همه چیز را در مورد رتروویروس‌ ها بدانید!

 

مقدمه:

رتروویروس‌ ها یک خانواده ویروس RNAای منحصربه‌فرد هستند که بیشتر به دلیل تمایلشان به نقض اصول اساسی زیست‌شناسی، نه‌تنها با سنتز DNA از ژنوم‌های RNA خود، بلکه با تکثیر ژنوم‌های RNAشان شناخته می‌شوند. سبک زندگی منحصربه‌فرد رتروویروس شامل دو شکل زندگی (یک پروویروس DNA و یک RNA حاوی ویریون عفونی) است.

 

رتروویروس چیست؟

رتروویروس ویروسی است که از RNA به‌عنوان ماده ژنومی خود استفاده می‌کند. یک سلول پس از عفونت با یک رتروویروس، RNA رتروویروسی را به DNA تبدیل می‌کند که به نوبه خود به DNA سلول میزبان وارد می‌شود. سپس سلول رتروویروس‌های بیشتری تولید می‌کند که سلول‌های دیگر را آلوده می‌کنند. بسیاری از رتروویروس‌ها با بیماری‌هایی از جمله ایدز و برخی از انواع سرطان مرتبط هستند.

 

سه جنس رتروویروس وجود دارد: سرده‌ای که قبلاً به‌عنوان انکوویروس شناخته می‌شد و اکنون به 5 جنس تقسیم شده است؛ لنتی‌ویروس‌ها از جمله HIV-1 و HIV-2 و اسپوماویروس‌ها از جمله ویروس فومی انسانی.

 

تاریخچه رتروویروس‌ها

رتروویروس‌ها در آغاز قرن حاضر در دو تحقیق اختصاص داده شده به بیماری‌های نئوپلاستیک در جوجه‌ها کشف شدند. در سال 1908، تیم پزشک و دامپزشک دانمارکی (Vilhelm Ellermann و Oluf Bang) نشان دادند که لوکوز مرغ، نوعی سرطان خون و لنفوم، توسط یک ویروس ایجاد می‌شود. در سال 1911Peyton Pous در مؤسسه راکفلر در نیویورک، انتقال بدون سلول یک سارکوم در جوجه‌ها را گزارش کرد (Ellermann and Bang 1908; Rous 1911).

 

ساختار رتروویروس‌ها

رتروویروس‌ها گروهی از ویروس‌های RNAای هستند که یک کپی DNA از ژنوم خود را به‌منظور تکثیر وارد سلول میزبان می‌کنند. آن‌ها از دو دایره بیرونی متحدالمرکز از دولایه لیپیدی تشکیل شده اند که حاوی کمپلکس پروتئینی پوششی درون خود هستند. پروتئین‌های کپسید شش‌ضلعی هستند. کپی‌های ژنوم RNA به‌شکل حلقه‌ای هستند که توسط نوکلئوپروتئین‌ها احاطه شده‌اند.

 

اجزای اصلی ویریون عبارت اند از:

پوشش (envelope)

پوشش رتروویروسی از لیپیدها و گلیکوپروتئین‌های کدگذاری‌شده توسط ژن‌های  envتشکیل شده است. این جزء، سه عملکرد مهم را انجام می‌دهد:

• لایه دوگانه لیپیدی از رتروویروس در برابر محیط خارج سلولی محافظت می‌کند.
• به رتروویروس کمک می‌کند تا از طریق ترابری غشای اندوزومی وارد سلول میزبان یا خارج شود.
• ورود مستقیم به سلول‌ها از طریق ترکیب‌شدن با غشاها

RNA

از یک RNA دیمر با یک کلاهک ‘5 و یک دم ‘3 پلی-A تشکیل شده است. دارای نواحی غیرکدکننده در پایانه است که به تکثیر کمک می‌کند، در حالی که نواحی داخلی، پروتئین‌های ویریون را برای بیان ژن کد می‌کنند.

 پروتئین‌ها

از پروتئین‌های gag، پروتئین‌های pol، پروتئاز و پروتئین‌های env تشکیل شده است.

 

 

رترو ویروس چه نقشی را ایفا می‌کند؟

هنگامی که یک رتروویروس یک میزبان را آلوده می‌کند، RNA آن به‌صورت معکوس به DNA رونویسی می‌شود. این DNA ویروسی با ژنوم میزبان ادغام می‌شود و کنترل ماشین‌آلات سلول را برای تولید ویروس‌های جدید به‌دست می‌گیرد.

