مرگ در پوشش پروتئین؛ درون ویروس کرونای جدید چه خبر است؟

طی نزدیک به ۱۳۰ سالی که از کشف ویروس سپری شده احتمالا ساده و در عین حال گویاترین تعریف از این موجودات را زیست شناس برنده نوبل یعنی «پیتر مداوار» ارائه کرده است: «ویروس خبری بد است که در پروتئین کادو پیچ شده.»

کد خبر: ۶۱۹۶۱

تاریخ: ۱۷ فروردين ۱۳۹۹ - ۰۹:۲۴

اقتصاد۲۴ - این خبر بد بارها و بارها در تاریخ برای ما تکرار شده و آخرین بار هم همین سه ماه قبل یک بار دیگر زنگ خطر آن نواخته شد. ویروس کرونای جدید یا SARS-CoV-2 طی همین مدت کوتاه با آلوده کردن یک میلیون نفر دانشمندان را به تکاپو انداخته تا هرچه سریعتر آنرا کاملا تجزیه و تحلیل کرده و مقدمات ساخت دارو و واکسن کووید-۱۹ را فراهم سازند.

بیشتر بخوانید:کدام آزمون‌ها بخاطر کرونا لغو شد؟

رشته ای از RNA

ویروس برای تکثیر و تسخیر بدن میزبان باید سلول های زنده را به کنترل خود درآورد. زمانی که ویروس کرونا سلول مناسب را پیدا می کند، RNA خود که شامل تمام ژنوم آن می شود را به سلول تزریق می کند.

ژنوم SARS-CoV-2 کمتر از ۳۰ هزار حرف طول دارد، در حالی که این میزبان برای انسان نزدیک به ۳ میلیارد حرف است. دانشمندان در ژن ها اطلاعات ۲۹ پروتئین را شناسایی کرده اند که وظایف مختلفی از ساخت کپی ویروس تا سرکوب واکنش سیستم ایمنی را بر عهده دارند.

نخستین توالی حروف RNA بدین ترتیب است:

این توالی یک مکانیزم پیچیده درون سلول تسخیر شده را به بازخوانی حروف a, c, g و u در RNA و ترجمه آنها به پروتئین های ویروس کرونا وادار می کند. این حروف نشانگر بلوک ها یا بازهای آدنین (A)، سیتوزین (C)، تیمین (T) و گوآنین (G) هستند که درRNA یا مولکول ریبوکلئیک اسید بکار می روند.

برای آشنایی با ژنوم SARS-CoV-2، پروتئین های رمزنگاری شده توسط آن و هرچه که درون ویروس کرونا جریان دارد، با ما همراه باشید.

ORF1ab: زنجیره ای از پروتئین ها

نخستین پروتئین ویروسی که در سلول عفونی ساخته می شوند زنجیره ای از ۱۶ پروتئین متصل به یکدیگر است. دو واحد از پروتئین ها مثل قیچی ارتباط بین پروتئین های مختلف را قطع کرده و آنها را برای انجام ماموریت آزاد می کنند.

تحقیقات مفصلی که قبلا روی کرونا ویروس های دیگر صورت گرفته باعث شده محققان درک بالایی از فعالیت پروتئین های SARS-CoV-2 داشته باشند. با این حال برخی از ۲۹ دیگر پروتئین کماکان رازآلود باقی مانده اند و چه بسا وظایف مشخصی نداشته باشند.

NSP1: تخریب سلول

این پروتئین سرعت سلول در تولید پروتئین های اصلی را کاهش داده و آنرا وادار به تولید هرچه بیشتر پروتیین های ویروسی می کند. دیگر وظیفه NSP1 ممانعت از مونتاژ پروتئین های ضد ویروسی است که می تواند کرونا را از پای درآورد.

NSP2: پروتئین رازآلود

دانشمندان در مورد شرح وظایف NSP2 مطمئن نیستند اما پروتئین هایی که به آنها متصل می شود، سرنخ هایی را به دست می دهند. به گفته محققان دو واحد از آنها به حرکت حباب های مملو از مولکول به نام « اندوسوم» در اطراف سلول کمک می کنند.

