البروتين الغلافي لفيروس كورونا

بروتين الغلاف الخاص بفيروس كورونا (بالإنجليزية: Coronavirus envelope protein)‏؛ هو أصغر البروتينات الهيكلية الأربعة الرئيسة الموجودة في فيروس كورونا وأقل من حُددت خصائصه ومميزاته.[2][3][4] هو بروتين غشائي مدمج لا يزيد طوله عن 110 حمض أميني، وفي فيروس كورونا المرتبط بالمتلازمة التنفسية الحادة الشديدة النوع 2، العامل المسبب لمرض فيروس كورونا 2019 طول هذا البروتين هو 75 حمض أميني.[2][5] على الرغم من أن البروتين الغلافي ليس لازمًا بالضرورة لعملية التناسخ الفيروسي، إلا إن غيابه قد يؤدي إلى انخفاض في نسبة التكاثر أو إنتاج قفيصة فيروسية مجمعة بشكل غير طبيعي.[2][3] البروتين الغلافي هو بروتين متعدد الوظائف،[6] فإضافة إلى كونه بروتينًا هيكليًا في القفيصة الفيروسية، يُعتقد كذلك أنه يشارك في عملية التجميع الفيروسية، وكذلك في التسبب في الأمراض الفيروسية، ومن المحتمل أنه يعمل بوصفهِ فيروبورينًا أيضًا.[2][5]

البروتين الغلافي 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_E
قاعدة بيانات عوائل البروتينات PF02723
إنتربرو IPR003873
بروسايت PS51926

البنية
بنية المسام خماسي الوحدات المحددة بالرنين المغناطيسي النووي للحالة الصلبة [الإنجليزية] المشكل باللوالب عبر الغشائية الخاصة ببروتين الغلاف الخاص بسارس-كوف-2، والتي تشكل فيروبورين نفوذ للكاتيونات.[4][5] من ببب: 7K3G​.

يتكون بروتين الغلاف (E) من منطقة نهاية أمينية قصيرة محبة للماء، ومن نطاق عبر غشائي لولبي كاره للماء ومن منطقة نهاية كربوكسيلية محبة للماء قليلا. في سارس-كوف وسارس-كوف-2، تحتوي منطقة النهاية الكربوكسيلية على طابع الارتباط بنطاق PDZ [الإنجليزية]‏ (PBM).[2][5] يبدو أن هذه الميزة منحفظة فقط بين أجناس فيروسات كورونا ألفا وبيتا، وليس في غاما.[2] في أجناس بيتا وغاما، تتواجد وحدة برولين منحفظة في منطقة النهاية الكربوكسيلية لها على الأرجح دور في توجيه البروتين إلى جهاز غولجي.[2]

يمكن أن تتجمع اللوالب عبر الغشائية الخاصة ببروتينات الغلاف الخاصة بسارس-كوف وسارس-كوف-2 كما تم إظهاره في المختبر لتشكل بُنًى خماسية القسيمات فيها مسامات مركزية تعمل كقنوات أيونية متخصصة بالكاتيون.[5] تم تحديد خصائص بنية بروتين الغلاف الخماسي [الإنجليزية] الخاص بكلا الفيروسين بواسطة مطيافية الرنين المغناطيسي النووي.[5][7]

دُرست طوبولوجيا الغشاء [الإنجليزية] الخاصة ببروتين الغلاف في العديد من فيروسات كورونا مع نتائج غير متوافقة، توجه البروتين في الغشاء قد يكون متغيرا.[3] يقترح توازن الأدلة أن أكثر التوجهات تواترا هو توجه النهاية الكربوكسيلية نحو السيتوبلازم.[8] تتوافق دراسات بروتين الغلاف في سارس-كوف-2 مع هذا التوجه.[5][9]

