروسات ودخولها إلى الخلية المضيفة. [ 13 ] إن امتلاك نسخة وظيفية من جين الغلاف هو ما يميز الفيروسات القهقرية عن العناصر القهقرية . [ 14 ] تُمنح قدرة الفيروس القهقري على الارتباط بخلية مضيفته المستهدفة باستخدام مستقبلات سطح الخلية المحددة بواسطة المكون السطحي (SU) لبروتين الغلاف، بينما تُمنح قدرة الفيروس القهقري على دخول الخلية عبر اندماج الغشاء بواسطة المكون العابر للغشاء (TM) المرتبط بالغشاء. وبالتالي، فإن بروتين الغلاف هو الذي يمكّن الفيروس القهقري من أن يكون معديًا.
    • ترتبط عدة أنواع من البروتينات بالحمض النووي الريبي (RNA) في جسيم الفيروس القهقري. يُعد بروتين النيوكليوكابسيد (NC) البروتين الأكثر وفرة، وهو الذي يُغلف الحمض النووي الريبي؛ بينما توجد بروتينات أخرى بكميات أقل بكثير، ولها نشاط إنزيمي. تشمل بعض الأنشطة الإنزيمية الموجودة في جسيم الفيروس القهقري بوليميراز الحمض النووي المعتمد على الحمض النووي الريبي (الناسخ العكسي؛ RT)، وبوليميراز الحمض النووي المعتمد على الحمض النووي، وإنزيم الريبونوكلياز H (RNase H)، وإنزيم الإنتغراز، والبروتياز. [ 15 ] وقد ثبت أن إنزيمات الريبونوكلياز H الفيروسية القهقرية، المشفرة بواسطة جميع الفيروسات القهقرية، بما في ذلك فيروس نقص المناعة البشرية، تُظهر ثلاثة أنماط مختلفة من الانقسام: داخلي، وموجه نحو النهاية 3′ للحمض النووي، وموجه نحو النهاية 5′ للحمض النووي الريبي. تُشكل جميع أنماط الانقسام الثلاثة أدوارًا في النسخ العكسي. لذلك، يُعد نشاط إنزيم الريبونوكلياز H ضروريًا في جوانب عديدة من النسخ العكسي. يُظهر استخدام نشاط إنزيم RNase H أثناء تضاعف الفيروسات القهقرية استراتيجية فريدة لنسخ جينوم RNA أحادي السلسلة إلى DNA مزدوج السلسلة، حيث أن سلسلة DNA السالبة مكملة لجينوم الفيروس القهقري وتُكوّن أزواجًا قاعدية معه في الدورة الأولى من تخليق DNA. [ 16 ] كما أن نشاط إنزيم RNase H ضروري في دورة حياة الفيروس القهقري، إذ يُولّد ويزيل البادئات الأساسية التي يحتاجها إنزيم النسخ العكسي (RT) لبدء تخليق DNA. أما الفيروسات القهقرية التي تفتقر إلى نشاط إنزيم RNase H فهي غير مُعدية. [ 17 ]
التنظيم الجينومي والتنظيم الجينومي الفرعي لفيروس قهقري نموذجي. تم شرح الاختصارات في وصف الملف. [ 18 ]

البنية الجينومية

يتم تغليف الجينوم الفيروسي الرجعي على شكل جسيمات فيروسية. هذه الجسيمات الفيروسية عبارة عن ثنائيات من جزيئات الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة، موجب الاتجاه، خطي. [ 10 ]

تتبع الفيروسات القهقرية ( والفيروسات الأخرى عمومًا) نمطًا تسلسليًا 5'– gagpropolenv –3' في جينوم الحمض النووي الريبي. يشفر الجينان gag و pol بروتينات متعددة، يتولى كل منهما مسؤولية الغلاف البروتيني وعملية التضاعف. يشفر الجين pol إنزيمات ضرورية لتضاعف الفيروس، مثل إنزيم النسخ العكسي، وإنزيم البروتياز، وإنزيم الإنتغراز. [ 19 ] اعتمادًا على نوع الفيروس، قد تتداخل الجينات أو تندمج لتكوين سلاسل بروتينية متعددة أكبر. تحتوي بعض الفيروسات على جينات إضافية. تُصنف أجناس الفيروسات البطيئة، وفيروسات الرغوة، وفيروس ابيضاض الدم البقري/HTLV، وجنس فيروسات الأسماك المُستحدث، ضمن الفيروسات القهقرية المعقدة. تحتوي هذه الفيروسات على جينات تُسمى الجينات المساعدة، بالإضافة إلى الجينات gag و pro و pol و env. تقع الجينات المساعدة بين الجينين pol و env، أسفل الجين env، بما في ذلك منطقة U3 من LTR، أو في الجين env والأجزاء المتداخلة معه. بينما تؤدي الجينات المساعدة أدوارًا ثانوية، فإنها تُنسق وتُنظم أيضًا التعبير الجيني الفيروسي. إضافةً إلى ذلك، قد تحمل بعض الفيروسات القهقرية جينات تُسمى الجينات الورمية أو جينات الأورام من فئة أخرى. وتُعرف الفيروسات القهقرية التي تحمل هذه الجينات (وتُسمى أيضًا الفيروسات المُحوِّلة) بقدرتها على إحداث أورام بسرعة في الحيوانات وتحويل الخلايا في المزارع الخلوية إلى حالة ورمية. [ 20 ]