NSP3: قطع اتصال

NSP3 پروتئین بلندی است که دو وظیفه مهم دارد. اولا دیگر پروتئین های ویروسی را برای انجام وظایفشان آزاد می کند و در ثانی بسیاری از پروتئین های سلول عفونی را جایگزین می کند.

سلول سالم در حالت عادی پروتئین های قدیمی را برای نابودی تگ گذاری می کند اما ویروس کرونا با حذف این تگ ها تعادل پروتئین ها را برهم زده و توانایی سلول برای کاهش ویروس را کاهش می دهد.

NSP4: حباب سازی

در ترکیب با پروتئین های دیگر NSP4 به ایجاد حباب های حاوی مایع درون سلول کمک می کند. درون این حباب ها بخش هایی از کپی ویروس ها ساخته می شود.

NSP5: قیچی پروتئین

این واحد با آزادسازی پروتئین های NSP آنها را روانه اجرای ماموریت هایشان می کند.

NSP6: کارخانه حباب

ساخت حباب های مرگبار درون سلول توسط این پروتئین و در همکاری با NSP3 و NSP4 انجام می شود.

NSP7 و NSP8: کپی برداری

این دو پروتئین در کپی برداری از ژنوم RNA به NSP12 کمک می کنند که درون ویروس های جدید انجام می شود.

NSP9: در قلب سلول

این واحد به درون کانال های کوچک هسته سلول نفوذ می کند که حاوی ژنوم ما هستند. این پروتئین می تواند روی حرکات مولکول در خارج و داخل هسته اثر بگذارد اما هنوز دانشمندان هدف از این فعالیت ها را تشخیص نداده اند.

NSP10: استتار ژنتیکی

سلول های انسان دارای پروتئین های ضد ویروسی هستند که RNA مخرب را یافته و آنرا به اشتراک می گذارند. این پروتئین در همکاری با NSP16 ژن ویروس را استتار کرده و از دید سیستم ایمنی پنهان می کنند.

NSP12: ماشین کپی

این پروتئین حروف ژنتیک را بازسازی کرده و ژنوم ویروس های جدید می سازد. محققان پی برده اند که داروی remdesivir در عملکرد NSP12 کرونا ویروس های دیگر تداخل ایجاد می کند و از اینرو تحقیقاتی را در مورد تاثیر این دارو رو ویروس جدید کلید زده اند که نتایج امیدواری کننده ای را هم در پی داشته است.

زمانی که سلول عفونی RNA را برای NSP12 توالی یابی می کند:

ucagcugaugcacaaucguuuuuaaaca...

خطا روی داده و سپس توالی ادامه پیدا می کند.

توالی دیگر NSP11 است که بخش هایی از همان قطعه RNA را همپوشانی می کند اما هنوز مشخص نیست که این پروتئین کوچک اساسا کاربردی دارد یا خیر.

NSP13: بازگشایی RNA

در حالت عادی RNA ویروس پیچ و تاب خورده است اما دانشمندان احتمال می دهند که NSP13 آنرا از هم باز می کند تا پروتئین های دیگر امکان توالی یابی و ایجاد کپی های جدید از روی آن را داشته باشند.

NSP14: اصلاح گر ویروسی

NSP12 ژنوم ویروس کرونا را تکرار کرده و بعضا حرفی اشتباه را به کپی جدید اضافه می کند. NSP14 این اشتباه را حذف می کند تا امکان اضافه کردن حرف درست فراهم شود.

NSP15: پاکسازی

به باور محققان این پروتئین RNA ویروس باقی مانده را پاکسازی می کنند تا از چشم سامانه دفاعی ویروس عفونی پنهان بماند.

NSP16: اختفای بیشتر

NSP16 در زمینه اختفای ژن های ویروس از دید مهاجمان با مسئول اصلی این بخش یعنی NSP10 همکاری می کند.

پروتئین اسپایک: S

اسپایک یکی از چهار پروتئین ساختاری S, M, E و N است که لایه خارجی ویروس های کرونا را شکل داده و از RNA درون آن حفاظت می کنند. پروتئین های ساختاری به مونتاژ و آزادسازی کپی های جدید ویروس هم کمک می کنند.

پروتئین های S با تقسیم بندی خود در سه گروه به تشکیل برجستگی های روی سطح ویروس منجر می شوند. در واقع نام ویروس های کرونا هم از روی همین برجستگی های تاج مانند الهام گرفته شده است.

