کرونا ویروس

سندروم حاد تنفسی کرونا ویروس (SARS_CoV_2)

مقدمه

 

عامل سندرم حاد تنفسی کرونا ویروس ۲، با عنوان SARS_CoV_2 از خانواده Coronairidae بوده و دارای RNA تک رشته ای است.

این ویروس با اندازه نسبتا بزرگ ،از نظر ژنتیکی شباهت ویژه ای به ویروس کرونا “کووید ۱۹” دارد.

جالب است بدانید که این دسته از ویروس ها به دلیل پوشیده شدن توسط ساختار هایی که ظاهری مشابه با تاج خورشید

در میکروگراف های الکترونی ایجاد میکنند، کرونا، نامیده میشوند.

خطرناک ترین سویه های این خانواده را ،MERS ، SARS و SARS_CoV2 تشکیل میدهند

که تمامی آنها برای اولین بار در قرن بیست و یکم شناسایی شدند.

آمار ها حاکی از آن است که SARS_CoV_2،

تا کنون بیش از بیست و سه میلیون انسان را در سراسر جهان مبتلا و بیش از صد و هشتاد هزار نفر را به کام مرگ کشانده است.

ویروس کووید- 19

 

از ویژگی های این ویروس چیست؟

 

از ویژگی های حائز اهمیت این ویروس ها “زئونوس” بودن آنهاست.

این بدان معناست که از حیوانات منشأ گرفته و امکان انتقال آن ها به انسان وجود دارد.

سندرم حاد تنفسی میتواند به سبب تماس مستقیم یا غیر مستقیم با فرد آلوده

و از طریق بزاق و یا قطرات ترشحات تنفسی مانند عطسه یا سرفه به فرد سالم منتقل شود.

در بررسی های انجام شده توسط پژوهشگران حوزه بیوانفورماتیک ،

حول عملکرد و ساختار پروتئین های SARS_CoV_2،

مشخص شد که استراتژی های درمانی_دارویی با توجه به مرحله بیماری ،متفاوت خواهد بود.

به طور مثال مصرف برخی دارو ها که باعث ممانعت ورود ویروس به سلول هدف

و یا جلوگیری از اتصال آنتی ژن ویروس و گیرنده های سلول میزبان می شوند،

در مراحل ابتدایی ابتلا موثر است.

در مراحل پیشرفت بیماری،

دارو های ضد ویروسی مانند مهارکننده های پروتئازی و آنالوگ های نوکلئوزیدی

که باعث اختلال در تکثیر و تشکیل عامل بیگانه می شوند،مورد استفاده قرار میگیرند.

 

از اصلی ترین چالش های دانشمندان و پژوهشگران ، بررسی تغییرات ایجاد شده در ژنوم ویروس است.

جالب است بدانید توالی های تشکیل دهنده ماده وراثتی ، به طرق مختلفی دستخوش تغییر می شوند.

یکی از مهم ترین آنها،جهش است. با توجه به محل وقوع جهش و تأثیر آن بر عملکرد پروتئین های ضروری ،اثرات آن نیز متفاوت خواهد بود.

 

ژنوم ویروس

 

انواع جهش ، به خصوص در پروتئین های ویروسی :

جهش بد معنی یا missense:

این جهش با تغییر یک جفت باز آلی در ساختمان ماده وراثتی

و به دنبال آن تغییر در ساختمان پروتئین حاصل از آن،همراه است.

بدین گونه که منجر به جانشینی یک آمینو اسید بجای آمینواسید اصلی در توالی پلی پپتید می شود.

 

جهش بی معنی یا nonsense:

در این مورد نیز تغییر در یک جفت باز آلی رخ میدهد.

با این تفاوت که قبل از کامل شدن فرایند ساخت پروتئین حاصل از آن،

پیامی مبنی بر توقف فرایند به سلول ارسال می شود.

این بدان معناست که به دنبال خ دادن جهش بی معنی،

پروتئین حاصل کوتاه تر از فرم اصلی خود بوده که میتواند عملکردی معیوب داشته یا بدون عملکرد باشد.

 

درج،اضافه شدن یا insertion:

در نتیجه اضافه شدن توالی های تشکیل دهنده ماده وراثتی و به دنبال آن تغییر در تعداد باز های آلی،

پروتئین ساخته شده توسط ژن های مورد نظر،به درستی عمل نخواهند کرد.

 

حذف یا deletion:

در این جهش به دنبال حذف قطعه ای از DNA تعداد باز های آلی نیز تغییر خواهد می کند.

