Վիրուսները և դրանց փոխազդեցությունը հյուրընկալող բջիջների հետ
Վիրուսները ամենահետաքրքիր և դժվար հասկանալի կենսաբանական էակներից են։ Դրանք չեն կարող ինքնուրույն գոյատևել և բազմանալ, ինչպես մանրէները կամ սնկերը, և ամբողջությամբ հույսը դնում են հյուրընկալող բջիջների վրա։ Մի կողմից, վիրուսները համարվում են «պարզ», բաղկացած են միայն գենետիկական նյութից և պաշտպանիչ թաղանթից։ Սակայն, մյուս կողմից, դրանք չափազանց «խելացի» են, օգտագործելով հյուրընկալող բջջի կենսաբանական մեխանիզմները վերարտադրվելու համար։ Վիրուսների և հյուրընկալող բջիջների փոխազդեցության հասկացումը վիրուսաբանության, պատվաստանյութերի մշակման և հակավիրուսային թերապիայի բանալին է։
Վիրուսների հիմնական կառուցվածքը և դրանց կենսաբանական նշանակությունը
Ընդհանուր առմամբ, վիրուսները կազմված են գենետիկական նյութից՝ ԴՆԹ-ի կամ ՌՆԹ-ի տեսքով (հազվադեպ՝ երկուսն էլ), որոնք պարփակված են կապսիդի մեջ (պաշտպանիչ սպիտակուց): Որոշ վիրուսներ ունեն թաղանթ, որը բաղկացած է տեր բջջի թաղանթից ստացված լիպիդային շերտից, որը սովորաբար հագեցած է մակերեսային սպիտակուցներով (փայծաղիկներով), որոնք գործառույթ ունեն թիրախային բջջային ընկալիչները ճանաչելու համար: Այս կառուցվածքը որոշում է, թե ինչպես է վիրուսը մտնում բջիջներ, բջիջների տեսակները, որոնք այն կարող է վարակել (տրոպիկ) և նրա ունակությունը՝ խուսափելու իմունային համակարգից:
ԴՆԹ և ՌՆԹ վիրուսների միջև եղած էական տարբերությունները նույնպես ազդում են վարակի դինամիկայի վրա: ՌՆԹ վիրուսները հակված են ավելի արագ մուտացիայի ենթարկվելու, քանի որ ՌՆԹ վերարտադրող ֆերմենտները սովորաբար չունեն սխալների ուղղման (սրբագրման) մեխանիզմներ: Արդյունքում, ՌՆԹ վիրուսները հաճախ ավելի արագ են արտադրում նոր տարբերակներ, որոնք կարող են փոխել դրանց վարակիչությունը կամ խուսափել հակամարմիններից:
Սկզբնական փուլ՝ կցորդում և ընկալիչի ճանաչում
Վիրուսի և հյուրընկալող բջջի փոխազդեցությունը սկսվում է, երբ վիրուսը գտնում է համապատասխան բջիջ։ Այս գործընթացը կոչվում է կցում, որը տեղի է ունենում, երբ վիրուսային սպիտակուցները կապվում են բջջի մակերեսին գտնվող հատուկ ընկալիչների հետ։ Այս ընկալիչները կարող են լինել սպիտակուցներ, գլիկոպրոտեիններ կամ այլ մոլեկուլներ, ինչպիսին է հեպարանի սուլֆատը։ Այս կապման յուրահատկությունը որոշում է, թե ինչու է վիրուսը վարակում միայն որոշակի հյուսվածքների տեսակներ։ Օրինակ, այն վիրուսները, որոնց ընկալիչները գտնվում են միայն շնչառական ուղիների էպիթելային բջիջներում, ավելի հավանական է, որ շնչառական հիվանդություններ առաջացնեն։
Սակայն, կպչունությունը հաջող վարակի միակ որոշիչը չէ: Շատ վիրուսներ նաև պահանջում են համաընկալիչներ կամ լրացուցիչ գործոններ բջջի մակերեսին՝ ներթափանցումը սկսելու համար: Սա այն պատճառներից մեկն է, թե ինչու որոշ անհատներ կամ տեսակներ ավելի զգայուն են որոշակի վիրուսների նկատմամբ, քան մյուսները:
Մուտք բջիջ՝ թաղանթի միաձուլում և էնդոցիտոզ
Կպչելուց հետո վիրուսը պետք է իր գենետիկական նյութը ներմուծի բջջի մեջ։ Վիրուսի ներթափանցումը սովորաբար տեղի է ունենում երկու հիմնական ուղիով։ Առաջինը թաղանթային միաձուլումն է, որը տեղի է ունենում թաղանթապատ վիրուսների մոտ, երբ վիրուսային թաղանթը միաձուլվում է տեր բջջի թաղանթի հետ։ Սա թույլ է տալիս կապսիդին կամ գենետիկական նյութին մտնել ցիտոպլազմա։