تُقسّم البروتينات المتعددة إلى بروتينات أصغر، لكل منها وظيفتها الخاصة. وتُعرف النيوكليوتيدات التي تشفرها باسم الجينات الفرعية . [ 18 ]

الضرب

يحتوي الفيروس القهقري على غشاء يحتوي على بروتينات سكرية ، قادرة على الارتباط ببروتين مستقبل على سطح الخلية المضيفة. يوجد داخل الخلية سلسلتان من الحمض النووي الريبوزي (RNA) تحتويان على ثلاثة إنزيمات: البروتياز ، والناسخ العكسي، والإنزيم المدمج (1) . تتمثل الخطوة الأولى في التضاعف في ارتباط البروتين السكري بالبروتين المستقبل (2) . بمجرد حدوث هذا الارتباط، يتحلل غشاء الخلية ، ليصبح جزءًا من الخلية المضيفة، وتدخل سلسلتا الحمض النووي الريبوزي والإنزيمات إلى الخلية (3) . داخل الخلية، يقوم الناسخ العكسي بإنشاء سلسلة مكملة من الحمض النووي (cDNA) من الحمض النووي الريبوزي للفيروس القهقري، ثم يتحلل الحمض النووي الريبوزي (4) . بعد ذلك، يتضاعف الحمض النووي المكمل (cDNA)، وتتحد السلسلتان برابطة ضعيفة وتدخلان إلى النواة (5) . بمجرد دخولها النواة، يتم دمج الحمض النووي المكمل (cDNA) في الحمض النووي للخلية المضيفة بمساعدة الإنزيم المدمج (6) . يمكن لهذه الخلية أن تبقى في حالة سكون ، أو قد يتم تصنيع الحمض النووي الريبوزي (RNA) من الحمض النووي (DNA) واستخدامه لإنتاج البروتينات اللازمة لفيروس قهقري جديد (7) . تُستخدم وحدات الريبوسوم لترجمة الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) للفيروس إلى تسلسلات الأحماض الأمينية التي يمكن تحويلها إلى بروتينات في الشبكة الإندوبلازمية الخشنة . تُنتج هذه الخطوة أيضًا إنزيمات فيروسية وبروتينات الغلاف (8) . يُصنع الحمض النووي الريبوزي الفيروسي في النواة. ثم تُجمع هذه الأجزاء معًا وتُفصل عن غشاء الخلية لتكوين فيروس قهقري جديد (9) .

عندما تُدمج الفيروسات القهقرية جينومها في الخلايا الجنسية ، ينتقل هذا الجينوم إلى الجيل التالي. تُشكل هذه الفيروسات القهقرية الداخلية (ERVs)، على عكس الفيروسات القهقرية الخارجية ، ما بين 5 و8% من الجينوم البشري. [ 21 ] لا تُعرف وظيفة معظم هذه الإضافات، وغالبًا ما يُشار إليها باسم " الحمض النووي غير الوظيفي ". مع ذلك، تلعب العديد من الفيروسات القهقرية الداخلية أدوارًا مهمة في بيولوجيا العائل، مثل تنظيم نسخ الجينات، واندماج الخلايا أثناء نمو المشيمة خلال إنبات الجنين ، ومقاومة العدوى الفيروسية القهقرية الخارجية. كما حظيت الفيروسات القهقرية الداخلية باهتمام خاص في أبحاث الأمراض المتعلقة بالمناعة ، مثل أمراض المناعة الذاتية كالتصلب المتعدد ، على الرغم من أنه لم يُثبت بعد أن للفيروسات القهقرية الداخلية أي دور سببي في هذه الفئة من الأمراض. [ 22 ]