در جهش های حذفی کوچک،یک یا چند جفت باز آلی و در جهش های حذفی بزرگ، یک یا چند ژن از ماده وراثتی حذف خواهد شد.

توالی های حذف شده ،عملکرد پروتئین  یا پروتئین های حاصل را تحت تاثیر قرار می دهد.

 

مضاعف شدن یا duplication  :

قطعه ای از DNA که به صورت غیر طبیعی یک یا چند بار کپی شود،سبب تغییر عملکرد پروتئین های حاصله خواهد شد.

تغییر چارچوب یا frame shift  :

چارچوب یا قاب خوانش که شامل توالی های سه تایی از باز هاست که هرکدام برای یک آمینواسید کد شده اند.

به دنبال رخ دادن این نوع از جهش ،چارچوب خوانش ژن ها تغییر میکند و در نتیجه پروتئین های ساخته شده ،معمولا فاقد عملکرد هستند.

تمامی جهش های درج ، حذف و مضاعف سازی می توانند سبب تغییر چارچوب خوانش شوند.

 

گسترش،تکرار یا repeat expansion:

این جهش با افزایش تعداد دفعات تکرار توالی های کوتاه از ماده وراثتی همراه است.

برای مثال سبب ایجاد یک تکرار سه نوکلئوتیدی از توالی سه جفت باز آلی و یک تکرار تترانوکلئوتیدی از توالی چهار جفت باز آلی تشکیل خواهد شد.

نهایتا این امر سبب ساخت پروتئین هایی با عملکرد معیوب میشود.

 

تأثیر جهش بر عملکرد پروتئین هارا میتوان دقیق تر بررسی کرد.

تاثیرات و عواقب تغییر اسید آمینه در عملکرد پروتئین :

آمینواسید ها در نتیجه انتقال اطلاعات از DNA توسط   mRNAو به دنبال آن انجام فرایند ترجمه ،

ساخته شده و طی مکانیسم های ویژه ای به یکدیگر متصل و زنجیره های پلی پپتیدی را میسازند.

این رشته ها نهایتا پروتئین ها را میسازند.

حال،جهش هایی موثر بر DNA یا انواع RNA ممکن است فرایند ترجمه را تحت تاثیر قرار داده

و باعث بروز اختلال در ساختار و عملکرد پروتئین شود.

این تاثیرات میتواند در فنوتیپ و در سطوح کوچک یا بزرگ مشاهده شوند.

بروز بیماری هایی مانند کم خونی داسی شکل و یا برخی سرطان ها

نشأت گرفته از عملکرد نادرست یک یا چند پروتئین به دنبال جهش های مخرب است.

بروز جهش در ویروس SARS_CoV_2، می تواند به معنای تغییر نقشه ژنتیکی آن نیز باشد.

از این رو انجام تصویر برداری با هدف توصیف ساختار سه بعدی مولکول های ویروس

و با استفاده از تکنینک NMR یا تشدید مغناطیسی هسته ای صورت میگیرد.

طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته ای و  نقش آن در توصیف ساختار های سه بعدی چیست:

 تشدید مغناطیسی هسته ای ، پدیده ای فیزیکی است که در حوزه مکانیک کوانتوم بررسی میشود.

بدین صورت که در حضور یک میدان مغناطیسی قوی،

انرژی هسته های عناصر مشخص، به علت خواص مغناطیسی این ذرات ، به دو یا چند تراز کوانتیده ، شکافته میشوند.

برخی هسته ها به دو محور خود در چرخش هستند و خاصیت اسپینی دارند.

در حالت عادی اختلاف انرژی بین تراز های اسپین هسته صفر است و حرکت های چرخشی ،نامنظم رخ میدهد.

اما به محض قرار گرفتن اتم در میدان های قوی حاصل از یک آهنربای خارجی،

انرژی هسته این عناصر به علت خواص اسپین و گشتاور مغناطیسی آنها،

به دو یا چند تراز کوانتیده ،شکافته میشود و حالت چرخش اسپین آنها در راستا یا مخالف میدان اعمال شده تغییر میکند.

در این روش ،ابتدا مولکول ها با انواع خاصی از اتم ها تحت عنوان “ایزوتوپ” نشان گذاری شده

و سپس در معرض یک میدان مغناطیسی قوی قرار میگیرند.

در نتیجه میتوان از تصویر سه بعدی حاصل در مطالعات استفاده کرد.

تغییرات در ماده وراثتی همیشه ناخواسته رخ نمیدهد.

جالب است بدانید که برخی اوقات دانشمندان با هدف اصلاح ژنوم،ویژگی های دلخواه را به توالی های نوکلئِوتیدی اضافه میکنند.

