البروتين الغشائي لفيروس كورونا

بروتين الغشاء الخاص بفيروس كورونا (بالإنجليزية: Coronavirus membrane protein)‏ ويسمى كذلك ببروتين المطرس وسُمي سابقا بـE1[2] هو بروتين غشائي مدمج، يعد الأكثر وفرة من بين البروتينات الهيكلية الأربعة الرئيسة التي تُكوّن فيروسات فيروس كورونا،.[3][4] ينظم البروتين الغشائي عملية تجميع فيريونات فيروس كورونا من خلال تفاعلات بروتينية-بروتينية مع الجزيئات الأخرى للبروتين الغشائي، وكذلك مع البروتينات الهيكلية الثلاثة الأخرى: البروتين الغلافي (E)، والبروتين الشوكي (S)، والبروتين النووي (N).[3][5][6][7]

البروتين الغشائي لفيروس كورونا
نموذج للهيكل الخارجي لسارس-كوف-2.[1]
● الأزرق: غلاف الفيروس
● الفيروزي: البروتين الشوكي لفيروس كورونا (S)
● الأحمر: البروتين الغلافي لفيروس كورونا (E)
● الأخضر: البروتين الغشائي لفيروس كورونا (M)
● البرتقالي: جليكان
معرف
رمز CoV_M
قاعدة بيانات عوائل البروتينات PF01635
إنتربرو IPR002574
بروسايت PS51927

البنية

بروتين الغشاء هو بروتين عبر غشائي يملك ثلاث نطاقات عبر غشائية وطوله حوالي 230 حمض أميني.[7][8] في سارس-كوف-2 العامل المسبب لكوفيد 19، طول البروتين الغشائي 222 حمض أميني.[9] طوبولوجيا الغشاء [الإنجليزية] الخاصة به توجِّه النهاية الكربوكسيلية نحو العصارة الخلوية أي داخل الفيروس. يملك هذا البروتين نهاية أمينية قصيرة ونطاق نهاية كربوكسيلي كبير. رغم أن تسلسل البروتين الغشائي غير منحفظ جيدا بين أجناس فيرووسات كورونا، توجد منطقة محفوظة مزدوج الألفة بالقرب من النهاية الكربوكسيلية للنطاق عبر الغشائي الثالث.[7][8]

يعمل بروتين الغشاء كمثنوي متجانس.[3][4] حددت دراسات بروتين الغشاء في العديد من فيروسات كورونا بواسطة المجهر الإلكتروني فائق البرودة هيئتي تطوي وظيفيتين متميزتين، يُعتقد أن لهما أدوارا مختلفة في تشكيل تآثرات بروتين بروتين مع البروتينات البنيوية الأخرى.[4]

تعديلات ما بعد الترجمة

بروتين الغشاء هو بروتين سكري تختلف غلكزته تبعا لجنس فيروس كورونا، عادة ما توجد غلكزة N في أجناس ألفا وغاما في حين توجد غلكزة O في جنس بيتا.[7][8] توجد بعض الاستثناءات فعلى سبيل المثال: في سارس-كوف وهو فيروس بيتا، يملك بروتين الغشاء موقع غلكزة-N.[5][7] لا يبدو أن حالة الغلكزة تملك تأثيرا يمكن قياسه على تضاعف الفيروس.[5][8][10] لم يتم وصف تعديلات أخرى بعد الترجمة لبروتين الغشاء.[3]

التعبير والتموقع

يتواجد الجين المشفر لبروتين الغشاء في النهاية 3' من جينوم الفيروس الرنوي موجب الدلالة إلى جانب جينات البروتينات البنيوية الأخرى ومختلف جينات البروتينات الملحقة الخاصة التي تميز كل فيروس.[5][7] يُترجم بروتين الغشاء بواسطة عديد ريبوسوم مرتبط بالغشاء.[5] ليتم إدراجه في الشبكة الإندوبلازمية ونقله إلى الحيز الوسطي بين الشبكة الإندوبلازمية وجهاز غولجي [الإنجليزية] (ERGIC) وهو الحيز داخل الخلوي الذي يتشكل فيه الغلاف الفيروسي لفيروس كورونا، أو نقله إلى جهاز غولجي.[5][6][7] الموقع الذي يتواجد فيه البروتين بالضبط يعتمد على نوع الفيروس.[11] وجدت التحريات حول الموضع الخلوي الذي يتموقع فيه بروتين الغشاء الخاص بميرس-كوف تسلسل نهاية كربوكسيلية يخص نقل البروتينات إلى جهاز غولجي.[12]