 

در روند عفونت‌زایی این ویروس ابتدا، یک ویروس بالغ به میزبان نفوذ می‌کند و محتویات ژنتیکی خود را در سیتوپلاسم آزاد می‌کند. سپس، آنزیم Reverse Transcriptase شروع به رونویسی RNA ویروس به DNA ویروسی می‌کند. در نهایت، DNA ویروسی وارد هسته میزبان و در ژنوم آن ادغام می‌شود و کنترل سلول را به‌دست می‌گیرد و از تشکیلات آن برای تولید نسخه‌های RNA ویروسی استفاده می‌کند.

سپس در فرایندی به نام جوانه‌زدن، رشته‌های RNA جدید توسط تکه‌هایی از غشای سلول میزبان محصور و ویریون‌های نابالغ به فضای برون‌سلولی رها می‌شوند.

 

 

 

ژنوم رتروویروس چیست؟ DNA است یا RNA؟ 

تا اواخر دهه 1970 که شبیه‌سازی و توالی‌یابی DNA توسعه یافت، استنباط‌‌ها در مورد سازماندهی ژنوم رتروویروسی به‌سختی به‌دست آمد. به‌دلیل نرخ بسیار بالای نوترکیبی که معمولاً بیش از یک تقاطع در هر ژنوم نوترکیب به‌دست می‌آمد، تفسیر آزمایش‌های ژنتیکی کلاسیک دشوار بود. حتی اندازه ژنوم تا زمان استفاده از انگشت‌نگاری RNA در اواسط دهه 1970 نامشخص بود (Beemon و همکاران 1974؛ Billeter و همکاران 1974).

 

 

تعیین مکان ژن‌های ویروسی روی RNA ژنومی ابتدا بر اساس شناسایی الیگونوکلئوتیدهای خاص روی RNA ویروسی بود که به‌وسیله انتخاب قطعات RNA حاوی دم پلی(A) در انتهای ‘3 ژنوم مکان‌یابی شد (Wang و همکاران 1975؛Coffin  و Billeter 1976). نقشه‌برداری اندونوکلئاز محدود و هیبریداسیون ساترن بلات متعاقباً برای به‌دست‌آوردن نقشه‌های با وضوح بالا از ساختار ژنوم‌های ویروسی و واسطه‌های DNA استفاده شد.

 

در این مقاله، گزارشی از وبینار ویروس پاپیلومای انسانی آماده کردیم که قطعاً مفید خواهد بود.

 

این رویکردها با توالی‌یابی DNA همراه با تجزیه‌وتحلیل توالی آمینو-پایانی محدود پروتئین‌های ویروسی جایگزین شدند که امکان تعاریف دقیق توالی‌های کدکننده روی ژنوم را فراهم می‌کرد.

 

اولین ژنوم کامل رتروویروسی که با چنین جزئیاتی تعریف شد، سویه مولونی ویروس لوسمی موش (Mo-MLV؛ Shinnick و همکاران 1981)، نمونه اولیه جنس نوع C پستانداران، سویه پراگ ویروس سارکومای Rous (Pr-RSV؛ Schwartz و همکاران 1983) و نمونه اولیه از جنس ASLV بود.

 

 

رتروویروس‌ها ژنوم خود را به‌عنوان RNA حمل می‌کنند و چون از طریق یک واسطه DNA تکثیر می‌شوند، باید دنباله‌ای را برای پروموتری که بیان RNA ژنومی را هدایت می‌کند، حمل کنند.

 

در ژنوم RNA، این توالی در نزدیکی انتهای ‘3 قرار دارد. همان‌طور که برای اولین بار در مطالعات ویروس‌های پرندگان نشان داده شد، پروموتر در بالادست توالی‌های کدکننده تنها پس از رونویسی معکوس در کنار هم قرار می‌گیرد (Hughes و همکاران 1978؛  Shankو همکاران 1978).

 

برای بسیاری از اهداف، از لحاظ مفهومی ساده‌تر است که سازمان ژنوم رتروویروسی را از نظر DNA موردبحث قرار دهیم که در DNA سلولی (پروویروس) ادغام شده است، زیرا این امر پروموتر، محل شروع RNA و محل پلی‌آدنیلاسیون را در همان موقعیت‌هایی قرار می‌دهد که در ژن‌های میزبان معمولی یافت می‌شوند.

 

بررسی رابطه بین سازماندهی توالی RNA ویروسی و DNA نقطه عطف مهمی در همانندسازی رتروویروسی بود. یک پروویروس تعمیم‌یافته را می‌توان به ژن‌های خاص و توالی‌هایی که نقش‌های دیگری دارند، تقسیم کرد. طبق قرارداد، به ژن‌ها نام‌های سه‌حرفی داده می‌شود که با حروف کوچک و مورب نوشته می‌شوند (Baltimore 1975).