چگونگی پروتکل های آزمایشگاهی برای تولید پروتئین ها

DNA نوتکیب یا کایمریک (chimeric) یک مولکول نوکلئید اسید مصنوعی است

که از کنار هم قرار دادن و ادغام بخش های مدنظر پزوهشگران از گونه های متفاوت در آزمایشگاه حاصل میشود.

پروتئین های نو ترکیب ،ترکیب جدیدی از ژن هایی هستند که DNA را تشکیل داده است.

روش های تولید پروتئین های نوترکیب،

امکان تولید بسیاری از مولکول های حیاتی مانند پروتئین های خون،هورمون ها و حتی داروها را فراهم کرده.

علاوه بر پروتئین ها،RNA  موجود در ویروس،

گنجینه با ارزشی از اطلاعات است که به کمک آن میتوان با این عامل بیگانه مقابله کرد.

نقش RNA در ویروس ها :

ویروس ها،ذرات عفونی که ساختار سلولی نداشته و برای تکثیر به سلول های زنده دیگر نیازمندند.

از این رو آنها را ذرات استیل و غیرزنده ای در گروه جداگانه طبقه بندی میکنند.

ماده وراثتی آنها میتواند DNA یا RNA باشد.

ویروس DNA: ماده وراثتی این گونه میتواند تک رشته یا دوشته ،به صورت خطی یا حلقوی باشد.

این گونه پس از آلوده کردن ارگانیسم،خود را به هسته سلول میرساند.

ویروس RNA: میتواند دارای ماده ورراثتی تک رشته یا  دو رشته باشد.

این گونه ابتدا به سطح سلول جذب شده،با غشا آندوزوم فیوز شده و سپس نوکلوکپسید را درون سیتوپلاسم آزاد میکند.

ویروس های RNA بروز بیماری های قابل توجهی در انسان ،مانند ابولا،سارس،هاری،آنفولانزا و فلج اطفال را سبب میشوند.

 

نکته قابل توجه درباره ویروس ها این است که تمامی داده های ژنتیکی آنها در ساختمان DNA  یا RNA جای نگرفته است.

بلکه وجود ساختار های ویژه ای که نه تنها در تولید پروتئین و انتقال صفات ویروس

بلکه درانجام فرایند های تحقیقاتی نیز نقش دارند،سبب پیچیدگی این گونه شده است.

 

نقش پلازمید ها :

مولکول های DNA کوچکی که بطور مجزا از کروموزوم در سلول قرار داشته و میتواند مستقل از آن تکثیر شود.

معمولا به صورت دو رشته ای و حلقوی در باکتری ها دیده میشود اگرچه انواع خطی آن نیز وجود دارد.

این ساختار در برخی آرکئی ها و یوکاریوت ها نیز دیده میشود.

از کاربرد های پلازمید میتوان به تولید پروتئین اشاره کرد.

به این صورت که ابتدا ژن مورد نظر را بر پلازمید قرار داده و سپس به سلول منتقل میکنیم.

انجام فرایند همانند سازی سلول مورد نظر،تکثیر ژن و نهایتا تکثیر پروتئین را سبب میشود.

پلازمید باکتری ها

 

جدید ترین راهکار های بدست آمده برای تولید و بررسی پروتئین های SARS_CoV_2:

آخرین دستاورد های محققین حاکی از کشف مکانیسمی جهت مهار و کنترل SARS_CoV_2 است.

NSP1،از اولین پروتئین هایی است که توسط ویروس و پس از ورود به بدن میزبان ساخته میشود.

با انجام تحقیقات بر نحوه فعالیت ریبوزوم ها،

مسیر ساخت NSP1 و بررسی تصاویر،دریافتند که پروتئین اصلاح شده،

با مهار فعالیت ریبوزوم های اختصاصی NSP1 و چرخه ساخت این پروتئین سبب تضعیف ویروس میشود.

در نتیجه میتوان از آن به عنوان واکسن جهت مقابله با این عامل بیگانه استفاده کرد.

 

مترجم:

سیما تقی زاده

ویراستاران :

نگین آقازاده – رضا ولی پور

گردآورندگان :

سوگل جعفری مقدم

یاسمن علیرضایی

رقیه جوکار

نگار تورانی

انیس مرساق

اسما وفادار

محدثه سنگلجی

 

 

 

 

 

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/04/210415114054.htm

https://quizlet.com/22075225/bio-quiz-6-flash-cards

https://biologydictionary.net/plasmid

https://ghr.nlm.nih.gov/primer/mutationsanddisorders/possiblemutations

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/04/210415114054.htm

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/04/210415114054.htm

 

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *