Sunum: Britt Glaunsinger, California Üniversitesi, Berkeley’de viroloji profesörü ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nde araştırmacı (otomotik çeviridir… Google Translate ve YouTube Machine Translation’a teşekkür…)
Koronavirüsler insan popülasyonunda ve hayvanlarda uzun süredir dolaşan virüslerdir. Yedi insan koronavirüsü biliyoruz.
Bunlar bilinen dört koronavirüs türünden ikisinde bulunur. Alfa koronavirüsler ve beta koronavirüsler. Dolaşımda olan insan koronavirüsü suşları aşağıda kutu içinde gösterilmiştir.
Bunlardan 229E ve OC43 olarak adlandırılanlar uzun zamandır biliniyorlar. Diğer ikisi (NL63 ve HKU1) ise aslında SARS salgından sonra keşfedildi, ancak muhtemelen bunlar da insan popülasyonunda uzun zamandan beri bulunuyorlardı. Soğuk algınlığının (nezlenin) %15’ine bu virüsler neden olur.
Ayrıca, yakın zamanda türler arası (yani zoonotik) bir transfer yoluyla insan popülasyonunda ortaya çıkan üç koronavirüs olduğunu (SARS, MERS ve COVID-19’un nedeni yeni ortaya çıkan SARS-CoV-2) biliyoruz:
Diğer alfa ve beta koronavirüsler gibi bu koronavirüslerinin her birinin yarasalarda bir ortak atasının olduğu düşünülüyor. Bu yönü ile, alfa ve beta koronavirüsler ortak bir atası kuşlarda olduğu düşünülen gama ve delta koronavirüslerden farklıdırlar.
SARS koronavirüsü ve MERS koronavirüsü muhtemelen yaraslardan geldiler, ancak yarasalardan doğrudan insanlara atlamak yerine (zoonotik geçiş), ilk önce bir veya daha fazla ara konakçı aracılığıyla geçiş yaptılar: SARS için bu ara konakçı biri misk kedisi veya küçük kemirgenler (fare gibi) ve MERS için ara konakçı tek hörgüçlü develer olmalı. SARS-CoV-2’de de ara konakçıya ihtiyaç var, virüs muhtemelen yarasadan bu ara konakçılara sıçradı, sonra bu konakçılarda bazı replikasyon turları geçirdi ve bunu yaparken virüs muhtemelen insan popülasyonuna adapte olabilecek mutasyonlar edindi.
Son 20 yılda üç zoonotik sıçrama yaşadık: SARS, MERS ve SARS-CoV-2. SARS, 2002’nin sonlarında ortaya çıkan ve dünya genelinde 8.000’den fazla vaka ve 774 ölüme neden olurken, MERS daha az sayıda vakaya (2521) ve daha çok sayıda ölümle (866) neden oldu. SARS’ın %11 vaka ölüm oranı (İng. case fatality rate, CFR) ve SARS-CoV-2’nin yaklaşık %0.5 olan vaka ölüm oranı (CFR)’nın aksine, MERS yaklaşık %34’lük CFR ile en yüksek ölüm oranı ile en ölümcülü oldu.
Şimdi, son 3 yıldır büyük bir pandemiye sebep olan başbelası SARS-CoV-2’nin hücrelere nasıl girip çoğaldığının moleküler biyolojisi üzerinde derinlemesine bir bakış yapalım.
Önce, virüsün Spike proteini ve konakçı reseptörleri ile etkileşimi yoluyla hücrelere nasıl girebildiğini tartışacağız: virüs bu genomu nasıl çoğaltıyor ve viral genleri nasıl ifade ediyor?
Burada koronavirüs biyolojisinin bazı çok sıra dışı ve ilginç özellikleri var. Daha sonra enfekte bir hücrede meydana gelen bazı dikkate değer biyolojik değişikliklerden bahsedeceğiz. Virüs, hücrelerimize kendi genomunu aktardıktan sonra, onu nasıl replike ediyor ve genlerini ifade ediyor. Bu bağlamda, membranları (zar), koronavirüs replikasyonu ve transkripsiyon komplekslerini içeren kısım olan virüsün hücre içindeki göz alıcı biyolojisini ele alacağız. Son olarak da bağışıklık sistemi ve patogenez konusuna kısaca değineceğiz.