الوظيفة
صورة لفيروس كورونا في الغشاء المخاطي التنفسي، تُظهر مواضع البروتينات البنيوية الأربعة ومكونات المحيط خارج الخلوي.[13]

بروتين الغشاء هو البروتين الأكثر توافرا في فيرونات فيروس كورونا،[3][4][7] وهو لازم للتضاعف الفيروسي.[3]

تجميع الفيروس

الوظيفة الرئيسية لبروتين الغشاء هي تنظيم تجميع فيرونات جديدة،[3] وله دور في إقامة شكل الفيروس ومورفولوجيته. تتآثر جزيئات بروتين الغشاء مع بعضها البعض لتشكيل الغلاف الفيروسي[6][7][8] وربما يكون قادرا على استبعاد بروتينات الخلية المضيفة من الغشاء الفيروسي.[4] تقترح دراسات هذا البروتين في سارس-كوف أن تآثرات البروتين الغشائي-بروتين غشائي تتم بواسطة كلا النهايتين الأمينية والكربوكسيلية.[5] فيروسات كورونا متعددة الأشكال بشكل متوسط ويبدو أن للاختلافات في هيئات بروتين الغشاء صلة بحجم الفيرون.[4]

يشكل بروتين الغشاء تآثرات بروتين-بروتين مع جميع البروتينات البنيوية الرئيسية الثلاث الأخرى.[3][6] بروتين الغشاء لازم لكنه غير كافٍ وحده لتجميع الفيروس، أُبلغ أن بروتين الغشاء والغلاف المعبر عنهما معا كافيان لتشكيل جسيمات شبيهة بالفيروس،[6] مع ذلك، تختلف بعض التقارير في خلاصاتها حسب الظروف التجريبية ونوع الفيروس الذي تتم دراسته.[5][11] في بعض التقارير، يبدو أن بروتين الغشاء قادر على إحداث انحناءات في الغشاء،[4] وفي بعضها الآخر بروتين الغشاء وحده غير كافٍ من أجل ذلك ويحتاج بروتين الغلاف.[6] رغم أن بروتين الغلاف ليس لازما بالضرورة، لكن يبدو أنه مطلوب من أجل مورفولوجيا طبيعية وقد يكون مسؤولا على إقامة الانحناءات أو بدء تبرعم الفيروس.[6] يبدو أن بروتين الغشاء يملك دورا وظيفيا في المراحل الأخيرة من نضج الفيروس، إفرازه وتبرعمه.[3]

أُبلغ أن إدراج بروتين الشوكة -المطلوب من أجل تجميع فيروسات معدية- يتم عبر تآثرات بروتين الغشاء وقد يعتمد على اتخاذ بروتين الغشاء لهيئات محددة.[4][11] المنطقة مزدوجة الألفة المحفوظة بالنهاية الكربوكسيلية للنطاق عبر الغشائي الثالث ضرورية للتآثرات مع الشوكة.[11] يبدو أن تآثرات بروتين الغشاء مطلوبة من أجل النقل الصحيح لبروتين الشوكة إلى الموقع الذي سيتبرعم منه الفيروس.[10] يتآثر بروتين الغشاء مباشرة مع بروتين القفيصة النووية من دون الحاجة لتواجد الرنا.[5] يبدو أن هذا التآثر يحدث بشكل أساسي عبر كلا نهايتي البروتينين الكربوكسيلية.[3]

HLA-A*0201 البشري (أحمر) والجلوبلين المكروي بيتا-2 [الإنجليزية] في مركب مع ببتيد مشتق من بروتين الغشاء لسارس-كوف (أصفر، ظاهر كسطح). من ببب: 3I6G​.[14]

تآثرات مع الجهاز المناعي

وُصف بروتين الغشاء في ميرس-كوف، سارس-كوف، وسارس-كوف-2 على أنه مناهض لاستجابة الإنترفيرون.[3][15]

