קפסיד

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש
סכמת וירוס
איור של מודל גאומטרי משתנה בין שני קפסידים אפשריים.

קפסיד הוא קליפת חלבון של וירוס. הוא מורכב ממספר יחידות משנה מבניות אוליגומריות העשויות מחלבון הקרוי "פרוטומרים". תת-היחידות המורפולוגיות נקראות קפסומרים. הקפסיד מקיף את החומר הגנטי של הנגיף. ישנם סוגים שונים של קפסיד אותם מסווגים על פי המבנה שלהם. לרוב הוירוסים יש קפסידים עם מבנה סלילי או איקוסהדרון.[1][2] חלק מהוירוסים, כגון בקטריופאג' פיתחו מבנים מורכבים יותר בשל אילוצי גמישות ואלקטרוסטטיקה.[3] חלק מהוירוסים מכילים מעטפת, בהם הקפסיד מצופה בקרום שומנים הידוע בשם מעטפת נגיפית. המעטפת נוצרת על ידי הקפסיד מקרום התא המאכסן.

מנגנון[עריכת קוד מקור | עריכה]

לאחר שהווירוס מגיע לתא ומתחיל לשכפל את עצמו, יחידות משנה חדשות של הקפסיד מסונתזות באמצעות מנגנון ביוסינתזה. בוירוסים מסוימים, עם קפסידים בצורת סליל ובעיקר אלה עם גנום RNA, חלבוני הקפסיד מתאגדים עם גנום התא. בוירוסים אחרים, בייחוד בוירוסים מורכבים יותר עם גנום דנ"א כפול, החלבונים הקפסידים מתכנסים לתוך פרוקפסידים ריקים, הכוללים מבנה מיוחד עם פתח. דרך הפורטל הזה, דנ"א ויראלי ממוקם לתוך הקפסיד.[4]

צורות ספציפיות[עריכת קוד מקור | עריכה]

קפסיד איקוסהדרון

איקוסהדרון[עריכת קוד מקור | עריכה]

מבנה איקוסהדרון נפוץ מאוד בין וירוסים. איקוסהדרון מורכב מ-20 משולשים תחומים על ידי 12 קדקודים ו 60 יחידות אסימטריות. לכן, וירוס איקוסהדרון עשוי מ 60 יחידות חלבונים. מספר וסידור של קפסומרים באיקוסהדרון קפסיד ניתן לסווג באמצעות "מעין שוויון עקרון". דרך נוספת לבחון את מבנה האיקוסהדרון היא באמצעות השוואה לסכימה: איקוסהדרון בדומה לפוליהדרון בנוי מפנטמרים והקסמרים. המבנים יכולים להיות מיוצגים על ידי שני מספרים שלמים n,k. את המבנה ניתן לחשוב לפי h צעדים מקצה כל פנטמר, הטיה של 60 מעלות נגד כיוון השעון, ולאחר מכן k צעדים עד הפנטמר הבא.

מוארך[עריכת קוד מקור | עריכה]

קפסיד מוארך

איקוסהדרון מוארך הוא צורה שכיחה עבור ראשי בקטריופאג'. מבנה כזה מורכב מגליל ומכסה בכל צד. הצילינדר מורכב מ -10 משולשים מאורכים. מספר Q,[5] אשר יכול להיות כל מספר שלם חיובי מציין את מספר המשולשים, המורכבים ממקטעים אסימטריים, מרכיבים את 10 משולשי הצילינדר.

סלילי[עריכת קוד מקור | עריכה]

קפסיד סלילי

לרבים מהוירוסים יש קפסידים עם סימטריה סלילית.[6][7]הטרנספורמציה הסלילית מסווגת לשתי קטגוריות: מערכות סליל חד-ממדיות ומערכות סליל ממדיות. יצירת מבנה הסליל מסתמך על קבוצה של מטריצות משתנות וסיבוביות אשר מקודדות במאגר הנתונים של חלבון. סימטריה סלילית מוצגת על ידי הנוסחה P = μ x ρ, כאשר μ הוא מספר היחידות המבניות ליחידה של הסליל, ρ היא עלייה אקסיאלית ליחידה ו- P הוא זווית השיפוע של הסליל. המבנה הוא אמר להיות פתוח בשל המאפיין כי כל נפח יכול להיות מוקף על ידי שינוי אורך של הסליל.[8]

תפקידים[עריכת קוד מקור | עריכה]

תפקידי הקפסיד הם:

  • להגן על הגנום
  • לקשר את הגנום
  • לבצע אינטראקציה ליחידה מארחת

הנגיף חייב להרכיב קליפת חלבון יציב כדי להגן על הגנום מפני חומרים כימיים קטלניים. אלה כוללים צורות של קרינה טבעית, ערכים קיצוניים של pH או טמפרטורה, אנזימים פרוטאוליטיים. עבור וירוסים שאינם עטופים בקליפה, הקפסיד עצמו עשוי להיות מעורב באינטראקציה עם קולטנים על התא המארח, דבר שיוביל לחדירה של קרום התא המארח. מסירת הגנום מתרחשת על ידי פירוק של הקפסיד ושחרור של הגנום לתוך הציטופלסמה, או על ידי פליטת הגנום דרך דרך פתח ספציפי במבנה ישירות לתוך גרעין התא המארח.

