חלבון ספייק

בווירולוגיה, חלבון ספייק (באנגלית: Spike protein) או חלבון פפלומר (peplomer) הוא חלבון היוצר מבנה גדול המכונה ספייק או פפלומר (מעין קוץ) שמבצבץ מעל פני השטח של מעטפת נגיפית.  החלבונים הם בדרך כלל גליקופרוטאינים (תרכובות של חלבון ופחמימה הקשורים בקשר קוולנטי) היוצרים דימרים או טרימרים.

היסטוריה ואטימולוגיה 
"פפלומר" הוא ספייק בודד שעולה מפני השטח של הנגיף. שכבת החומר על פני השטח של הנגיף היא פפלוס. דרכים מוקדמות לסיווג נגיפים כמו שיטת לווף-הורן-טורנייה משנות ה-60 השתמשו במראה ובמורפולוגיה (צורה) של הפפלוס והפפלומרים כמאפיינים לסיווג. לאחרונה, המונח פפלוס נחשב מילה נרדפת למעטפת נגיפית.

תכונות 
ספייקים או פפלומרים הם בדרך כלל בליטות מהמשטח הוויראלי בצורת מוט או מקל. חלבוני ספייק הם חלבוני ממברנה עם אקטודומיינים חיצוניים גדולים בדרך כלל, תחום טרנסממברני יחיד המעגן את החלבון במעטפת הנגיף, וזנב קצר בחלק הפנימי של הנגיף. הם עשויים גם ליצור אינטראקציות חלבון-חלבון עם חלבונים ויראליים אחרים, כגון אלו היוצרים את הנוקלאוקפסיד.  הם בדרך כלל גליקופרוטאינים, בדרך כלל באמצעות גליקוזילציה מקושרת N ופחות מאשר גליקוזילציה מקושרת O.

תפקידים 
לספייקים יש בדרך כלל תפקיד בכניסה ויראלית לגוף המארח. הם עשויים לקיים אינטראקציה עם קולטנים משטח התא הממוקמים על התא המארח וייתכן שיש להם פעילות צבירה, התכנסות, התגבשות (hemagglutinizing) כתוצאה מכך, או שבמקרים אחרים הם עשויים להיות אנזימים.  לדוגמה, לנגיף השפעת יש שני חלבונים על פני השטח עם שני תפקידים אלו, המגלוטינין ונויראמינידאז.  אתר הקישור לקולטן משטח התא ממוקם בדרך כלל בקצה הספייק.  חלבוני ספייק רבים הם חלבוני איחוי ממברנה. בהיותם חשופים על פני הווירוס, חלבוני ספייק יכולים להיות אנטיגנים.

דוגמאות 
קוצים או פפלומרים נראים לעיתים בתמונות מיקרוסקופ אלקטרונים של מעטפת נגיפית כמו אורתומיקסו-וירוסים, פרמיקסו-וירוסים, ראבדו-וירוסים, פילו-וירוסים, וירוסי קורונה, בוניה-וירוסים, ארנה-וירוסים ורטרו-וירוסים.

נגיפי הקורונה 
נגיף קורונה מציג חלבון ספייק קורונה, הידוע גם בשם חלבון S, על פני השטח שלו. S הוא חלבון היתוך מסוג I ואחראי לתיווך כניסה ויראלית כשלב ראשון בזיהום ויראלי. הוא אנטיגני מאוד ואחראי על רוב הנוגדנים המיוצרים על ידי מערכת החיסון בתגובה לזיהום. מסיבה זו חלבון הספייק היה מוקד הפיתוח עבור חיסונים נגד COVID-19 בתגובה למגפת הקורונה הנגרמת על ידי הנגיף SARS-CoV-2. לתת-סוג של וירוסי בטאקורונה (betacorona), הידועים בשם embecoviruses (לא כולל וירוסים דמויי SARS), יש חלבון משטח קצר נוסף המכונה המאגלוטינין אסטראז (hemagglutinin esterase).

מגפת הקורונה חייבה זיהוי של חלקיקים נגיפיים במיקרוסקופי אלקטרונים הבודקים דגימות רקמות של מטופל. מבנים תת-תאיים נורמליים זוהו בצורה שגויה כנגיף קורונה בשל הדמיון השטחי שלהם למורפולוגיה של נגיף הקורונה, ומכיוון שהספייקים הייחודיים של נגיף הקורונה ניכרים על ידי שיטת הכתם השלילי אך הרבה פחות נראים בחתך דק.

נגיפי שפעת 
לרוב תת-הקבוצות של נגיף השפעת יש שני חלבוני שטח המתוארים כפפלומרים, נויראמינידאז (אנזים) והמגלוטינין (חלבון היתוך מסוג I). לחלקם יש, במקום זאת, חלבון המאגלוטינין אסטראז אחד עם שני הפונקציות.

רטרו-וירוסים 
לרטרו-וירוסים כגון נגיף הכשל החיסוני האנושי (HIV) יש פפלומרים על פני השטח.  אלו הם קומפלקסים של חלבונים שנוצרו על ידי שני חלבונים, gp41 ו-gp120, ששניהם באים לידי ביטוי מהגן env ויוצרים ביחד קומפלקס חלבון ספייק המתווך כניסה ויראלית.

הערות שוליים 

וירולוגיה