Viral partiküllerin yapısı ve hücreye giriş ile başlayalım….
Koronavirüs partiküllerinin morfolojik yapılarını az çok biliyoruz. Bu yapılar kriyo (soğuk)-elektron mikroskopi ile bakıldılar. Bu virüsler, büyük (yaklaşık 30.000 nükleotid), pozitif zincir (anlamlı) bir RNA genomuna sahiptir. Bu, şu analam gelir: koronavirüslerin genetik materyali yani mRNA’sı hücreye girer girmez hücredeki ribozomlar tarafından doğrudan okunabilir ve viral proteinler üretilebilir. Ayrıca da, bu mRNA daha sonra virüsün kendi enzimleri ile (daha sonra göreceğimiz gibi RNA bağımlı RNA polimerazın (RdRp) da içinde bulunduğu farklı birkaç viral proteinden oluşan replikaz kompleksi) yeni mRNA’ların üretildiğini göreceğiz.
Genom, yani mRNA, nükleokapsid proteini (kahverengi) adı verilen bir proteinle kaplanmıştır ve bu mRNA ve nükleokapsid sarmalı, konakçı hücreden türetilen bir lipit zarfın içinde yerleştirilmiştir. Dolaysı ile bu bir zarflı (giyinik) virüstür (bir de adenovirüsler gibi “çıplak” virüsler vardır, ancak buradaki konumuz bu değil). Yukarıdaki genel çizimde mavi ile gösterilen Spike proteini olup koronavirüse adını veren proteindir. Çünkü, bu protein virüse, taç ya da güneşin koronasına benzer bir morfoloji kazandırır ve viral giriş için kritik öneme sahiptir. Ayrıca, virüs partikülünün en bol bulunan proteini, matriks (kırmızı) adı verilen bir transmembran (membran geçişli) protein olup C-terminal domeyni ile nükleokapsidi membrana sabitlemede rolü vardır. Bunun muhtamalen virüsün morfogenetik yaşam döngüsünde önemli işlevi bulunmaktadır. Envelope (zarf) proteini adı verilen bir başka az bulunan membran proteininin de viral partiküllerin bütünlüğünde rolü bulunmaktadır.
Spike proteini hakkında biraz daha fazla bilgi verirsek…
Koronavirüsün kriyo-elektron mikroskopi yapısından elede edilen veriler, bu proteinin üst üste bindirilmiş iki alt birimden (S1/S2) oluştuğunu gösteriyor. Üstteki kaba kısım S1, alt kısımda zarfa gömülü olan S2 altbirimidir. Aynı yapıda olan tam bir Spike’ın 3 adedi (ki buna homotrimer denir) bir araya gelerek fonksiyonel ve “kapalı” konumda bulunan “prefüzyon” yani hücre ile füzyon öncesi “inaktif” konformasyonda bulunuyor. Alt tarafı (yani S2), hücre ile kaynaşmada (füzyon) rol alır ve nispeten değişmez (korunmuş) bir yapısı vardır. Bu bölge virüsün zarfı ile hücrenin zarının (membran) kaynaşmasını teşvik ederek, virüsün genomunun (mRNA) hücreye aktarılmasında yardımcı olur. Üst tarafı ise (yani S1), hücrelerimizde uygun reseptörü (ACE-2) bulunca bağlanan reseptör bağlanma domeyni (RBD) içerir ve oldukça değişebilen (mutasyona uğrayabilen) bir yapıya sahiptir. Bu bölge aynı zamanda piyasadaki tüm aşıların da hedefidir. Spike proteinini adeta bir “anahtar” gibi düşününüz. Bu anahtar, ancak kendisine uygun “kilit“i bulduğunda “açık” konuma geçip aktive olur.
İşte bu kilit hücrelerimizin yüzeyinde bulunan ACE-2 reseptörüdür. Bu resptör hem SARS hem de yeni korononavirüs (SARS-CoV-2) için bir kilit görevi görür. Anahtar, yani Spike kilide yani ACE2’ye oturunca, TMPRSS2 ve fürin gibi protezlarımızın (proteinleri kesip işleyen enzimler) da yardımı ile Spike işlenir (kesilir) ve “açık” konumda aktif bir füzyon komplesine dönüşerek, hücre zarımızı ayırır ve virüsün yükü (yani genomu olan mRNA’yı) hücrelerimizdeki boşluğa (sitoplazmaya) tam olarak bilinmeyen bir mekanizma ile boşaltılır.