بروتين الغشاء مولد للمناعة وأُبلغ عن كونه محددا للمناعة الخلطية.[3] وُصفت استجابات الخلايا التائية القاتلة لبروتين الغشاء.[14] تم تحديد أجسام مضادة لحواتم تقع في بروتين الغشاء لدى المرضى المتعافين من المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (سارس).[16]

دخول الخلية المضيفة

تم الإبلاغ بأن فيروس كورونا البشري NL63 يعتمد على بروتين الغشاء إلى جانب بروتين الشوكة ليتوسط تآثرات الخلية المضيفة التي تسبق دخول الفيروس. يُعتقد أن بروتين الغشاء يرتبط مع بروتيوغليكانات كبريتات الهيباران المكشوفة على سطح الخلية.[17]

التطور والانحفاظ

وجدت دراسة لتسلسلات سارس-كوف-2 تم جمعها خلال جائحة كوفيد 19 أن الطفرات المغلطة في جين بروتين الغشاء غير شائعة نسبيا واقترحت أنه تحت اصطفاء تنقية [الإنجليزية].[18] نتائج مماثلة خلصت إليها تحاليل وراثيات سكانية واسعة لمجموعة كبيرة من الفيروسات ذات الصلة، والتي وجدت أن بروتين الغشاء والعديد من البروتينات غير البنيوية في جينوم فيروس كورونا هي البروتينات الأكثر عرضة لقيود تطورية.[19]