بينما كان يُعتقد تقليديًا أن عملية النسخ تحدث فقط من الحمض النووي DNA إلى الحمض النووي RNA، فإن إنزيم النسخ العكسي ينسخ الحمض النووي RNA إلى DNA. يشير مصطلح "الرجعي" في الفيروسات الرجعية إلى هذا الانعكاس (تحويل الحمض النووي RNA إلى DNA) للاتجاه المعتاد للنسخ. ولا يزال هذا الأمر يلتزم بالمبدأ المركزي لعلم الأحياء الجزيئي ، الذي ينص على أنه يمكن نقل المعلومات من حمض نووي إلى آخر، ولكن لا يمكن نقلها عكسيًا من بروتين إلى آخر، سواءً إلى بروتين أو حمض نووي. وقد وُجد نشاط إنزيم النسخ العكسي خارج نطاق الفيروسات الرجعية في جميع حقيقيات النوى تقريبًا ، مما يُمكّن من توليد وإدخال نسخ جديدة من العناصر المتنقلة الرجعية في جينوم العائل. تُنسخ هذه العناصر المُدخلة بواسطة إنزيمات العائل إلى جزيئات RNA جديدة تدخل السيتوبلازم. بعد ذلك، تُترجم بعض جزيئات RNA هذه إلى بروتينات فيروسية. تُترجم البروتينات المشفرة بواسطة جيني gag و pol من mRNA بطول الجينوم إلى بروتينات Gag و Gag-Pol المتعددة. على سبيل المثال، بالنسبة لجين gag ؛ يُترجم هذا الجين إلى جزيئات بروتين الغلاف، أما جين pol فيُترجم إلى جزيئات إنزيم النسخ العكسي. تحتاج الفيروسات القهقرية إلى كميات أكبر بكثير من بروتينات Gag مقارنةً ببروتينات Pol، وقد طورت أنظمة متقدمة لتخليق الكمية المطلوبة من كل منهما. على سبيل المثال، بعد تخليق Gag، يتوقف ما يقرب من 95% من الريبوسومات عن الترجمة، بينما تستمر ريبوسومات أخرى في الترجمة لتخليق Gag-Pol. في الشبكة الإندوبلازمية الخشنة، تبدأ عملية الغلكزة، ويُترجم جين env من mRNA المُعالَج في الشبكة الإندوبلازمية الخشنة إلى جزيئات بروتين الغلاف. عندما تُنقل جزيئات بروتين الغلاف إلى جهاز غولجي، تُقسّم إلى بروتين سكري سطحي وبروتين سكري غشائي بواسطة بروتياز مضيف. يبقى هذان البروتينان السكريان مرتبطين ارتباطًا وثيقًا، ويُنقلان إلى الغشاء البلازمي بعد مزيد من الغلكزة. [ 3 ]

يجب على الفيروس القهقري أن "يجلب" إنزيم النسخ العكسي الخاص به في غلافه ، وإلا فلن يتمكن من استخدام إنزيمات الخلية المصابة لإنجاز المهمة، وذلك بسبب الطبيعة غير العادية لإنتاج الحمض النووي من الحمض النووي الريبي. [ 23 ]

تُصنع الأدوية الصناعية المصممة كمثبطات للبروتياز والناسخ العكسي بحيث تستهدف مواقع وتسلسلات محددة داخل إنزيماتها. إلا أن هذه الأدوية قد تفقد فعاليتها بسرعة نتيجةً للطفرات السريعة التي تطرأ على التسلسلات الجينية المسؤولة عن ترميز البروتياز والناسخ العكسي. وتؤدي هذه التغيرات في القواعد إلى تغيير الكودونات والمواقع المحددة في الإنزيمات، مما يُفقد الدواء فعاليته في استهداف المواقع المستهدفة.

نظراً لأن النسخ العكسي يفتقر إلى التدقيق المعتاد في تضاعف الحمض النووي، فإن الفيروسات القهقرية تتحور بشكل متكرر. وهذا يمكّن الفيروس من اكتساب مقاومة سريعة للأدوية المضادة للفيروسات، ويعيق تطوير لقاحات ومثبطات فعالة للفيروس القهقري. [ 24 ]

تتمثل إحدى الصعوبات التي تواجه بعض الفيروسات القهقرية، مثل فيروس مولوني القهقري، في ضرورة انقسام الخلايا بنشاط لإتمام عملية النقل الجيني. ونتيجةً لذلك، تُبدي خلايا مثل الخلايا العصبية مقاومةً شديدةً للعدوى والنقل الجيني بواسطة هذه الفيروسات. وهذا يُثير مخاوف من أن الطفرات الإدخالية الناتجة عن اندماج الفيروس في جينوم الخلية المضيفة قد تُؤدي إلى الإصابة بالسرطان أو اللوكيميا. وهذا يختلف عن فيروسات لينتيفيروس ، وهي جنس من عائلة الفيروسات القهقرية ، القادرة على دمج حمضها النووي الريبي (RNA) في جينوم الخلايا المضيفة غير المنقسمة. [ 25 ]

إعادة التركيب

يُعبأ جينومان من الحمض النووي الريبي (RNA) في كل جسيم فيروسي قهقري، ولكن بعد الإصابة، يُنتج كل فيروس فيروسًا أوليًا واحدًا فقط . [ 26 ] بعد الإصابة ، تحدث عملية النسخ العكسي ، وتصاحبها عملية إعادة التركيب . تتضمن إعادة التركيب تبديل سلسلة القالب بين نسختي الجينوم (إعادة التركيب باختيار النسخة) أثناء النسخ العكسي. يحدث ما بين 5 إلى 14 حدث إعادة تركيب لكل جينوم في كل دورة تضاعف. [ 27 ] يبدو أن إعادة التركيب الجيني ضرورية للحفاظ على سلامة الجينوم وكآلية إصلاح لإنقاذ الجينومات التالفة. [ 26 ]