תכונות כימיות[עריכת קוד מקור | עריכה]

חלקיק נגיפי חייב להיות במצב מטסטבילי, כך ניתן ליצור אינטראקציות עם תא המארח חדש בקלות. כשמצב האנרגיה החופשית הוא מינימלי כלומר, כשהמערכת נמצאת במצב של שיווי משקל, יחידות משנה של הקפסיד לא ישנו את האינטראקציות המולקולריות שלהם כיוון שהדבר לא משתלם אנרגטית. לכל יחידת משנה של הקפסיד יש קשרים זהים עם שכנותיה, ושתי יחידות הקשר בדרך כלל ביחסי קשר לא קוולנטי. הקשר הלא קוולנטי מחזיק את היחידה המבנית יחד. התהוות של קשרים לא קוולנטיים בין יחידות משנה מקופלות כראוי מובילה להרכב נטול שגיאות ולמזעור האנרגיה החופשית, תוך שמירה על מצב מטהסטבילי.[9]

מקור והתפתחות[עריכת קוד מקור | עריכה]

ההשערה הרווחת היא שחלבונים קפסידים ויראליים התפתחו מחלבונים תאיים שתפקידהם מגוונים. גיוס חלבונים תאיים התרחש בשלבים שונים של האבולוציה, כך שכמה חלבונים תאיים נתפסו וחוזרו מחדש לפני התפלגות האורגניזמים לשלושת תחומי החיים העכשוויים, בעוד שאחרים חוזרו לאחרונה. כתוצאה מכך, חלק מהחלבונים הקפסידים נפוצים בווירוסים המדביקים אורגניזמים הקשורים רחוקות (למשל, חלבונים קפסידים עם קפל גלילי), בעוד שאחרים מוגבלים לקבוצת וירוסים מסוימת (למשל, חלבונים קפסידים של אלפא-וירוסים).

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

לקריאה נוספת[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא קפסיד בוויקישיתוף

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Jack Lidmar, Leonid Mirny, David R. Nelson, Virus shapes and buckling transitions in spherical shells, Physical Review E 68, 2003-11-25, עמ' 051910 doi: 10.1103/PhysRevE.68.051910
  2. ^ Graziano Vernizzi, Monica Olvera de la Cruz, Faceting ionic shells into icosahedra via electrostatics, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, 2007-11-20, עמ' 18382–18386 doi: 10.1073/pnas.0703431104
  3. ^ Graziano Vernizzi, Rastko Sknepnek, Monica Olvera de la Cruz, Platonic and Archimedean geometries in multicomponent elastic membranes, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108, 2011-03-15, עמ' 4292–4296 doi: 10.1073/pnas.1012872108
  4. ^ William W. Newcomb, Fred L. Homa, Jay C. Brown, Involvement of the Portal at an Early Step in Herpes Simplex Virus Capsid Assembly, Journal of Virology 79, 2005-8, עמ' 10540–10546 doi: 10.1128/JVI.79.16.10540-10546.2005
  5. ^ Antoni Luque, David Reguera, The Structure of Elongated Viral Capsids, Biophysical Journal 98, 2010-06, עמ' 2993–3003 doi: 10.1016/j.bpj.2010.02.051
  6. ^ SUSUMU YAMADA, TAIJU MATSUZAWA, KENJI YAMADA, SEIRO YOSHIOKA, A modified signal intensity equation of carr-purcell-meiboom-gill pulse sequence for MR imaging., The Tohoku Journal of Experimental Medicine 158, 1989, עמ' 203–209 doi: 10.1620/tjem.158.203
  7. ^ Aldrich RA (February 1987). "Children in cities—Seattle's KidsPlace program". Acta Paediatr Jpn. 29 (1): 84–90. doi:10.1111/j.1442-200x.1987.tb00013.x. PMID 3144854.
  8. ^ Principles of virology, Washington, DC: Vol. 1: Molecular Biology., Third edition
  9. ^ Principles of virology, Washington, DC: Vol. 1: Molecular Biology., Third edition