Капсид на вируса: структура, типове (икосаедър, спирала) и функция
Открийте структурата и функцията на капсида: видове (икосаедър, спирала), капсомери и роля в защита и инфекция — ясна и научно обоснована статия.
Капсидът е протеиновата обвивка на вируса. Тя се състои от няколко белтъчни субединици. Наблюдаемите триизмерни субединици се наричат "капсомери". Капсидът обвива нуклеиновата киселина на вируса.
Капсидите се класифицират най-общо според тяхната структура. Някои вируси, като бактериофагите, са развили по-сложни структури. Икосаедърната форма, която има 20 равностранни триъгълни повърхности, се доближава до сфера, докато спиралната форма е цилиндрична. Лицата на капсида могат да се състоят от един или повече протеини. Например капсидът на вируса на шапа има лица, състоящи се от три белтъка, наречени VP1-3.
Допълнителни структурни особености
Икосаедралните капсиди имат точно определена симетрия: 20 лица, 12 върха и 30 ребра. В практиката броят на белтъчните субединици, оформящи едно лице, може да варира; за описване на различните архитектури се използва понятието триангулационно число (T), което показва колко повторения на основния модул са необходими за изграждане на по-голям икосаедър. В тези капсиди често се разграничават елементи като пентони (петъчно подреждане) и хексони (шестоъчно подреждане).
Спиралните (хеликални) капсиди се образуват чрез свързване на една или няколко вида капсидни белтъци около линейната нуклеинова киселина, като получената структура има цилиндрична форма. Дължината на такъв капсид обикновено се определя от дължината на генома — при повечето хеликални вируси капсидът е отворен в краищата и образува непрекъсната обвивка.
Някои вируси имат сложни капсидни конструкции, които комбинират различни морфологии или имат допълнителни структурни елементи — например бактериофагите често притежават icosahedral глава и опашка за прикачване и инжектиране на генетичния материал.
Функции на капсида
- Защита — капсидът предпазва генетичния материал от ензими, химически агенти и неблагоприятни условия в околната среда.
- Опаковка — осигурява компактно и организирано опаковане на големи молекули (ДНК или РНК) в малък обем.
- Разпознаване и свързване — повърхностните протеини на капсида могат да медиират прикрепване към рецептори на клетката гостоприемник и да участват в навлизането на вируса.
- Разопаковане и доставка — капсидът е проектиран да бъде стабилен извън клетката, но да претърпи контролирана промяна на конформацията (или да се разглоби) при влизане в клетката, за да освободи генома.
- Имуногенност — капсидните белтъци често са силни антигени; те предизвикват имунен отговор и са основна цел при разработването на ваксини (напр. вирусоподобни частици, VLP).
Сглобяване и изменения
Капсидите се образуват чрез селективно самосглобяване на капсидни белтъци, често с помощта на временни скелетни (scaffolding) белтъци или шаперони. Някои вируси изискват специфични ензимни обработки (напр. протеолитично „зреене“) за окончателно оформяне и стабилизация на капсида. По време на инфекцията капсидът трябва да бъде достатъчно „метастабилен“ — устойчив извън клетката, но способен да се разгърне при подходящи вътреклетъчни сигнали.
Енвелопирани и неенвелопирани вируси
Някои вируси имат допълнителна липидна мембрана (енвелоп), получена от мембраните на гостоприемника. При тези вируси капсидът е разположен вътре в енвелопа и често е свързан с него чрез матриксни белтъци. Енвелопираните вируси използват мембранни гликопротеини за разпознаване и влизане в клетките, докато неенвелопираните вируси разчитат основно на капсидните си белтъци за тези функции.
Методи за изучаване и приложение
Структурата и динамиката на капсидите се изучават чрез техники като крио-електронна микроскопия (cryo-EM), рентгенова кристалография и електронна томография. Знанията за капсидите се прилагат в биотехнологията: създават се вирусоподобни частици за ваксини, използват се капсидни наноструктури за доставка на лекарства и в нанотехнологични материали.
В обобщение, капсидът е ключов структурен и функционален елемент на вирусите — не само механична обвивка, но и активен участник в инфекциозния цикъл, имуноразпознаването и приложните биомедицински технологии.
Цитомегаловирусът също има външна "обвивка".
Вирусни пликове
Повечето вируси (напр. грипните и много животински вируси) имат вирусни обвивки, покриващи протеиновите им капсиди. Това означава, че капсидът е покрит с липидна мембрана.
Обвивката се получава от капсида от вътреклетъчна мембрана в гостоприемника на вируса, като например вътрешната ядрена мембрана, мембраната на Голджи или външната мембрана на клетката.
Обвивката може да помогне на вирусите да избегнат имунната система на гостоприемника. Гликопротеините на повърхността на обвивката се свързват с рецепторни места на мембраната на гостоприемника. След това вирусната обвивка се слива с мембраната на гостоприемника, което позволява на капсида и вирусния геном да навлязат и да заразят гостоприемника.
Въпроси и отговори
В: Какво е капсид?
Отговор: Капсидът е белтъчната обвивка на вируса, която обвива неговата нуклеинова киселина.
Въпрос: Как се наричат и как са структурирани подчасти на капсида?
О: Подчастиците на капсида се наричат капсомери и се наблюдават в триизмерна структура.
В: Как се класифицират капсидите?
О: Капсомерите се класифицират най-общо по тяхната структура.
В: Може ли структурата на капсида да се различава при различните вируси?
О: Да, някои вируси, като бактериофагите, са развили по-сложни структури в сравнение с други.
В: Какви са двете основни форми на капсида?
О: Двете общи форми на капсида са икосаедрична и спирална.
В: Лицата на капсида съставени ли са само от един протеин?
О.: Не, капсидните повърхности могат да се състоят от един или повече белтъци, като например капсидните повърхности на вируса на шапа, които се състоят от три белтъка, наречени VP1-3.
В: Каква е икосаедралната форма на капсида?
О: Икосаедърната форма има 20 равностранни триъгълни повърхности, които се доближават до сфера.
обискирам