الانتقال

فيروس أولي

يكون الحمض النووي المتكون بعد النسخ العكسي (الفيروس الأولي) أطول من جينوم الحمض النووي الريبي (RNA) لأن كل طرف من طرفيه يحتوي على تسلسلات U3-R-U5 تُسمى التكرارات الطرفية الطويلة (LTR). وبالتالي، يحتوي الطرف 5' على تسلسل U3 إضافي، بينما يحتوي الطرف الآخر على تسلسل U5. [ 15 ] تستطيع التكرارات الطرفية الطويلة (LTRs) إرسال إشارات لتنفيذ مهام حيوية مثل بدء إنتاج الحمض النووي الريبي (RNA) أو تنظيم معدل النسخ. وبهذه الطريقة، تستطيع التكرارات الطرفية الطويلة (LTRs) التحكم في التضاعف، وبالتالي، في سير دورة حياة الفيروس بأكملها. [ 29 ] على الرغم من وجوده في النواة، يُعد الحمض النووي التكميلي الفيروسي غير المدمج ركيزة ضعيفة جدًا للنسخ. لهذا السبب، يُعد الفيروس الأولي المدمج ضروريًا للتعبير الدائم والفعال عن جينات الفيروسات القهقرية. [ 10 ]

يمكن دمج هذا الحمض النووي في جينوم الخلية المضيفة على شكل فيروس كامن ينتقل إلى الخلايا الوليدة. يُدمج الحمض النووي للفيروس القهقري عشوائيًا في جينوم الخلية المضيفة، مما يسمح له بالاندماج في الجينات الورمية . وبهذه الطريقة، قد تحوّل بعض الفيروسات القهقرية الخلايا الطبيعية إلى خلايا سرطانية. يبقى بعض الفيروس الكامن كامنًا في الخلية لفترة طويلة قبل أن ينشط بفعل تغيرات في بيئة الخلية.

التطور المبكر

أدت دراسات الفيروسات القهقرية إلى أول إثبات لتخليق الحمض النووي (DNA) من قوالب الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وهي آلية أساسية لنقل المادة الوراثية تحدث في كل من حقيقيات النوى وبدائيات النوى . وقد تم التكهن بأن عمليات نسخ الحمض النووي الريبوزي إلى الحمض النووي (DNA) التي تستخدمها الفيروسات القهقرية ربما تكون قد تسببت في استخدام الحمض النووي (DNA) كمادة وراثية. في هذا النموذج، المعروف بفرضية عالم الحمض النووي الريبوزي (RNA) ، اعتمدت الكائنات الحية الخلوية الحمض النووي (DNA) الأكثر استقرارًا كيميائيًا عندما تطورت الفيروسات القهقرية لإنتاج الحمض النووي (DNA) من قوالب الحمض النووي الريبوزي (RNA) .

تشير التقديرات إلى أن تاريخ تطور الفيروسات القهقرية الداخلية الشبيهة بالرغوة قد وضع وقت السلف المشترك الأخير قبل أكثر من 450  مليون سنة . [ 30 ]

العلاج الجيني

تم تطوير نواقل فيروسية رجعية من نوع جاما ونواقل فيروسية بطيئة لعلاج الجينات ، تعمل على إحداث تعديل جيني مستقر للخلايا المعالجة من خلال دمج جينومات النواقل المنقولة في الكروموسومات. تُستخدم هذه التقنية ليس فقط لأغراض البحث العلمي، بل أيضًا في العلاج الجيني السريري الذي يهدف إلى تصحيح العيوب الجينية على المدى الطويل، كما هو الحال في الخلايا الجذعية والخلايا السلفية. وقد صُممت جزيئات النواقل الفيروسية الرجعية ذات القدرة على استهداف أنواع مختلفة من الخلايا. استُخدمت النواقل الفيروسية الرجعية من نوع جاما والنواقل الفيروسية البطيئة حتى الآن في أكثر من 300 تجربة سريرية، لدراسة خيارات علاجية لأمراض متنوعة. [ 6 ] [ 31 ] ويمكن تطوير طفرات فيروسية رجعية لإنشاء نماذج فئران معدلة وراثيًا لدراسة أنواع مختلفة من السرطان ونماذجها النقيلية . [ 32 ]

سرطان

تشمل الفيروسات القهقرية المسببة لنمو الأورام فيروس ساركوما روس وفيروس ورم الثدي الفأري . قد ينشأ السرطان نتيجةً لجينات أولية مسرطنة أُدمجت خطأً في الحمض النووي الفيروسي، أو نتيجةً لتعطيل هذه الجينات في الخلايا. يحتوي فيروس ساركوما روس على جين src الذي يحفز تكوين الورم. لاحقًا، وُجد أن جينًا مشابهًا في الخلايا يشارك في إشارات الخلية، والذي يُرجح أنه استُؤصل مع الحمض النووي الفيروسي. يمكن للفيروسات غير المحولة أن تُدخل حمضها النووي عشوائيًا في الجينات الأولية المسرطنة، مما يُعطل التعبير عن البروتينات التي تُنظم دورة الخلية. كما يمكن لمُحفز الحمض النووي الفيروسي أن يُسبب فرط التعبير عن الجينات التنظيمية.