تعديلات ما بعد الترجمة

في بعض فيروسات كورونا وليس جميعها، يُعدَّل بروتين الغلاف بعد الترجمة بإضافة البالميتيك [الإنجليزية] إلى وحدات سيستئين منحفظة.[2][8] في بروتين الغلاف الخاص بسارس-كوف، تمت ملاحظة موقع واحد للغلكزة والذي قد يؤثر على طوبولوجيا الغشاء،[8] إلا أن الأهمية الوظيفية لغلكزة بروتين الغلاف غير واضحة.[2] وُصفت إضافة اليوبيكويتين لبروتين الغلاف الخاص بسارس-كوف، وأهميتها الوظيفية غير معروفة كذلك.[2]

التعبير والتموقع

يُعبر عن بروتين الغلاف بكميات كبيرة في الخلايا المصابة. لكن، وُجدت كميات صغيرة فقط من بروتين الغلاف المنتجة متجمعة في الفيروسات.[2][4] يتموقع بروتين الغلاف في الشبكة الإندوبلازمية، جهاز غولجي وفي الحيز الوسطي بين الشبكة الإندوبلازمية وجهاز غولجي [الإنجليزية] (ERGIC)، وهو الحيز داخل الخلوي الذي يتشكل فيه الغلاف الفيروسي لفيروس كورونا.[2][5]

الوظيفة

اللزومية

خلصت دراساتٌ لمختلف فيروسات كورونا إلى خلاصات مختلفة بشأن لزومية جين بروتين الغلاف لتضاعف الفيروس. في بعض الفيروسات وبما في ذلك ميرس-كوف، أُبلغ أن بروتين الغلاف لازم وأساسي للتضاعف.[10] وفي فيروسات أخرى منها فيروس كورونا الفأري[11] وسارس-كوف جين بروتين الغلاف ليس لازما، لكن غيابه يخفض العيار الفيروسي،[12] في بعض الحالات بواسطة إحداث عيووب في الانتشار والانتقال أو التسبب في تجميع غير سليم للقفيصة.

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

وُجد بروتين الغلاف في الفيروسات المجمعة حيث يشكل تآثرات بروتين بروتين مع بروتين الغشاء الخاص بفيروس كورونا (M)، الذي هو أكثر البروتينات البنيوية الأربعة توافرا في القفيصة الفيروسية.[2][4] يحدث التآثر بين بروتيني الغلاف والغشاء عبر نهايتيهما الكربوكسيلية في الجزء السيتوبلازمي من الغشاء.[2] في معظم فيروسات كورونا يكفي تواجد بروتيني الغشاء والغلاف لتشكيل جسيمات شبيهة بالفيروس،[2][4] مع ذلك، أُبلغ أن سارس-كوف يعتمد على بروتين القفيصة النووية كذلك.[14] توجد أدلة جيدة حول دور بروتين الغلاف في إحداث انحناء الغشاء لإنشاء فيروس كورونا بشكله الكروي المعتاد.[2][15] من المحتمل أن لبروتين الغلاف دور في تبرعم الفيروس أو انقسامه، رغم أن دوره في هذه العمليات غير محدد جيدا.[2][4][15]

فيروبورين

في حالة تجمعه لخماسي قسيمات، يشكل بروتين الغلاف قنوات أيونية متخصصة بالكاتيون وتعمل على الأرجع كفيروبورين.[5] هذا قد يُخل باستتباب الأيون ويغير نفاذية الغشاء، ويعدل الأس الهيدروجيني في الخلية المضيفة وهو الأمر الذي يسهل تحرير الفيروس من الخلية.[2][4] يبدو أن وظيفة بروتين الغلاف كفيروبورين لها دور في الإمراض ويمكن أن تكون لها علاقة بتنشيط الجسيم الالتهابي.[3][16] في سارس-كوف، ينتج عن الطفرات التي تُخل بقناة الأيون التي يشكلها بروتين الغلاف إمراض موهّن في النموذج الحيواني [الإنجليزية] لكنها لا تؤثر كثيرا على تضاعف الفيروس.[10]