 

 

محصول کدگذاری‌شده توسط هر ژن به همین نام است، اما در نوع معمولی با حرف اول بزرگ. پروتئین‌هایی که از پردازش پروتئولیتیک محصولات ترجمه‌ای اولیه تشکیل می‌شوند، در مواردی که یک عملکرد مشخص است با نام‌های دو حرفی مشخص می‌شوند یا در صورتی که عملکرد مشخص نشده باشد، با یک “p” به‌دنبال یک عدد برای اندازه پلی‌پپتید مشخص می‌شوند (Leis و همکاران 1988).

 

این نام‌گذاری جایگزین قرارداد قبلی می‌شود، که در آن همه پروتئین‌ها بر اساس وزن مولکولی ظاهری خود با پیشوندهای “p”، “pp”، ”gp“ و ”Pr“ که به‌ترتیب مخفف پروتئین، فسفوپروتئین، گلیکوپروتئین و پیش‌ساز هستند، نام‌گذاری می‌شدند. (August و همکاران 1974).

 

 

 

 

تأثیر رتروویروس بر سیستم ایمنی

تعداد زیادی از رتروویروس‌ها سلول‌هایی را که واسطه پاسخ ایمنی هستند، آلوده می‌کنند و زیرمجموعه‌ای از این عوامل، توانایی سیستم را برای عملکرد طبیعی فلج می‌کند. اگرچه برخی از این اثرات تقریباً 40 سال پیش کشف شدند، تا زمانی که پیامدهای مخرب عفونت HIV روشن شدند، توجه کمی به این موضوع جلب شد.

 

کدام ویروس‌ها رتروویروس هستند؟

رترو ویروس‌ها خانواده‌ای از ویروس‌ها هستند که بر اساس نحوه ساختار و نحوه تکثیرشان در میزبان دسته‌بندی می‌شوند. علاوه‌بر ویروس نقص ایمنی انسانی (HIV) که باعث ایدز می‌شود، دو رترو ویروس دیگر نیز وجود دارند که می‌توانند موجب بیماری انسان شوند.

 

یکی از آن‌ها ویروس لنفوتروپیک T انسانی نوع 1 (HTLV I) و دیگری ویروس لنفوتروپیک T انسانی نوع 2 (HTLV II) نام دارد. هر دوی این ویروس‌ها از طریق تماس جنسی، قرارگرفتن در معرض خون یا بافت آلوده یا در طول بارداری یا زایمان از یک فرد آلوده به فرزندش منتقل می‌شوند.

 

 

 

تفاوت بین یک ویروس و یک رتروویروس چیست؟

رترو ویروس‌ها با سایر ویروس‌ها از این جهت متفاوت هستند که هر ویریون حاوی دو نسخه کامل از ژنوم RNA تک‌رشته‌ای است. تصور می‌شود که رترو ویروس‌ها دو RNA ژنومی را برای افزایش احتمال سنتز موفقیت‌آمیز DNA بسته‌بندی می‌کنند. اگر یکی از دو RNA شکسته شود، (Reverse Transcriptase) RT می‌تواند الگوها را تغییر داده و RNA بسته‌بندی‌شده را کپی کند، در نتیجه اجازه سنتز DNA را از طریق محل آسیب می‌دهد (Coffin 1979).

 

اعتقاد بر این است که تنها یک DNA تک در یک ذره رتروویروسی عفونی تشکیل می‌شود. از این رو، رترو ویروس‌ها در معنای معمول واقعاً دیپلوئید نیستند: هر موقعیت مشخصی در DNA فرزند، حاوی اطلاعات ژنتیکی تنها از یکی از دو RNA والدینی است (Panganiban و Fiore 1988؛ Hu و Temin a1990؛  Jonesو همکاران 1994). با وجود این، ماهیت شبه دیپلوئید ژنوم رتروویروسی پیامدهای مهمی برای تولید تنوع در رترو ویروس‌ها دارد.

 

چه چیزی رتروویروس را منحصربه‌فرد می‌کند؟

 

رترو ویروس‌ ها یک خانواده گسترده و متنوع را با ویژگی‌های منحصربه‌فرد تشکیل می‌دهند. آن‌ها تنها ویروس‌هایی هستند که دارای ژنوم دیپلوئید، یعنی دو مولکول یکسان RNA هستند. ذره ویروسی حاوی RNA تک‌رشته‌ای است، اما زمانی که سلول را آلوده می‌کند، RNA به DNA دورشته‌ای تبدیل می‌شود.

 

نویسنده: ملیکا تیزکار

 

در نوشتن این محتوا، از مطالب سایت‌های زیر استفاده شد که در صورت تمایل می‌توانید به آنها مراجعه کنید.

سایت معروف NCBI 

منبع دوم

منبع سوم