يمكن للفيروسات القهقرية أن تُسبب أمراضًا مثل السرطان ونقص المناعة. إذا اندمج الحمض النووي الفيروسي في كروموسومات الخلية المضيفة، فقد يؤدي ذلك إلى عدوى دائمة. لذا، من المهم فهم استجابة الجسم للفيروسات القهقرية. ترتبط الفيروسات القهقرية الخارجية بشكل خاص بالأمراض المُمرضة. على سبيل المثال، تحمل الفئران فيروس ورم الثدي الفأري (MMTV)، وهو فيروس قهقري. ينتقل هذا الفيروس إلى الفئران حديثة الولادة عبر حليب الثدي. وعندما تبلغ الفئران الحاملة للفيروس ستة أشهر من العمر، تُصاب بسرطان الثدي نتيجةً للفيروس القهقري. بالإضافة إلى ذلك، تم اكتشاف فيروس اللوكيميا من النوع الأول (HTLV-1)، الموجود في الخلايا التائية البشرية، لدى البشر منذ سنوات عديدة. يُقدّر أن هذا الفيروس القهقري يُسبب اللوكيميا في سن الأربعين والخمسين. [ 33 ] يتميز ببنية قابلة للتكاثر تُمكنه من إحداث السرطان. إلى جانب التسلسل الجيني المعتاد للفيروسات القهقرية، يحتوي HTLV-1 على منطقة رابعة، PX. تُشفّر هذه المنطقة البروتينات التنظيمية Tax وRex وp12 وp13 وp30. يبدأ بروتين Tax عملية الإصابة بسرطان الدم وينظم نسخ جميع الجينات الفيروسية في الحمض النووي الفيروسي المدمج HTLV. [ 34 ]

تصنيف

علم تطور السلالات الفيروسية الرجعية

خارجي

الفيروسات القهقرية الخارجية هي فيروسات معدية تحتوي على الحمض النووي الريبي (RNA) أو الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)، وتنتقل من كائن حي إلى آخر. في نظام تصنيف بالتيمور ، الذي يجمع الفيروسات بناءً على طريقة تخليق الحمض النووي الريبي الرسول (mRNA )، تُصنف إلى مجموعتين: المجموعة السادسة: فيروسات الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة التي تمر بمرحلة وسيطة من الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) في دورة حياتها، والمجموعة السابعة: فيروسات الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) ثنائية السلسلة التي تمر بمرحلة وسيطة من الحمض النووي الريبي (RNA) في دورة حياتها. [ 35 ] [ 36 ]

فيروسات المجموعة السادسة

تستخدم جميع أعضاء المجموعة السادسة إنزيم النسخ العكسي المشفر فيروسيًا ، وهو بوليميراز الحمض النووي المعتمد على الحمض النووي الريبي، لإنتاج الحمض النووي من جينوم الحمض النووي الريبي الفيروسي الأولي. غالبًا ما يُدمج هذا الحمض النووي في جينوم الخلية المضيفة، كما هو الحال في الفيروسات القهقرية والفيروسات الكاذبة ، حيث يتم نسخه واستنساخه بواسطة الخلية المضيفة.

تشمل المجموعة السادسة ما يلي:

كانت عائلة الفيروسات القهقرية تُقسّم سابقًا إلى ثلاث فصائل فرعية ( الفيروسات الورمية ، والفيروسات البطيئة ، والفيروسات الطفيلية )، ولكنها تُقسّم الآن إلى فصيلتين: الفيروسات القهقرية الحقيقية والفيروسات القهقرية الطفيلية . ويُستخدم مصطلح "الفيروس الورمي" حاليًا لوصف الفيروس المُسبّب للسرطان. وتضم هذه العائلة الآن الأجناس التالية:

فيروسات المجموعة السابعة

تحتوي كلتا العائلتين في المجموعة السابعة على جينومات DNA داخل جزيئات الفيروس الغازية. يُنسخ جينوم DNA إلى كل من mRNA، لاستخدامه كنسخة في تخليق البروتين، وRNA ما قبل الجينومي، لاستخدامه كقالب أثناء تضاعف الجينوم. يستخدم إنزيم النسخ العكسي المشفر فيروسيًا RNA ما قبل الجينومي كقالب لإنشاء DNA الجينومي.

تشمل المجموعة السابعة ما يلي:

ترتبط العائلة الأخيرة ارتباطًا وثيقًا بالعائلة المقترحة حديثًا

بينما تشكل عائلات Belpaoviridae و Metaviridae و Pseudoviridae و Retroviridae و Caulimoviridae رتبة Ortervirales . [ 38 ]

داخلي المنشأ

لا يتم إدراج الفيروسات القهقرية الداخلية رسميًا في نظام التصنيف هذا، ويتم تصنيفها بشكل عام إلى ثلاث فئات، على أساس علاقتها بالأجناس الخارجية:

  • تُعدّ الفئة الأولى الأكثر تشابهاً مع فيروسات غاما ريتروفيروس.
  • تُعدّ الفئة الثانية الأكثر تشابهاً مع فيروسات بيتا ريتروفيروس وألفا ريتروفيروس.
  • تُعدّ الفئة الثالثة الأكثر تشابهاً مع فيروسات الرغوة.

علاج

الأدوية المضادة للفيروسات القهقرية هي أدوية تُستخدم لعلاج العدوى بالفيروسات القهقرية، وخاصةً فيروس نقص المناعة البشرية (HIV ). تعمل فئات مختلفة من هذه الأدوية على مراحل مختلفة من دورة حياة فيروس نقص المناعة البشرية . يُعرف الجمع بين عدة أدوية مضادة للفيروسات القهقرية (عادةً ثلاثة أو أربعة) بالعلاج المضاد للفيروسات القهقرية عالي الفعالية (HAART). [ 39 ]

علاج الفيروسات القهقرية البيطرية

تُعالج عدوى فيروس ابيضاض الدم لدى القطط وفيروس نقص المناعة لدى القطط بالأدوية البيولوجية ، بما في ذلك مُعدِّل المناعة الوحيد المرخص حاليًا للبيع في الولايات المتحدة، وهو مُعدِّل المناعة للخلايا اللمفاوية التائية (LTCI). [ 40 ]

مراجع

  1. "تصنيف الفيروسات: إصدار 2018ب" . اللجنة الدولية لتصنيف الفيروسات (ICTV) . مارس 2019. تاريخ الاسترجاع: 16 مارس 2019 .
  2. "فيروس رجعي" . قاموس أكسفورد الإنجليزي ( الطبعة الإلكترونية). مطبعة جامعة أكسفورد. doi : 10.1093/OED/7972294556 . (يشترط الاشتراك أو عضوية المؤسسة المشاركة .)
  3. 1 2 3 كارتر جيه بي، سوندرز في إيه (2007). علم الفيروسات: المبادئ والتطبيقات (الطبعة الأولى ). تشيتشستر، إنجلترا: جون وايلي وأولاده. ص 191. ISBN   978-0-470-02386-0. OCLC 124160564 . 
  4. كوفين جيه إم، هيوز إس إتش، فارموس إتش إي، محرران. (1997). الفيروسات القهقرية . مختبر كولد سبرينغ هاربور. ISBN 978-0-87969-571-2.
  5. ميلر، أ. داستي (2006). "النواقل الفيروسية القهقرية في العلاج الجيني". موسوعة علوم الحياة . doi : 10.1038/npg.els.0005741 . ISBN 978-0-470-01617-6.
  6. 1 2 كورت، راينهارد؛ بانيرت، نوربرت (2010). الفيروسات القهقرية: البيولوجيا الجزيئية، وعلم الجينوم، والإمراضية . كايستر أكاديميك. ISBN 978-1-904455-55-4.
  7. تشنغ، جيالو؛ وي، يوتونغ؛ هان، غوان-تشو (فبراير 2022). "تنوع وتطور الفيروسات القهقرية: منظورات من "الأحافير" الفيروسية"" . فيرولوجيكا سينيكا . 37 (1): 11– 18. دوى : 10.1016/j.virs.2022.01.019 . PMC 8922424 . PMID 35234634 .  
  8. كوفين، جون م.؛ هيوز، ستيفن هـ.؛ فارموس، هارولد إي. (1997). "مكانة الفيروسات القهقرية في علم الأحياء" . الفيروسات القهقرية . مطبعة مختبر كولد سبرينغ هاربور.
  9. كوفين، ج. م. (1992). "بنية وتصنيف الفيروسات القهقرية". في ليفي، ج. أ. (محرر). عائلة الفيروسات القهقرية . المجلد 1 ( الطبعة الأولى). نيويورك: بلينوم. ص 20. ISBN    978-0-306-44074-8.
  10. 1 2 3 بينتر، مارك م.؛ كولينز، كاثلين ل. (2019). "فيروس نقص المناعة البشرية والفيروسات القهقرية". وحدة مرجعية في العلوم الطبية الحيوية . doi : 10.1016/b978-0-12-801238-3.66202-5 . ISBN 978-0-12-801238-3.
  11. أولسون، إريك د.؛ موسيير-فورسيث، كارين (فبراير 2019). "تفاعلات بروتين Gag الفيروسي مع الحمض النووي الريبي: آثارها على تغليف الحمض النووي الريبي الجينومي المحدد وتجميع الفيروس" . ندوات في بيولوجيا الخلية والتطور . 86 : 129-139 . doi : 10.1016/j.semcdb.2018.03.015 . PMC 6167211. PMID 29580971 .  
  12. كوفين جيه إم، هيوز إس إتش، فارموس إتش إي (1997). بروتينات الفيروس . مطبعة مختبر كولد سبرينغ هاربور. ISBN 978-0-87969-571-2.
  13. كوفين 1992 ، الصفحات 26-34 
  14. كيم إف جيه، باتيني جيه إل، مانيل إن، سيتون إم (يناير 2004). "ظهور الفيروسات القهقرية في الفقاريات والتقاط الغلاف" . علم الفيروسات . 318 (1): 183-191 . doi : 10.1016/j.virol.2003.09.026 . PMID 14972546 . 
  15. 1 2 كارتر جيه بي، سوندرز في إيه (2007). علم الفيروسات: المبادئ والتطبيقات . تشيتشستر، إنجلترا: جون وايلي وأولاده. ISBN 978-0-470-02386-0. OCLC 124160564 . 