تآثرات مع بروتينات المضيف
البنية المحددة بالمجهر الإلكتروني فائق البرودة للتآثر بين طابع الارتباط بـPDZ لبروتين الغلاف لسارس-كوف-2 (أرجواني) وتركيبة تتكون من نطاقات: PDZ (أزرق) وSH3 (أصفر) ونطاق مماثل لكيناز الغوانيليك (أخضر) من بروتين خلية مضيفة بشرية PALS1.[17]

وصفت تآثرات البروتين-بروتين بين بروتين الغلاف وبروتينات الخلية المضيفة بشكل أفضل في سارس-كوف ويحدث ذلك عبر طابع الارتباط بنطاق PDZ المتواجد في النهاية الكربوكسيلية. أُبلغ أن بروتين الغلاف في سارس-كوف يتآثر مع خمس بروتينات من الخلية المضيفة: Bcl-xL وPALS1 وSyntenin-1 والوحدة الفرعية α1 لأتباز الصوديوم والبوتاسيوم، وستوماتين.[2] تآثراته مع PALS1 قد يكون لها علاقة بالإمراض عبر الإخلال الذي يُحدثه في الموصلات المحكمة.[3][10] تم تحديد هذا التآثر في سارس-كوف-2 كذلك.[17]

التطور والانحفاظ

بين جميع أجناس فيروسات كورونا، تسلسل بروتين الغلاف غير منحفظ جيدا، حيث يبلغ تماثل التسلسل بينها أقل من 30%.[12] في التجارب المخبرية على فيروس التهاب الكبد الفأري، تبديل بروتينات الغلاف من مختلف فيروسات كورونا، حتى من فيروسات من أجناس مختلفة مكّن من إنتاج فيروسات قابلة للتكاثر والإصابة، وهو ما يوحي بإمكانية تحمل وقبول التنوع الكبير في التسلسل الخاص بروتينات الغلاف الوظيفية.[18] في سارس-كوف-2، بروتين الغلاف مماثل جدا لنظيره في سارس-كوف، مع ثلاث استبدالات وحذف واحد.[4] تقترح دراسة لتسلسلات سارس-كوف-2 أن بروتين الغلاف يتطور ببطء نسبيا مقارنة بباقي البروتينات البنيوية.[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. Schoeman؛ Fielding (ديسمبر 2019)، "Coronavirus envelope protein: current knowledge"، Virology Journal، 16 (1): 69، doi:10.1186/s12985-019-1182-0، PMC 6537279، PMID 31133031.
  3. Schoeman؛ Fielding (03 سبتمبر 2020)، "Is There a Link Between the Pathogenic Human Coronavirus Envelope Protein and Immunopathology? A Review of the Literature"، Frontiers in Microbiology، 11: 2086، doi:10.3389/fmicb.2020.02086، PMC 7496634، PMID 33013759.
  4. 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.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة CS1: PMC embargo expired (link)
  5. Mandala؛ McKay؛ Shcherbakov؛ Dregni؛ Kolocouris؛ Hong (ديسمبر 2020)، "Structure and drug binding of the SARS-CoV-2 envelope protein transmembrane domain in lipid bilayers"، Nature Structural & Molecular Biology، 27 (12): 1202–1208، doi:10.1038/s41594-020-00536-8، PMC 7718435، PMID 33177698.
  6. Liu؛ Yuan؛ Liao (أغسطس 2007)، "Coronavirus envelope protein: A small membrane protein with multiple functions"، Cellular and Molecular Life Sciences، 64 (16): 2043–2048، doi:10.1007/s00018-007-7103-1، PMC 7079843، PMID 17530462.
  7. Surya؛ Li؛ Torres (يونيو 2018)، "Structural model of the SARS coronavirus E channel in LMPG micelles"، Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes، 1860 (6): 1309–1317، doi:10.1016/j.bbamem.2018.02.017، PMC 7094280، PMID 29474890.
