Kapszid (vírus): definíció, szerkezet és típusok
Kapszid (vírus): részletes definíció, felépítés és típusok — ikozaéderes és helikális formák, kapszomerek és példák (VP1–3). Ismerje meg a vírus szerkezetét!
A kapszid a vírus genetikai anyagát védő fehérjeburok. Általában több fehérje alegységből épül fel; a megfigyelhető, szabályos 3 dimenziós alegységeket gyakran "kapszomereknek" nevezik. A kapszid feladata a nukleinsavát (RNS vagy DNS) körülzárva védeni, és részt venni a gazdasejtbe történő bejutás folyamatában.
Szerkezet és felépítés
A kapszidok szerkezete és összetétele vírusonként változik. Lehetnek egyszerű, homogén felépítésűek, de előfordulnak bonyolult, többféle fehérjéből álló rendszerek is (például egyes bakteriofágok). A két alapvető szimmetriaforma:
- Ikozaéderes kapszid: egy 20, egyenlő oldalú háromszögből álló poliéder, amely közel gömbszerű külsőt ad a vírusnak. Az ikozaéderes elrendezés hatékonyan alakít ki zárt burokformát kevésféle fehérje ismétlődésével; sok kis kapszomeregyüttes építi fel. (A háromszög alakra utaló magyarázat a szerkezet egyszerűsített leírása: lásd egyenlő oldalú háromszög alak.)
- Helikális kapszid: a kapszid fehérjelemezei spirálisan rendeződnek egy henger körül, így a belső térben a nukleinsav csavart formában helyezkedik el; ez a forma gyakori például növényi vírusoknál és egyes állati RNS-vírusoknál. (A helikális forma vázlatosan hengeres szerkezetű.)
Bizonyos vírusoknál a kapszid felülete egy vagy több különböző fehérjéből áll. Például a száj- és körömfájás vírus kapszidja három különböző fehérjéből — a VP1, VP2 és VP3 — áll.
Típusok és különleges esetek
- Nagyobb, komplex felépítésű vírusok: egyes baktériumokat fertőző fágok (például T4 típusok) komplex fej–farok szerkezettel rendelkeznek, a fejen belül található a kapszid és a genetikai anyag, a farok pedig a kötődésben és a DNS beadagolásában vesz részt (lásd bakteriofágok).
- Burkos (enveloped) vírusok: sok víruson a kapszidot egy lipid kettősrétegű burok borítja, amelyet a vírus a gazdasejt membránjából szerez. Ez a burok tartalmaz vírusfehérje tüskéket, amelyek a gazdasejt receptoraihoz való kötődést közvetítik. A burkos vírusok érzékenyebbek a környezeti hatásokra (például száradásra, oldószerekre), mint a burok nélküli, "naked" vírusok.
- Nukleokapszid: a nukleinsav és a hozzá kapcsolódó kapszid együttesét gyakran nukleokapszidnak nevezik; ez lehet a vírus fertőző részecskéjének belső magja, amelyre külső burkot és további rétegeket építhet a vírus.
Funkciók és biológiai szerep
- Mechanikai védelem: a kapszid véd a fizikai és kémiai károsító hatásokkal szemben.
- Csomagolás és kondenzáció: a nukleinsav kompakt elrendezését biztosítja.
- Tájékozódás és kapcsolódás: a kapszidfehérjék közreműködnek a gazdasejt felismerésében és a sejtfelszíni receptorokhoz való kötődésben.
- Bejutás és bontás (uncoating): a kapszid részt vesz a gazdasejtbe való bejutás folyamatában, majd kontrollált módon feloldódik, hogy a vírusgenom hozzáférhetővé váljon.
- Immunológiai jelentőség: a kapszid fehérjéi gyakran antigének; meghatározzák a gazda immunválaszát, ezért fontos célpontjai lehetnek a vakcináknak és diagnosztikai teszteknek.
- Biotechnológiai alkalmazások: vírusokat használnak vektorokként génterápiában vagy vakcinaként; a kapszid módosítása lehetővé teszi a célzott sejtek elérését.
Összeszerelés és kutatás
Sok vírusfehérje képes önmagától, spontán módon összeszerelődni, így a kapszidok gyakran önszerveződő folyamat során jönnek létre a gazdasejtben. Az összeszerelés és a fertőzés során bekövetkező bontás (uncoating) szabályozása kritikus lépés a vírus életciklusában.
A kapszidok szerkezetének részletes feltérképezésére ma elsősorban az elektronmikroszkópia (különösen a cryo-EM) és a röntgenkrisztallográfia szolgál, amelyek lehetővé teszik az atomi vagy közel-atomi felbontású szerkezet meghatározását. Ezek az információk alapvetőek a gyógyszer- és vakcinafejlesztésben.
Gyakorlati megjegyzések
- Nem minden vírus egyformán ellenálló a külső hatásokkal szemben: a burok nélküli vírusok (pl. sok száj- és körömfájás-szerű vírus) általában ellenállóbbak a környezeti hatásokra.
- A kapszidot alkotó fehérjék változása (mutációk) befolyásolhatja a vírus kötődését, fertőzőképességét és az immunválasz elkerülését, ezért a kapszidszerkezet vizsgálata fontos az epidemiológia és a vakcinafejlesztés számára.
Összefoglalva: a kapszid alapvető szerepet játszik a vírus védelmében, terjedésében és a gazdasejtbe való bejutásában. A különböző szerkezeti típusok (ikozaéderes, helikális, komplex) és a burkos vagy burkot nem hordozó forma meghatározzák a vírus élettani és ökológiai tulajdonságait.
A citomegalovírusnak is van egy külső "burokja".
Vírusos borítékok
A legtöbb vírus (pl. az influenza és számos állati vírus) fehérjekapszidját vírusburok fedi. Ez azt jelenti, hogy a kapszidot egy lipidmembrán borítja.
A burkot a kapszid a vírus gazdaszervezetének egy intracelluláris membránjából, például a belső magmembránból, a golgi membránból vagy a sejt külső membránjából kapja.
A burok segíthet a vírusoknak elkerülni a gazdaszervezet immunrendszerét. A burok felszínén lévő glikoproteinek a gazdaszervezet membránján lévő receptorokhoz kötődnek. Ezután a vírusburkolat összeolvad a gazdaszervezet membránjával Ez lehetővé teszi a kapszid és a vírusgenom számára, hogy bejusson a gazdaszervezetbe és megfertőzze azt.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a capsid?
A: A kapszid a vírus fehérjeburokja, amely körülveszi a vírus nukleinsavát.
K: Hogy hívják a kapszid alegységeit, és hogyan épülnek fel?
V: A kapszid alegységeit kapszomereknek nevezik, és 3 dimenziós szerkezetben figyelhetők meg.
K: Hogyan osztályozzák a kapszidokat?
V: A kapszidokat nagyjából a szerkezetük alapján osztályozzák.
K: A kapszidok szerkezete változhat a különböző vírusok között?
V: Igen, egyes vírusok, például a bakteriofágok, bonyolultabb szerkezetet alakítottak ki, mint mások.
K: Mi a kapszidok két általános formája?
V: A kapszidok két általános formája az ikozaéderes és a helikális.
K: A kapszidok felületei csak egy fehérjéből állnak?
V: Nem, a kapszidfelületek egy vagy több fehérjéből is állhatnak, mint például a száj- és körömfájás vírus kapszidfelülete, amely három fehérjéből, a VP1-3 fehérjéből áll.
K: Milyen az ikozaéderes alakja a kapszidnak?
V: Az ikozaéderes forma 20 egyenlő oldalú háromszög alakú, gömbhöz közelítő oldallal rendelkezik.
Keres