  16. شامبو جيه جيه، شولتز إس جيه (يونيو 2009). " نشاط إنزيم RNase H: البنية، والتخصص، والوظيفة في النسخ العكسي" . أبحاث الفيروسات . 134 ( 1-2 ): 86-103 . doi : 10.1016/j.virusres.2007.12.007 . PMC 2464458. PMID 18261820 .  
  17. مويلينغ ك، برويكر ف، كيريغان جيه إي (2014). "إنزيم RNase H: الخصوصية، وآليات العمل، والهدف المضاد للفيروسات". الفيروسات القهقرية البشرية . طرق في البيولوجيا الجزيئية. المجلد 1087. الصفحات 71-84 . doi : 10.1007/978-1-62703-670-2_7 . ISBN   978-1-62703-669-6PMID 24158815 
  18. 1 2 فارجيو إل، رودريغيز-تومي بي، سبيربر جو، كاديددو إم، غراندي إن، بليكستاد في، وآخرون . (يناير 2016). "تصنيف وتوصيف الفيروسات القهقرية البشرية الذاتية؛ أشكال الفسيفساء شائعة" . علم الفيروسات القهقرية . 13 7. دوى : 10.1186/s12977-015-0232-y . بمك 4724089 . بميد 26800882 .   
  19. بيترز، فيليب جيه؛ مارستون، باربرا جيه؛ وايدل، بول جيه؛ بروكس، جون تي. (2013). "عدوى فيروس نقص المناعة البشرية". طب هنتر الاستوائي والأمراض المعدية الناشئة . الصفحات 217-247 . doi : 10.1016/b978-1-4160-4390-4.00027-8 . ISBN  978-1-4160-4390-4.
  20. كوفين، جيه إم، هيوز، إس إتش، فارموس، إتش إي (1997). "التنظيم الجيني" . الفيروسات القهقرية . مطبعة مختبر كولد سبرينغ هاربور. ISBN 978-0-87969-571-2.
  21. بيلشو ر، بيريرا ف، كاتزوراكيس أ، تالبوت ج، بيسز ج، بيرت أ، تريستيم م (أبريل 2004). "إعادة العدوى طويلة الأمد للجينوم البشري بواسطة الفيروسات القهقرية الداخلية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 101 (14): 4894-4899 . Bibcode : 2004PNAS..101.4894B . doi : 10.1073 / pnas.0307800101 . PMC 387345. PMID 15044706 .  
  22. ميدستراند ب، فان دي لاغيمات إل إن، دان سي إيه، لاندري جيه آر، سفينباك دي، ماجر دي إل (2005). "تأثير العناصر القابلة للنقل على تطور تنظيم الجينات في الثدييات". أبحاث علم الوراثة الخلوية والجينوم . 110 ( 1-4 ): 342-352 . doi : 10.1159/000084966 . PMID 16093686 . 
  23. كوفين، جون م.؛ فان، هونغ (29 سبتمبر 2016). "اكتشاف إنزيم النسخ العكسي". المراجعة السنوية لعلم الفيروسات . 3 (1): 29-51 . doi : 10.1146/annurev-virology-110615-035556 . PMID 27482900 . 
  24. سفاروفسكايا إي إس، تشيسلوك إس آر، تشانغ دبليو إتش، هو دبليو إس، باثاك في كيه (يناير 2003). "معدلات الطفرات الفيروسية القهقرية ودقة النسخ العكسي" . فرونتيرز إن بيوساينس . 8 ( 1-3 ) 957: د117-34. doi : 10.2741/957 . PMID 12456349 . 
  25. ياماشيتا، ماساهيرو؛ إيمرمان، مايكل (5 يناير 2006). "العدوى الفيروسية القهقرية للخلايا غير المنقسمة: منظورات قديمة وجديدة" . علم الفيروسات . 344 (1): 88-93 . doi : 10.1016/j.virol.2005.09.012 . PMID 16364740 . 
  26. 1 2 راوسون جيه إم، نيكولايتشيك أو إيه، كيلي بي إف، باثاك في كيه، هو دبليو إس (نوفمبر 2018). " إعادة التركيب ضرورية لتكاثر فيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول بكفاءة والحفاظ على سلامة الجينوم الفيروسي" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 46 (20): 10535-10545 . doi : 10.1093/nar/gky910 . PMC 6237782. PMID 30307534 .  
  27. كرومر د، غريم أ ج، شلوب ت إ، ماك ج، دافنبورت م ب (يناير 2016). "تقدير معدل تبديل قالب فيروس نقص المناعة البشرية وإعادة التركيب في الجسم الحي" . الإيدز . 30 (2): 185-192 . doi : 10.1097/QAD.0000000000000936 . hdl : 1959.4/unsworks_38821 . PMID 26691546 . 
  28. جولي سي (مارس 2011). "انتقال الفيروسات القهقرية من خلية إلى أخرى: المناعة الفطرية وعوامل التقييد المحفزة بالإنترفيرون" . علم الفيروسات . 411 (2): 251-259 . doi : 10.1016/j.virol.2010.12.031 . PMC 3053447. PMID 21247613 .  