SARS ile kıysalandığında yeni koronavirüsün bazı ilginç özellikleri vardır. Birincisi, yeni koronavirüsün RBD’de 18 nükleotide denk gelen 6 adet farkli bir amino asit disizi vardır. Anca, buna rağmen, yine de ACE2 reseptörüne yeterince etkili bağlanabilmektedir. İkinci ve belki de en önemli diğer bir fark, yeni koronavirüste polibazik (bazik amino asitelerden oluşan) bir “fürin kesme belgesi“nin bulunmasıdır. Bu bölge şu ana kadar SARS ve SARS-CoV-2’nin içinde bulunduğu herhangi bir Sarbekovirüs ailesi üyesinde belirlenenemiştir.
Fürin kesme bölgesinin vürüslerde bulunması (örneğin, patojenik grip virüslerinde ve MERS’te) onlara yayılm ve patojenite de üstün bir özellik kazandırmaktadır.
Şimdi de virüs mRNA’sını hücreye aktardığında neler olduğuna bakalım… Yani… virüsün replikasyonu ve gen ifadesine…
Yeni koronavirüs genomu (mRNA) üzerinde 14 adet açık okuma çerçevesi (ORF) bulunmaktadır.
ORF: Amino asitlere deşifre edildiğine durdurma (stop) kodonları içermeyen bir DNA veya mRNA molekülünün bir kısmı.
Genomun toplam olarak 30 kadar proteini kodladığı düşünülmektedir. Burada ilginç bir durum var… Bu konularda çalışanlar bilir. İnsanda veya hayvanda birçok mRNA vardır ve her biri bir ORF olup bir protein kodlar. Ancak, virüsün tek mRNA’sından 14 adet ORF olması ve yaklaşık 30 proteini kodlanmsı gerçekten göz alıcı bir durumdur ve muhtemelen insanınkinden çok daha karmaşıktır.
Hücrelerimizdeki gen ifadesi kurallarına göre hareket etmek zorunda olan koronavirüsler için bu durumun üstesinden gelmenin 3 yolu vardır. Yukarıda gördüğünüz gibi genomun büyük bir kısmı tek bir ORF (pp1a/pp1ab) içeriyor. Genomun ribozoma ilk bağlanan ucu olan 5′ ucunda bulunan bu ORF (1-7096 nükleotidler arası), stop kodonları olmayan büyük bir proteini kodlar. Daha sonra göreceğimiz gibi, bu büyük protein proteolitik kesilme (enzimler) ile birçok (burada 14 adet) yapısal olmayan (NSP) proteine dönüştürülür. Bu proteinler ayrıca daha sonra değineceğimiz gibi “programlı ribozom çerçeve kayması olayı” adı verilen olayla da yapılırlar.
Peki, genomun yapısal proteinleri (S, M, E, N) kodlayan 3′ (sol taraftaki) ucundaki genler bu proteinleri nasıl kodlamaktadır? Virüs bunda “kesikli transkripsiyon” adı verilen tamamen farklı bir streteji ile küçük küçük mRNA’lar (subgenomik RNA’lar) üretir.
Tüm bunlar için, virüsün önce genomunu kopyalayacak proteinlere ihtiyaç vardır. Bunun için RdRp (bkz. yukarıda biraz bahsettik) gerekir. Tabi sadece kronavirüsler değil tüm pozitif RNA virüsleri (hepatit C, rinovirüsler, dang virüsü, vs) için bir çeşit RNA bağımlı RNA polimeraza ihtiyaç vardır. Böyle virüslerde mesajcı mRNA (mRNA) pozitif yani anlmalı olduğundan, bu mRNA doğrudan ribozma bağlanabilir ve viral proteinleri üretir. Yeni, mRNA kopyaları (replikasyon) için buna ihtiyaç vardır.
Yukarıda bahsettiğimiz gibi bu büyük poliprotein içinde proteaz işlevi olan proteinler de bulunmaktadır. Ve bu proteazlar dev poliproteini uygun yerlerden keserek bireysel proteinlere dönüştürür.
Yukrıdaki diyagramda da görüleceği üzere, bir poliproteinden birçok farklı protein oluşturmanın dışında bu dev “açık okuma çerçevesi” zamanın bir kısmında, ribozom “programlı ribozom çerçeve atlamsı” un okuması sonucu da bu bireysel proteinler üretilebilir. Bu durdurma, kodonun hemen çevresinde kaygan 7 nükleotidlik (İng. slippery heptanucleotide) bir dizi vardır (şeklin sağ tarafına bakınız). Ribozom bu U UUU AAA dizisi üzerinde hareket ederken ileri geri kayabilir ve stop kodonunu (UAA) bir nükleotid geriden (-1) okuyabilir ve şimdi artık stop kodonu bir normal kodon (UUU) olur ve fenilalanin amino asitini kodlar. Böylece çerçeve kayar ve normalde stop kodonundan sonra gelen AAC (asparagin) artık yeni bir kodun (AAA) olmuştur ve amino asit lizini kodlar. Kaygan dizinin (yani (slippery bölgenin) aşağısında, ribozom, saç tokası gibi bir yapı ile karşılaşır ve duraksar. Bu yapı temelde oldukça kararlı bir RNA yapısıdır ve ribozom oraya geldiğinde duraklar. Bu durum, ribozomun geri kayma şansını artırır ve bahsettiğimiz gibi bir nükleotidi çerçeveden geri kaydırır ve durdurma (stop) kodonu artık stop işareti olarak görev yapmak yerine bir amino asit kodlar. Böylece, ribozom stop kodonu hiç yokmuş gibi mRNA’nın geri kalan kısmını proteine deşifre eder.
Peki, bir poliprotein bahsettiğimiz gibi işlenir, ancak viral genomun 3′ ucunda (sağ tarafta) bulunan bütün bu diğer proteinlerin (yani yapısal ve yardımcı aksesuar proteinlerin) üretimi nasıl sağlanır?
Bunlar, 5′ ucundaki gibi büyük bir ORF’den yapılan poliproteinler değildir. Bu proteinler, “alt genomik RNA’lar” olarak adlandırılanların iç içe geçmiş mRNA’lardan yapılır. Bu RNA’ların hepsinde hem birer 5′ uç hem de 3′ uç vardır. Bunu şöyle düşünün. Örneğin soldaki (3′ ucundaki) ilk gen (turuncu olan) Spike genidir. Spike geni diğer genler gibi ribozoma bağlanmada görev alan bir 5′ uca sahiptir. Ancak, ribozom Spike’ın 5′ ucuna bağlandığı geni proteine deşifre (translasyon) ettiğinde, önündeki (E, M, N ve diğer aksesuar proteinleri de) okuyamaz, yani bunlar translasyon olmayan (UTR) bölgelerdir. Fakat, bu iç içe geçmiş alt genomik RNA’lar‘dan yapılmış 5′ uçlu o kadar çok mRNA var ki, her genin proteine dönüşme şansı az veya çok bulunur. Örneğin 3. genin 5′ ucuna bağlanan ribozom, sadece 3. gene ait proteini kodalayacak ve onun önündeki 4. ve 5. genleri kodlamaycaktır. Benzer şekilde 4. gene bağlanan ribozom, 4. gene ait proteini yapar ancak önündeki 5. gen bir UTR’dır. İlginç olan durum, 3′ uç gibi, 5’ uç da tüm genlerde aynı diziye sahiptir. Bunlar, “Lider veya L dizi” adı verilen ortak bir yapıya sahiptirler. Peki bu 5′ uçtaki dizi nasıl oluyor da tüm genlerin uçlarına kaynaşmış şekilde bulunuyor?:
Bu olay, Transkripsiyon Düzenleyici Diziler (TRS) adı verilen dizileri içerir. Virüs tarafından kodlanan bu genlerin her biri arasındaki kavşakta ve ayrıca genomun 5′ ucunda lider dizinin (kırmızı) hemen aşağısında bu TRS dizileri korunmuştur. Polimeraz (RdRp) gelip genomu kopyalarken bu TRS’lere ulaştığında, onların arasında bulunan korunmuş kor dizileri (CS-B, sarı) kopyalarken ya doğrudan kopyalamaya devam eder ya da sıçrayarak yaptığı bu CS-B kopyası (cCS-B, açık sarı) ile 5’cundaki CS-B arasında pozitif ve negatif RNA zincirlerinin komplementer şekilde baz çiftleşmesine sebep olur ve lider (L) bölgeyi yakalyıp transkripsiyona devam eder.
Burada kırmızıyla gösterildiği gibi, RdRp ile yapılan yeni RNA (negatif zincir)’da TRS’lerin, her bir genin 5′ ucuna yakın bir yerde bulunduklarına dikkat ediniz. Enzim, yani RdRp, TRS’lerden birine ulaştığında ya onu okuyup bir sonrakine geçebilir ya da atlayıp genomun 5′ ucundaki TRS’ye yer değiştirecektir ve o genin lider dizi ile beraber (füzyon) onun transkriptini yapacaktır. Bu kesikli yapılma durumu, sub-genomik şablondan daha fazla transkript üretilmesine izin verir. Şunu unutmamalıyız: bütün bu yeni (kırmızı) transkriptler (yani negarif zincirler), kendilerine komplementer olan, virüsün orijinal pozitif mRNA setlerinden üretilirler. Bu nedenle ribozoma bağlanamazlar. Ribozoma bağlanmaları ve proteine translasyonları için RdRp enzimi tarafından bu negatif RNA zincirleri, yani negatif (-)RNA’lar tekrar pozitif (+)RNA’lara dönüştürülmek zorundadır. Bu şekilde olan “kesikli” ve polimerazın (RdRp) atlama kabiliyetinin olduğu bir transkripsiyon olayı koronavirüslerde, diğer RNA virüslerinin tersine, müthiş bir rekombinasyon bolluğuna sebep olur ve bu da bu virüslerin evrimi ve genom büyüklükleri hakkında bize bir fikir verir.
“Kesikli transkripsiyon” mekanizması oldukça karmaşıktır ve karmaşık yapılı bir replikaz tarafından yönetilir. RNA polimerazı yani RdRp’ı da içeren bu enzim kompleksinin adı replikaz‘dır ve işlevsel entegrasyonu, mRNA’ya başlık takma (5’ uçta) ve okuma-hata düzeltme aktivitelerinin yanı sıra diğer şeyleri gerektirir (holoenzim, yani aktif yapıda tam enzim). Yukarıda da gördüğünüz gibi enzim bir kaç yapısal olmayan (NSP) proteinden oluşur ve bu proteinlerinin her birinin replikazın işlevinde muhtemelen farklı fonksiyonları vardır. Örneğin, NSP12 bir RdRp’dır (sarı). Yine bu replikaz kompleksi, mRNA’lara şapka takan ve aynı zamanda eksonükleaz aktivitesine sahip (hata onaran) NSP14 gibi proteinleri de içerir. Bu kompleks yapısı ile replikaz, sıfırdan (primere ihtiyaç duymadan) bir pozitif (+) zincir mRNA şablonundan (yani virüsün genomundan), negtif (-) bir mRNA ve ondan da tekrar orijinal virüs genomundakine benzer pozitif (+) mRNA genomunu yapar ve böylece repliksayon döngüsü ile elde edilen mRNA’lar ribzomlarda proteinlere deşifre edilerek virüsün (virion) ihtiyaç duyduğu tüm yapısal (S, M, E, N), yapısal olmayan (NSP’ler) ve aksesuar (yardımcı rolü olan) proteinlerini yapar.
Tekrar NSP14’ün ekzonükleaz aktivitesine dönersek…
Bu enzim, replikaz kompleksinin önemli bir parçasıdır ve birçok RNA virüsünde bulunmaz. Bu enzimin genine sahip olmak için bir RNA virüsünün teorik olarak yaklaşık 30 kb (yani 30.000 nükleotid uzunluğunda) bir genomunun olması gerektiği hesaplanmıştır. Bu teorik limit, hepsi de RdRp’a sahip RNA virüslerinde 20 kb’ın altında genomları olanlarda bu hata-düzeltme enzimin bulunmaması ile belirlenmiştir. Bu da, koronavirüslerin ve yukarıda grafikte gösterilen büyük genomlu virüslerin dışındaki bu virüslerin (yani <20 kb) hataya meyilli (İng. error prone) olduklarını gösteriyor.
Eğer bu hata düzeltme geni (yani ExoN) mutasyona uğratılırsa (yukardaki şekil, sağ alt çubuk), virüs repliksayonu sırasında çok sayıda mutasyonun ortaya çıktığı görülmüştür (bu bağlamda, iki antiviralden oluşan Pfizer’ın Paxlovid adlı antiviral ilacı bu enzimin mutasyona uğratılmasını hedeflemektedir).
Ancak, antivirallerle veya doğal olarak ExoN (NSP14)’de meydana gelmiş mutasyonlar kültür hücrelerinde pasajlama veya insanda çoğalmaları sonucu ek mutasyonlar biriktirerek, zamanla daha dirençli enzimler (ve böylece virüsler) ortaya çıkabilir.
ExoN işlevleri farklı olan ve menteşe ile birbirine bağlanan iki farklı domeyne (bölüme) shiptir. ExoN domeyni hata-düzeltme (İng. proof-reading) aktivitesine sahipken, MTaz domeyni mRNA’ların 5′ ucuna şapka takma aktivitesine sahiptir. ExoN başka bir NSP olan NSP14 ile bir arada bir heterodimer oluşturarak “yanlış eşleşme (mismatch) tamir” mekanzimasında görev alır ve ayrıca diğer RNA virüslerinde etkili bir ilaç olan “Ribavirin”i parçalar.
Remdesivir ile, ExoN’u çıkarılmış fare koronavirüsü (MHV), yabani virüse göre daha iyi inhibe edilmiştir (ExoN, muhtemelen remdesivir’in genoma girmesini engellemektedir).
Virüsün genomunu nasıl kopyalayabildiğini ve bu inanılmaz derecede karmaşık replikaz kompleksi aracılığıyla genlerini nasıl ifade ettiğini açıkladıktan sonra, şimdi de bütün bunların hücrede nerede yapıldıklarını görelim:
Virüs, replikasyon ve transkripsiyon kompleksleri (RTC) adı verilen karmaşık zar yapıları oluşturabilir. Bunlar temelde viral replikasyon ve transkripsiyonun meydana gelebileceği birbirine bağlı çift membranlı veziküllerdir (kesecikler). Koronavirüs ile enfekte olmuş hücrelerin kriyo-elektron tomografisinden alınan görüntüler, klasik çift zarlı veziküllerden olduğunu gösteriyor. Merkezde gösterilen enfekte hücre görüntüsü, bu çift zarlı kesecikleri ve en sağda kriyo-elektron mikroskobundan elde edilen 3 boyutlu bir yüzey görebilirsiniz. Birçoğu aslında birbiriyle bağlantılıdır.
Bu kıvrımlı zarlar, endoplazmik retikulumdan türetilmiştir ve çift zarlı veziküllerin çoğu, aslında kaba endoplazmik retikulum ile sürekli olan dış zarlarıyla bağlantılıdır. Bu bölmelerin içinde viral replikasyon transkripsiyonunun meydana geldiği düşünülmektedir. Replikasyon bölmeleri virüsün replikasyonu için gerekli olduğundan, potansiyel antiviral hedefler olarak bu membran oluşumlarını bozmak artışılma konusu olmuştur.
Bunların nasıl oluştuğunu araştırmak için çok uğraşılmış ve bilinen şey, replikazların karmaşık fonksiyonunun parçası olan integral zar proteinleri olduğudur. Vezikül biyogenezinde en az üç replikaz bileşeninin (NSP3, NSP4, NSP6) bir transmembran domeynlerinin olduğu ve vezikül oluşumuna doğrudan katıldıklerı tahmin edilmektedir.
RTC vezüküllerinde genel olarak yapısal olmayan proteinlerin (NSP’ler) bol bulunduğu gösterimiştir (pembe alan). Ancak, veziküllerde bulunmaayan bir NSP olan NSP1’in ribozomun 40 S altbirimine bağlanarak konakçının mRNA’larının ribozom tarafından proteine çevrilmesini enegelediği ve ayrıca konakçı mRNA’sını parçalamada da rol aldığı görülmüştür. Bunun iki çeşit sonucu olur. Birincisi konakçının gen ifadesi baskılanır. İkincisi de yapılamayan konakçı proteinleri veya parçalanan konakçı mRNA’ların konakçı bağışıklık savunmasında (örn. interferon yapımında) rolleri olduğu düşünülürse, böylece virüs bağışıklık savunmasından kaçınmış olur. Peki virüsün kendi mRNA’sı veya subgenomik RNA’ları bundan nasıl korunmaktadır? Daha önce bahsettiğimiz gibi bu mRNA’ların hepsinin 5′ ucunda bulunan “lider dizi”nin virüs RNA’larını NSP1 tarafından paraçalanmaya karşı koruyucu bir kalkan gibi görev yapmaktadır. Fare koronavirüslerinde (MHV) bu geni (yani NSP1) mutasyona uğratırsanız farelerin yaşadığı görülmüştür. Dolayısı ile NSP1 de ilaç veya aşı için hedef olarak kullanılabilir. Görüldüğü gibi viral morfogenezde rolü olmayan proteinler (beyaz alan) bu RCT komplesleri veziküllerinde bulunmamaktadır.