بخشی از این تاج ها قابلیت ارتجاع و چسبیدن به پروتئینی به نام ACE2 (بخش زرد تصویر زیر) را دارند. ACE2 در برخی از سلولهای خاص مسیر تنفسی انسان وجود داشته و توسط کرونا تسخیر می شود.

ژن پروتئین اسپایک در ویروس SARS-CoV-2 قطعه ای ۱۲ حرفی را درج می کند (ccucggcgggca). این جهش به اسپایک اجازه می دهد به شکلی محکم به سلول انسان متصل شود. محققان در حال توسعه واکسن هایی هستند مانع چسبیدن پروتئین های اسپایک به سلول های ما می شود.

ORF3a: اساتید فرار

ژنوم SARS-CoV-2 گروه های از پروتئین های موسوم به ابزارهای جانبی را هم کدگذاری می کند که کاربردشان تغییر محیط درونی سلول برای تسهیل شرایط تکثیر ویروس است.

پروتئین ORF3a حفره ای را در غشای سلول ایجاد کرده و به آزادسازی سلول های جدید کمک می کند. این پروتئین همچنین در ایجاد التهاب هم نقش دارد که یکی از خطرناک ترین عوارض جانبی کووید-۱۹ محسوب شده و در مراحل پیشرفته حتی می تواند جان بیمار را به خطر اندازد.

E : پروتئین غلاف

پروتئین غلافی است که به تشکیل حباب روغنی ویروس کمک کرده و نقشی ساختاری بر عهده دارد. این پروتئین احتمالا به پروتئین هایی که در خاموش و روشن کردن ژن های ما کمک می کنند هم خود را چفت می کنند. دانشمندان احتمال می دهند که الگوهای ژنی در اثر دخالت پروتئین E تغییر می کنند.

M: پروتئین غشا

یک پروتئین ساختاری دیگر است که بخشی از پوشش بیرونی ویروس را شکل می دهد.

ORF6: بلاک کننده سیگنال

این پروتئین سیگنال های هشداری که از سوی سلول عفونی به سیستم ایمنی ارسال می شود را بلاک می کند. این واحد همچنین مانع فعالیت پروتئین هایی می شود که از سوی سلول برای مبارزه با ویروس گسیل می شوند.

ORF7a: آزاد کننده ویروس

زمانی که ویروس های جدید در پی فرار هستند سلول می تواند آنها را با پروتئینی به نام تترین به دام اندازد. محققان بر این باورند که ORF7a منبع تامین تترین سلول را کاهش داده و توان آن برای جلوگیری از فرار ویروس را مختل می کند.

دیگر نکته جالب این است که پروتئین قادر به وادار کردن سلول به خودکشی است. همین مساله باعث می شود که کووید-۱۹ به ریه های بیمار آسیب قابل توجهی وارد کند.

ORF8: پروتئین رازآلود

ژن مسئول این پروتئین جانبی به شکل چشمگیری در ویروس SARS-CoV-2 با دیگر ویروس های کرونا تفاوت دارد و به همین خاطر هنوز محققان به نتیجه قطعی در مورد آن نرسیده اند.

N: پروتئین نوکلئوکپسید

پروتئین N از RNA ویروس حراست کرده و آنرا درون سلول پایدار می کند. بسیاری از پروتئین های N در یک اسپیرال بزرگ به هم متصل شده و دور RNA می پیچیند.

ORF9b و ORF9c هم همین قطعه را پوشش می دهند. ORF9b مولکولی کلیدی به نام اینترفرون در دفاع علیه ویروس را بلاک می کند اما ماموریت ORF9c هنوز مشخص نیست.

ORF10: پروتئین راز آلود

وابسته های نزدیک SARS-CoV-2 از ژن این پروتئین کوچک بی بهره اند و به همین خاطر شناسایی عملکرد دقیق آن دشوار است.

آخر خط

ژنوم ویروس کرونا با اسنیپتی از RNA پایان می یابد که ماشین پروتئین سازی سلول را متوقف می کند. این بخش با توالی مکرر aaaaaaaaaaaaa ادامه می یابد.