  29. ماكلاكلان، ن. جيمس؛ دوبوفي، إدوارد ج. (2011). علم الفيروسات البيطرية لفينر ( الطبعة الرابعة). دار النشر الأكاديمية. ص 250. ISBN   978-0-12-375159-1تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 مايو 2020 .
  30. أيوساكون ب، كاتزوراكيس أ (يناير 2017). " الأصل البحري للفيروسات القهقرية في العصر الباليوزوي المبكر" . نيتشر كوميونيكيشنز . 8 13954. Bibcode : 2017NatCo...813954A . doi : 10.1038/ncomms13954 . PMC 5512871. PMID 28071651 .  
  31. ديسبورت م، محرر. (2010). الفيروسات البطيئة والبلعميات: التفاعلات الجزيئية والخلوية . كايستر أكاديميك. ISBN 978-1-904455-60-8.
  32. لامبريت تراتار يو، هورفات إس، سيمازار إم (20 يوليو 2018). " نماذج الفئران المعدلة وراثيًا في أبحاث السرطان" . فرونتيرز إن أونكولوجي . 8 268. doi : 10.3389/fonc.2018.00268 . PMC 6062593. PMID 30079312 .  
  33. روس، سوزان ر. (2018). "الاستجابات المناعية الخلوية للفيروسات القهقرية". تفاعلات الفيروسات القهقرية مع الخلايا . الصفحات 401-420 . doi : 10.1016/B978-0-12-811185-7.00011-X . ISBN  978-0-12-811185-7.
  34. بوريل، كريستوفر جيه؛ هوارد، كولين آر؛ مورفي، فريدريك إيه (2017). "الفيروسات القهقرية". علم الفيروسات الطبية لفينر ووايت . الصفحات 317-344 . doi : 10.1016/b978-0-12-375156-0.00023-0 . ISBN  978-0-12-375156-0.
  35. كلود، مايلز دبليو. (1996). "الفيروسات القهقرية البشرية" . علم الأحياء الدقيقة الطبية ( الطبعة الرابعة). فرع جامعة تكساس الطبي في جالفستون. ISBN  978-0-9631172-1-2.
  36. كلود، مايلز دبليو. (1996). "الفيروسات القهقرية البشرية" . علم الأحياء الدقيقة الطبية ( الطبعة الرابعة). فرع جامعة تكساس الطبي في جالفستون. ISBN  978-0-9631172-1-2على غرار الحيوانات الفقارية الأخرى ، يمتلك البشر فيروسات قهرية موجودة في شكلين: كعناصر وراثية طبيعية في الحمض النووي الصبغي (فيروسات قهرية داخلية) وكفيروسات معدية تحتوي على الحمض النووي الريبي تنتقل أفقيًا من إنسان إلى آخر (فيروسات قهرية خارجية، مثل فيروس نقص المناعة البشرية وفيروس سرطان الدم الليمفاوي التائي البشري، HTLV).
  37. لاوبر سي، سيتز إس، ماتي إس، سوه إيه، بيك جيه، هيرستين جيه، وآخرون . (سبتمبر 2017). "فك شفرة أصل وتطور فيروسات التهاب الكبد ب عن طريق عائلة من فيروسات الأسماك غير المغلفة" . مجلة Cell Host & Microbe . 22 (3): 387–399.e6. doi : 10.1016/j.chom.2017.07.019 . PMC 5604429. PMID 28867387 .   
  38. كروبوفيتش م، بلومبيرغ ج، كوفين ج م، داسغوبتا إ، فان هـ، جيرينغ أ د، وآخرون . (يونيو 2018). "Ortervirales: رتبة فيروسية جديدة توحد خمس عائلات من الفيروسات ذات النسخ العكسي" . مجلة علم الفيروسات . 92 (12) e00515-18. doi : 10.1128/JVI.00515-18 . PMC 5974489. PMID 29618642 .   
  39. روثرفورد، جورج دبليو؛ سانغاني، بريرانا؛ كينيدي، غيل إي (20 أكتوبر 2003). "أنظمة العلاج المضاد للفيروسات القهقرية المُحافظة بثلاثة أو أربعة أدوية مقابل نظامين لعلاج عدوى فيروس نقص المناعة البشرية" . قاعدة بيانات كوكرين للمراجعات المنهجية . 2012 (3) CD002037. doi : 10.1002/14651858.CD002037 . PMC 12107683. PMID 14583945 .  
  40. جينجيريتش، د. أ. (2008). "معدل المناعة للخلايا اللمفاوية التائية (LTCI): مراجعة لعلم الأدوية المناعية لمنتج بيولوجي جديد" (ملف PDF) . المجلة الدولية للبحوث التطبيقية في الطب البيطري . 6 (2): 61-68 .

للمزيد من القراءة

  • ViralZone هو مورد تابع للمعهد السويسري للمعلوماتية الحيوية لجميع العائلات الفيروسية، ويقدم معلومات جزيئية ووبائية عامة (اتبع الروابط الخاصة بـ "الفيروسات ذات النسخ العكسي" ).
  • رسوم متحركة لفيروسات ريترو (يتطلب برنامج فلاش)
  • مجلة علم الفيروسات الرجعية
  • فصل دورة حياة الفيروسات القهقرية من كتاب كيمبال في علم الأحياء (صفحات كتاب علم الأحياء على الإنترنت)