  8. Fung؛ Liu (يونيو 2018)، "Post-translational modifications of coronavirus proteins: roles and function"، Future Virology، 13 (6): 405–430، doi:10.2217/fvl-2018-0008، PMC 7080180، PMID 32201497.
  9. Duart؛ García-Murria؛ Grau؛ Acosta-Cáceres؛ Martínez-Gil؛ Mingarro (سبتمبر 2020)، "SARS-CoV-2 envelope protein topology in eukaryotic membranes"، Open Biology، 10 (9): 200209، doi:10.1098/rsob.200209، PMC 7536074، PMID 32898469.
  10. DeDiego؛ Nieto-Torres؛ Jimenez-Guardeño؛ Regla-Nava؛ Castaño-Rodriguez؛ Fernandez-Delgado؛ Usera؛ Enjuanes (ديسمبر 2014)، "Coronavirus virulence genes with main focus on SARS-CoV envelope gene"، Virus Research، 194: 124–137، doi:10.1016/j.virusres.2014.07.024، PMC 4261026، PMID 25093995.
  11. Kuo؛ Masters (15 أبريل 2003)، "The Small Envelope Protein E Is Not Essential for Murine Coronavirus Replication"، Journal of Virology، 77 (8): 4597–4608، doi:10.1128/JVI.77.8.4597-4608.2003، PMC 152126، PMID 12663766.
  12. Ruch؛ Machamer (08 مارس 2012)، "The Coronavirus E Protein: Assembly and Beyond"، Viruses، 4 (3): 363–382، doi:10.3390/v4030363، PMC 3347032، PMID 22590676.
  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. Siu؛ Teoh؛ Lo؛ Chan؛ Kien؛ Escriou؛ Tsao؛ Nicholls؛ Altmeyer؛ Peiris, J. S. M.؛ Bruzzone, R.؛ Nal, B. (15 نوفمبر 2008)، "The M, E, and N Structural Proteins of the Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus Are Required for Efficient Assembly, Trafficking, and Release of Virus-Like Particles"، Journal of Virology، 82 (22): 11318–11330، doi:10.1128/JVI.01052-08، PMC 2573274، PMID 18753196.
  15. 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.
  16. Nieto-Torres؛ DeDiego؛ Verdiá-Báguena؛ Jimenez-Guardeño؛ Regla-Nava؛ Fernandez-Delgado؛ Castaño-Rodriguez؛ Alcaraz؛ Torres؛ Aguilella, Vicente M.؛ Enjuanes, Luis (01 مايو 2014)، "Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus Envelope Protein Ion Channel Activity Promotes Virus Fitness and Pathogenesis"، PLOS Pathogens، 10 (5): e1004077، doi:10.1371/journal.ppat.1004077، PMC 4006877، PMID 24788150.
  17. Chai؛ Cai؛ Pang؛ Wang؛ McSweeney؛ Shanklin؛ Liu (ديسمبر 2021)، "Structural basis for SARS-CoV-2 envelope protein recognition of human cell junction protein PALS1"، Nature Communications، 12 (1): 3433، Bibcode:2021NatCo..12.3433C، doi:10.1038/s41467-021-23533-x، PMC 8187709، PMID 34103506.
  18. Kuo؛ Hurst؛ Masters (مارس 2007)، "Exceptional Flexibility in the Sequence Requirements for Coronavirus Small Envelope Protein Function"، Journal of Virology، 81 (5): 2249–2262، doi:10.1128/JVI.01577-06، PMC 1865940، PMID 17182690.
  19. Rahman؛ Hoque؛ Islam؛ Islam؛ Mishu؛ Rahaman؛ Sultana؛ Hossain (مارس 2021)، "Mutational insights into the envelope protein of SARS-CoV-2"، Gene Reports، 22: 100997، doi:10.1016/j.genrep.2020.100997، PMC 7723457، PMID 33319124.
  • 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.