المراجع
  1. Solodovnikov؛ Arkhipova (29 يوليو 2021)، "Достоверно красиво: как мы сделали 3D-модель SARS-CoV-2" [Truly beautiful: how we made the SARS-CoV-2 3D model] (باللغة الروسية)، N+1، مؤرشف من الأصل في 30 يوليو 2021، اطلع عليه بتاريخ 30 يوليو 2021.
  2. Hu؛ Wen؛ Tang؛ Zhang؛ Zhang؛ Li؛ Wang؛ Han؛ Li؛ Shi, Jianping؛ Tian, Xiangjun؛ Jiang, Feng؛ Zhao, Xiaoqian؛ Wang, Jun؛ Liu, Siqi؛ Zeng, Changqing؛ Wang, Jian؛ Yang, Huanming (مايو 2003)، "The M Protein of SARS-CoV: Basic Structural and Immunological Properties"، Genomics, Proteomics & Bioinformatics، 1 (2): 118–130، doi:10.1016/S1672-0229(03)01016-7، PMC 5172243.
  3. Wong؛ Saier (28 يناير 2021)، "The SARS-Coronavirus Infection Cycle: A Survey of Viral Membrane Proteins, Their Functional Interactions and Pathogenesis"، International Journal of Molecular Sciences، 22 (3): 1308، doi:10.3390/ijms22031308، PMC 7865831.
  4. Neuman؛ Kiss؛ Kunding؛ Bhella؛ Baksh؛ Connelly؛ Droese؛ Klaus؛ Makino؛ Sawicki, Stanley G.؛ Siddell, Stuart G.؛ Stamou, Dimitrios G.؛ Wilson, Ian A.؛ Kuhn, Peter؛ Buchmeier, Michael J. (أبريل 2011)، "A structural analysis of M protein in coronavirus assembly and morphology"، Journal of Structural Biology، 174 (1): 11–22، doi:10.1016/j.jsb.2010.11.021.
  5. Tseng؛ Wang؛ Huang؛ Lee؛ Chiang؛ Wang (أبريل 2010)، "Self-assembly of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus Membrane Protein"، Journal of Biological Chemistry، 285 (17): 12862–12872، doi:10.1074/jbc.M109.030270، PMC 2857088.
  6. Schoeman؛ Fielding (ديسمبر 2019)، "Coronavirus envelope protein: current knowledge"، Virology Journal، 16 (1): 69، doi:10.1186/s12985-019-1182-0، PMC 6537279.
  7. Masters (2006)، "The Molecular Biology of Coronaviruses"، Advances in Virus Research، 66: 193–292، doi:10.1016/S0065-3527(06)66005-3، PMC 7112330.
  8. J Alsaadi؛ Jones (أبريل 2019)، "Membrane binding proteins of coronaviruses"، Future Virology، 14 (4): 275–286، doi:10.2217/fvl-2018-0144، PMC 7079996، PMID 32201500.
  9. Cao؛ Yang؛ Lee؛ Zhang؛ Sun؛ Wang؛ Meng (يونيو 2021)، "Characterization of the SARS‐CoV ‐2 E Protein: Sequence, Structure, Viroporin, and Inhibitors"، Protein Science، 30 (6): 1114–1130، doi:10.1002/pro.4075، PMC 8138525، PMID 33813796.
  10. Voß؛ Pfefferle؛ Drosten؛ Stevermann؛ Traggiai؛ Lanzavecchia؛ Becker (2009)، "Studies on membrane topology, N-glycosylation and functionality of SARS-CoV membrane protein"، Virology Journal، 6 (1): 79، doi:10.1186/1743-422X-6-79، PMC 2705359، PMID 19534833.
  11. Ujike؛ Taguchi (03 أبريل 2015)، "Incorporation of Spike and Membrane Glycoproteins into Coronavirus Virions"، Viruses، 7 (4): 1700–1725، doi:10.3390/v7041700، PMC 4411675، PMID 25855243.
  12. Perrier؛ Bonnin؛ Desmarets؛ Danneels؛ Goffard؛ Rouillé؛ Dubuisson؛ Belouzard (سبتمبر 2019)، "The C-terminal domain of the MERS coronavirus M protein contains a trans-Golgi network localization signal"، Journal of Biological Chemistry، 294 (39): 14406–14421، doi:10.1074/jbc.RA119.008964، PMC 6768645، PMID 31399512.
  13. Goodsell؛ Voigt؛ Zardecki؛ Burley (06 أغسطس 2020)، "Integrative illustration for coronavirus outreach"، PLOS Biology، 18 (8): e3000815، doi:10.1371/journal.pbio.3000815، PMC 7433897، PMID 32760062.
  14. Liu؛ Sun؛ Qi؛ Chu؛ Wu؛ Gao؛ Li؛ Yan؛ Gao (15 أكتوبر 2010)، "The Membrane Protein of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus Acts as a Dominant Immunogen Revealed by a Clustering Region of Novel Functionally and Structurally Defined Cytotoxic T‐Lymphocyte Epitopes"، The Journal of Infectious Diseases، 202 (8): 1171–1180، doi:10.1086/656315، PMC 7537489، PMID 20831383.
  15. Zheng؛ Zhuang؛ Han؛ Zhang؛ Nan؛ Zhan؛ Kang؛ Liu؛ Gao؛ Wang, Pei-Hui (ديسمبر 2020)، "Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) membrane (M) protein inhibits type I and III interferon production by targeting RIG-I/MDA-5 signaling"، Signal Transduction and Targeted Therapy، 5 (1): 299، doi:10.1038/s41392-020-00438-7، PMC 7768267، PMID 33372174.
  16. Pang؛ Liu؛ Han؛ Xu؛ Jiang؛ Wu؛ Kong؛ Bartlam؛ Rao (01 أكتوبر 2004)، "Protective humoral responses to severe acute respiratory syndrome-associated coronavirus: implications for the design of an effective protein-based vaccine"، Journal of General Virology، 85 (10): 3109–3113، doi:10.1099/vir.0.80111-0، PMID 15448374.
  17. Naskalska؛ Dabrowska؛ Szczepanski؛ Milewska؛ Jasik؛ Pyrc (أكتوبر 2019)، "Membrane Protein of Human Coronavirus NL63 Is Responsible for Interaction with the Adhesion Receptor"، Journal of Virology، 93 (19): e00355-19، doi:10.1128/JVI.00355-19، PMC 6744225، PMID 31315999.
  18. Shen؛ Bard؛ Triche؛ Judkins؛ Biegel؛ Gai (01 يناير 2021)، "Emerging variants of concern in SARS-CoV-2 membrane protein: a highly conserved target with potential pathological and therapeutic implications"، Emerging Microbes & Infections، 10 (1): 885–893، doi:10.1080/22221751.2021.1922097، PMC 8118436، PMID 33896413.
  19. Cagliani؛ Forni؛ Clerici؛ Sironi (يونيو 2020)، "Computational Inference of Selection Underlying the Evolution of the Novel Coronavirus, Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2"، Journal of Virology، 94 (12): e00411-20، doi:10.1128/JVI.00411-20، PMC 7307108، PMID 32238584.
  • بوابة طب
  • بوابة عقد 2020
  • بوابة علم الفيروسات
  • بوابة كوفيد-19
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.