Aksesuar (yardımcı) proteinler genel olarak viral türe veya belirli bir virüse özgü olan şeylerdir. Çoğu viral replikasyon için vazgeçilmez değildir. Önemli roller oynardıkları da açıktır. Koronavirüsü ile karşılaştırıldığında, bazı aksesuar proteinler oldukça benzer görünüyorlar. SARS koronavirüsü ve diğer koronavirüslerde yardımcı proteinler sadece kısmen çalışılmış veya henüz işlevleri anlaşılmamıştır.
Buraya kadar ayrıntılı bir kesecik ağından endoplazmik retikulumda oluşturulan bu replikasyon transkripsiyon komplekslerinin bileşimi hakkında konuştuk, Sonra, çoğaltılan viral genomların ve proteinlerin yeni viral partiküller halinde birleşmesi gerekir ve buna viral morfogenez denir. Birleşme ilk önce nükleokapsid proteini ile genomik RNA’nın bir araya gelmesiyle başlar (virüsün mRNA’sı nükleokapsid proteini, yani N ile adeta sıvanır). Bu viral partiküllerin merkezinde ve viral zarfla ilintili sarmal bir nükleokapsidin oluşmasına sebep olur. Tüm yapısal proteinler endoplazmik retikulum membranının içine sokulur. ER Golgi ara bölmesinde (ERGIC) tomurcuklanmanın meydana geldiği bilinmektedir. Spike dahil proteinler belli yerlerden glikozile edilir ve ekzositoz gibi bir süreçle hücrenin dışına serbest bırakılır. Salınan bu virionlar böylece devam edip komşu hücreleri enefekte edip döngüyü tekrar başa sarar.
Şimdi de bu virüse karşı bağışıklık direncine dönersek …
SARS ve MERS koronavirüslerinin ilginç bir özelliği herhangi bir interferon veya çok az interferon yanıtına sebep olmalarıdır. Aşağıdaki resimde üstteki jelin interferon-beta ve kontrol hücrelerinde ve negatif anlamda bir RNA virüsü olan virüs için bir sinyal gösterdiğini görebileceğiniz yerde gördüm. Açıkça Saars koronavirüsü, bu kontrolle tam bir zıtlık içindedir ve çok az interferon-beta sinyali görebiliyorsunuz ama durmuyor, öyleyse neden bu durum biraz şimdiden olacak, bir dizi varsayılan interferon antagonisti var. Stars koronavirüs genomunda birkaç aydır tanımlanmış olan kamyon şov proteinleri nsp1 hakkında konuştuğumuz birkaç yardımcı faktör ve Matrix nükleoproteini buna karşı koyabilir, bu yüzden ap armutların yanı sıra, virüse karşı erken interferon tepkisini azaltmak için gerçekten çok yönlü bir yaklaşım, bu, viral patojen sinyallemesi ve müteakip bağışıklık toksisitesi için gerçekten önemli değildir, bu yüzden önce buna hayatta kalma açısından bakalım, burada Fare için gösterilen deneylerde, koronavirüs ile enfekte olduklarında fareler arasındaki vahşi tip savaşın, enfeksiyondan yaklaşık 6 ila 8 Gün sonra enfeksiyona yenik düşme eğiliminde olduğunu görebilirsiniz, ancak aslında eğer kardeşim interferon sinyalinden yoksunsanız, orada bir reseptör olmasa da eksiktirler. Bunun için nakavtlar, bu fareleri vahşi tip virüsle incelersiniz ve bu farelerin hiçbiri ölmez.
Kaynak: Coronaviruses 101: Focus on Molecular Virology
Bilim Blogu: Zor Olanı Sormak! 