Երկրորդը էնդոցիտոզն է, երբ բջիջը «կլանում է» վիրուսը՝ ձևավորելով էնդոսոմային վեզիկուլ։ Այնուհետև վիրուսը պետք է դուրս գա էնդոսոմից, նախքան բջջային գործընթացներով ոչնչանալը։ Որոշ վիրուսներ օգտագործում են էնդոսոմի pH-ի փոփոխությունները վիրուսային սպիտակուցների կոնֆորմացիոն փոփոխություններ առաջացնելու համար, որոնք այնուհետև միաձուլվում են էնդոսոմային թաղանթի հետ և արտազատում վիրուսային գենոմը։
Այս երկու ուղիները ցույց են տալիս, որ վիրուսը պարզապես չի «թափանցում» բջիջ, այլ խաբում կամ շահագործում է բջջի նորմալ մեխանիզմները՝ ներս մտնելու համար։
Պատի հեռացում. կապսիդի բացում և գենոմի ազատում
Երբ վիրուսը հայտնվում է բջջի ներսում, տեղի է ունենում պատյանի ապամոնտաժում, որը կապսիդի արտազատումն է՝ վիրուսային գենոմն արտազատելու համար: Այս քայլը կարևոր է, քանի որ գենոմը պետք է հասանելի լինի բջջային ֆերմենտների կամ վիրուսի սեփական ֆերմենտների համար: Պատյանի ապամոնտաժումը հաճախ կախված է բջջային ներքին պայմաններից, ինչպիսիք են pH-ը, պրոտեազային ֆերմենտները կամ բջջային սպիտակուցների հետ փոխազդեցությունները: Եթե պատյանի ապամոնտաժումը ձախողվում է, վարակի ցիկլը դադարեցվում է:
Հետաքրքիր է, որ մշակվել են մի քանի հակավիրուսային դեղամիջոցներ, որոնք ուղղված են այս փուլին։ Կանխելով պատվածքի ապամոնտաժումը, վիրուսը մնում է «կողպված» կապսիդի ներսում՝ կանխելով դրա բազմացումը։
Գեների վերարտադրություն և արտահայտություն. բջջի մեխանիզմների ստանձնում
Հաջորդ փուլը գենոմի վերարտադրությունն է և վիրուսային սպիտակուցի արտադրությունը։ Այստեղ է, որ վիրուսն իրականում շահագործում է հյուրընկալող բջիջը։ Բջիջներն ունեն ռիբոսոմներ՝ ՌՆԹ-ն սպիտակուցների վերածելու համար, նուկլեոտիդներ՝ ԴՆԹ/ՌՆԹ կառուցելու համար, և էներգիա (ԱՏՖ)՝ կենսասինթեզը խթանելու համար։ Վիրուսները զուրկ են այս ռեսուրսներից, ուստի նրանք ուղղորդում են բջիջը՝ վիրուսային բաղադրիչների արտադրության առաջնահերթությունը տալու համար։
ԴՆԹ վիրուսները սովորաբար բազմանում են բջջի կորիզում, քանի որ այն պարունակում է ԴՆԹ-ի բազմացման համար անհրաժեշտ ֆերմենտներ և գործոններ: Մինչդեռ շատ ՌՆԹ վիրուսներ բազմանում են ցիտոպլազմայում, դրանք հաճախ կրում կամ կոդավորում են ՌՆԹ-կախյալ ՌՆԹ պոլիմերազ ֆերմենտը: Որոշ վիրուսներ, մասնավորապես՝ ռետրովիրուսները, ունեն յուրահատուկ ռազմավարություն. նրանք ՌՆԹ-ն վերածում են ԴՆԹ-ի հակադարձ տրանսկրիպտազ ֆերմենտի միջոցով, այնուհետև ինտեգրում են վիրուսային ԴՆԹ-ն տիրոջ գենոմի մեջ: Այս ինտեգրումը թույլ է տալիս ունենալ թաքնված վարակներ, որոնք դժվար է վերացնել:
Վիրուսային գերիշխանության արդյունքում բջիջները հաճախ ենթարկվում են խորը փոփոխությունների. սպիտակուցի նորմալ արտադրությունը նվազում է, նյութափոխանակության ուղիները փոխվում են, և բջջային ցիկլի կառավարման համակարգերը կարող են խաթարվել: Որոշ դեպքերում այս փոփոխությունները նպաստում են բջջի քաղցկեղի վերածվելուն, ինչպես դա տեղի է ունենում որոշակի վիրուսների դեպքում, որոնք խաթարում են բջիջների աճի կարգավորումը:
Վիրուսի կուտակում և հասունացում
Վիրուսային բաղադրիչների՝ գենոմի, կապսիդի և օժանդակ սպիտակուցների արտադրությունից հետո հաջորդ փուլը հավաքումն է։ Այս բաղադրիչները հավաքվում են նոր վիրիոնների մեջ։ Այս գործընթացը միշտ չէ, որ ինքնաբուխ է. որոշ վիրուսներ պահանջում են հավաքման հատուկ հաջորդականություններ, «շապերոն» սպիտակուցների օգնություն կամ բջջի ներսում մասնագիտացված տեղանքներ, որոնք կոչվում են վիրուսային գործարաններ։
Որոշ վիրուսներ նույնպես ենթարկվում են հասունացման, որը կառուցվածքային փոփոխություն է, որը վիրիոնը դարձնում է վարակիչ։ Հասունացման բացակայության դեպքում վիրուսային մասնիկները կարող են ձևավորվել, բայց չեն կարող վարակել այլ բջիջներ։
