كتب structure and genome

فيروس الإيدز مختلف في البنية عن بقية الفيروسات الراجعة، فهو كروي الشكل تقريبا وقطره حوالي 120 نانومتر، أصغر بحوالي 60 مرة من خلية الدم الحمراء. يتكون الفيروس من نسختي سلسلة رنا مفردة موجبة الاتجاه تشفران جينات الفيروس التسعة وهما محاطتين بقفيصة مخروطية تتكون من ألفي نسخة من البروتين الفيروسي P24. سلسلة الرنا المفردة مرتبطة بإحكام مع بروتينات القفيصة المنواة P7، والإنزيمات المطلوبة لنسخ ودمج وتجميع الفيروسات الجديدة مثل الناسخ العكسي، البروتيازات، الريبونوكليازات والدامج. يحيط مطرس مكون من البروتين الفيروسي p17 بالقفيصة لضمان سلامة الفيروس.

المطرس بدوره محاط بغلاف فيروسي مكون من ليبيد ثنائي الطبقة مأخوذٍ من الغشاء البلازمي الخاص بالخلية المضيفة البشرية حين يتشكل جسيم الفيروس الجديد ويتبرعم منها. يحتوي الغلاف الفيروسي على بروتينات من الخلية المضيفة ونسخا قليلة نسبيا من بروتين غلاف فيروس الإيدز، الذي يتكون من قبعة مكونة من ثلاث جزيئات تعرف بالبروتين السكري 120 (gp 120) وجذع يتكون من ثلاث جزيئات من البروتين السكري gp41 يعمل على إرساء هذه البنية في الغلاف الفيروسي. يسمح بروتين الغلاف الفيروسي المشفَّر بواسطة جين فيروس الإيدز Env للفيروس بالارتباط بالخلية الهدف ودمج الغلاف الفيروسي مع الغشاء البلازمي للخلية وتحرير المحتوى الفيروسي داخل الخلية والشروع في دورة التكاثر والإعداء.

لكونه البروتين الفيروسي الوحيد على سطح الفيروس، بروتين الغلاف هدف رئيسي لمجهودات تطوير لقاح لفيروس الإيدز. أزيد من نصف كتلة حسكة الغلاف الثلاثية هي غليكانات مرتبطة بالنيتروجين. كثافة الغليكانات عالية لأنها تقي البروتين الموجود أسفلها من تحييده بواسطة الأجسام المضادة، وهو أحد أكثر الجزيئات المعروفة غلكزةً والكثافة عالية لدرجة تمنع عملية النضوج العادية للغليكانات أثناء التخلق في الشبكة الإندوبلازمية وجهاز غولجي. معظم الغليكانات نتيجة لذلك هي غليكانات متوقفة غير ناضجة غنية بالمانوز لا تتواجد عادة في البروتينات السكرية البشرية التي تُفرز أو الموجودة على سطح الخلية. المعالجة غير الاعتيادية والكثافة العالية تعني أن تقريبا جميع الأجسام المضادة التي تم تحديدها (من مجموعة جزئية من المرضى المصابيين بالفيروس منذ شهور أو سنوات) ترتبط بغليكان الغلاف هذه أو تتأقلم لتتكيف معها.

تم تحديد البنية الجزيئية للحسكة الفيروسية بواسطة علم البلورات السيني والمجهرية فائقة البرودة. هذه التقدمات في البيولوجيا البنيوية كانت ممكنة بفضل تطوير نسخ مستقرة مأشوبة من الحسكة الفيروسية عبر إضافة رابطة ثنائي كبريتيد بين الوحدات وطفرة من إيزوليوسين إلى برولين (تبديل جذري لحمض أميني) في البروتين السكري gp41. نسخ الحسكة المطورة هذه المسماة الـSOSIP ثلاثي القسمات لا تحاكي الخصائص المستضدية للحسكة الفيروسية الطبيعية وحسب، بل تحتوي تقريبا على نفس كمية الغليكانات كما هو الحال في الفيروس الطبيعي. الحسكات الفيروسية المأشوبة ثلاثية القسمات هي مرشحات لقاحات واعدة لأنها تُظهر حاتمات غير مسببة للتحييد أقل من البروتين السكري المأشوب أحادي القسمات gp120، الذي يعمل على كبت استهداف الجهاز المناعي للحاتمات.

يتكون جينوم الرنا على الأقل من سبع معالم بنيوية هي (LTR وTAR وRRE وPE وSLIP وCRS وINS) وتسع جينات (gag وpol وenv وtat وrev وnef وvif وvpr وvpu وأحيانا جين عاشر tev وهو اندماج للجينات tat وenv وrev) تشفر 19 بروتينا. تحتوي ثلاثة من هذه الجينات -gag وpol وenv- على المعلومات المطلوبة لتخليق البروتينات البنيوية لبناء فيروسات جديدة. على سبيل المثال يشفِّر الجين env بروتينا يسمى gp160 يُقص بواسطة بروتياز خلوي لإنتاج بروتيني gp120 وgp41. الجينات الستة الباقية: tat وrev وnef وvif وvpr وvpu (أو vpx في حالة فيروس الإيدز-2) هي جينات تنظيمية تنتج بروتينات تتحكم في قدرة فيروس الإيدز على إصابة الخلايا وإنشاء نسخ جديدة من الفيروس (التضاعف) أو إحداث المرض.

بروتينَيْ tat‏ (p16 وp14) هما منشطان-مفروق نسخيان لمحفز LTR ويعملان عبر الارتباط بعنصر الرنا TAR . يمكن أن يُعالَج TAR إلى جزيئات رنا ميكروي تقوم بتنظيم جينَيْ الاستماتة ERCC1 وIER3. بروتين Rev‏ (p19) له دور كذلك في تمكيك (نقل وحماية) جزيئات الرنا من النواة والسيتوبلازم عبر الارتباط بعنصر الرنا RRE. يمنع بروتين vif‏ (p23) عمل APOBEC3G (وهو بروتين خلوي يقوم بنزع أمين السيتيدين وتحويله إلى يوريدين في سلسلة الدنا المفردة الفيروسية و/أو التدخل في عمل الناسخ العكسي). يوقف بروتين Vpr‏ (p14) انقسام الخلية في نقطة التحقق M-G2. بروتين nef ‏ (p27) ينظم بالإنقاص بروتين CD4 (المستقبل الرئيسي للفيروس)، وكذلك القسم 1 والقسم 2 من معقد التوافق النسيجي الكبير.

يتآثر بروتين Nef كذلك مع نطاق SH3. بروتين vpu ‏ (p16) يؤثر على على تحرير الفيروسات الجديدة من الخلايا المصابة. تسمى نهايتا كل سلسلة من رنا فيروس الإيدز بالتكرار الطرفي الطويل (LTR)، وتعمل مناطقٌ في التكرار الطرفي الطويل كمفاتيح تحويل للتحكم في إنتاج الفيروسات الجديدة ويمكن أن تُثارَ بواسطة بروتينات من الفيروس أو من الخلية المضيفة. عنصر Psi له دور في تجميع الجينوم الفيروسي ويتم تنظيمه بواسطة بروتينات gag وrev. عنصر SLIP ‏(TTTTTT) له دور في انزياح الإطار في إطار القراءة gag-pol المطلوب لإنتاج بروتين pol وظيفي.