Արտազատում. լիզիս կամ բողբոջում
Նոր վիրիոնները պետք է դուրս գան բջջից՝ այլ բջիջներ վարակելու համար։ Դա անելու երկու հիմնական եղանակ կա։ Ոչ թաղանթավորված վիրուսները հաճախ դուրս են գալիս լիզիսի միջոցով, որի ժամանակ բջիջը պայթում և մահանում է։ Սա սովորաբար ավելի զգալի հյուսվածքային վնաս է առաջացնում և բորբոքում է առաջացնում։
Թաղանթով վիրուսները հաճախ դուրս են գալիս բողբոջման միջոցով, այսինքն՝ երբ դրանք դուրս են գալիս բջջային թաղանթից և զբաղեցնում են թաղանթի մի մասը՝ որպես թաղանթ։ Բողբոջման գործընթացը միշտ չէ, որ անմիջապես սպանում է բջիջը, բայց կարող է թուլացնել այն և փոխել հյուսվածքի գործառույթը։ Ավելին, քանի որ թաղանթը ծագում է հյուրընկալող բջջից, վիրուսը կարող է մասամբ «քողարկել» իրեն իմունային համակարգից։
Հյուրընկալող բջիջների արձագանքները. պաշտպանությունը և դրանց հետևանքները
Հյուրընկալող բջիջները պասիվ չեն։ Վարակվելուց հետո դրանք ունեն բնածին իմունային զգայարանային համակարգ, որը ճանաչում է վիրուսի ստորագրության օրինաչափությունները, ինչպիսիք են երկկողմանի ՌՆԹ-ն։ Այնուհետև բջիջները արտադրում են ինտերֆերոն և այլ ազդանշանային մոլեկուլներ՝ հարևան բջիջներին զգուշացնելու և իմունային պատասխանը ակտիվացնելու համար։
Սակայն վիրուսները զարգացրել են տարբեր եղանակներ՝ այս պաշտպանությունից խուսափելու համար։ Որոշ վիրուսներ կանխում են ինտերֆերոնի արտադրությունը, արգելափակում են անտիգենի ներկայացումը կամ թաքցնում են իրենց գենետիկական նյութը թաղանթային կառուցվածքների ներսում։ Մյուսները կանխում են ապոպտոզը (ծրագրավորված բջջային մահ)՝ բջիջները բավականաչափ երկար կենդանի պահելու համար՝ բազմաթիվ վիրիոններ արտադրելու համար։
Այս «հարձակման և պաշտպանության» փոխազդեցությունը որոշում է, թե արդյոք վարակը արագ կմաքրվի, կդառնա քրոնիկ, թե կզարգանա՝ վերածվելով ծանր հիվանդության։
Վիրուս-տեր փոխազդեցությունների հասկանալու կլինիկական ազդեցությունը և կարևորությունը
Առողջության տեսանկյունից, վիրուսների և տեր բջիջների քայլ առ քայլ փոխազդեցության ըմբռնումը օգնում է գիտնականներին բացահայտել դրանց թույլ կողմերը: Պատվաստանյութերը սովորաբար նախատեսված են վիրուսի կպչումը կամ ներթափանցումը կանխելու համար՝ մակերեսային սպիտակուցները թիրախավորող չեզոքացնող հակամարմիններ արտադրելու միջոցով: Մյուս կողմից, հակավիրուսային դեղամիջոցները կարող են թիրախավորել վիրուսի վերարտադրության, պատյանի ապամոնտաժման, հասունացման կամ արտազատման մեջ ներգրավված ֆերմենտները:
Ավելին, վիրուսների հետազոտությունները լայն օգուտներ են տվել կենսաբանությանը: Մոլեկուլային գենետիկայի շատ կարևոր հասկացություններ բխում են վիրուսների ուսումնասիրությունից, ներառյալ տրանսկրիպցիայի, թարգմանության և գեների կարգավորման մեխանիզմները:
Penutup
Վիրուսները պարտադիր ներբջջային մակաբույծներ են, որոնք կախված են հյուրընկալող բջիջներից գոյատևման և բազմացման համար: Նրանց փոխազդեցությունները հյուրընկալող բջիջների հետ ներառում են կպչունություն, մուտք, պատյանի հանում, բազմացում, հավաքում և արտազատում: Յուրաքանչյուր փուլում «պարան քաշքշուկ» է տեղի ունենում վիրուսի՝ բջջի մեխանիզմը գրավելու ռազմավարության և հյուրընկալող բջջի՝ իրեն պաշտպանելու ջանքերի միջև: Այս փոխազդեցությունները խորությամբ հասկանալով՝ մենք կարող ենք մշակել ավելի արդյունավետ կանխարգելման և բուժման ռազմավարություններ, միաժամանակ ընդլայնելով մեր պատկերացումները այն մասին, թե ինչպես է կյանքը գործում բջջային մակարդակում:
