Poliovirüs
Çoğalma döngüsü

Poliovirüs, hücre yüzeyindeki immünoglobulin benzeri bir reseptör olan CD155'e (poliovirüs reseptörü veya PVR olarak da bilinir) bağlanarak insan hücrelerini enfekte eder. Poliovirüs ve CD155'in etkileşimi, viral giriş için gerekli olan viral partikülün geri dönüşü olmayan bir konformasyonel değişimini kolaylaştırır. Konak hücre membranına bağlanmanın ardından viral nükleik asidin girişinin iki yoldan biriyle gerçekleştiği düşünülmüştür: plazma membranında bir por oluşumu yoluyla RNA'nın konak hücre sitoplazmasına "enjekte edilmesi" veya reseptör aracılı endositoz yoluyla virüs alımı. Son deneysel kanıtlar ikinci hipotezi desteklemekte ve poliovirüsün CD155'e bağlandığını ve endositoz yoluyla alındığını göstermektedir. Partikülün içselleştirilmesinden hemen sonra viral RNA serbest kalır.
Poliovirüs pozitif sarmallı bir RNA virüsüdür. Bu nedenle, viral partikül içinde bulunan genom, haberci RNA olarak kullanılabilir ve konak hücre tarafından hemen transle edilebilir. Virüs hücreye girdiğinde hücrenin çeviri mekanizmasını ele geçirerek virüse özgü protein üretimi lehine hücresel protein sentezinin engellenmesine neden olur.
Konak hücrenin mRNA'larının aksine, poliovirüs RNA'sının 5' ucu son derece uzundur - 700 nükleotidin üzerinde - ve oldukça yapılandırılmıştır. Viral genomun bu bölgesi iç ribozom giriş bölgesi (IRES) olarak adlandırılır. Bu bölge birçok ikincil yapı ve 3 veya 4 alandan oluşur. Alan 3, iki dört yönlü bağlantı ile birbirine bağlanan çeşitli sabit kök döngülerinde korunmuş yapısal motifler içeren, kendi kendine katlanan bir RNA elementidir. IRES birçok alandan oluştuğu için, bu alanların kendileri de ribozomları kaçırarak 5' uç kapağı olmadan değiştirilmiş çeviriye katkıda bulunan birçok döngüden oluşur. Alan 3'ün etkileşim döngüsü GNRA tetraloop olarak bilinir. GUAA tetraloopundaki A180 ve A181 adenozin kalıntıları, sırasıyla C230/G242 ve G231/C241 reseptörlerinin baz çiftleriyle kanonik olmayan baz eşleştirme etkileşimleri yoluyla hidrojen bağları oluşturur. Bu bölgedeki genetik mutasyonlar viral protein üretimini engeller. Keşfedilen ilk IRES poliovirüs RNA'sında bulunmuştur.
Poliovirüs mRNA'sı uzun bir polipeptit olarak çevrilir. Bu polipeptit daha sonra dahili proteazlar tarafından yaklaşık 10 ayrı viral proteine otomatik olarak ayrılır. Tüm bölünmeler aynı verimlilikte gerçekleşmez. Bu nedenle, polipeptit bölünmesi ile üretilen protein miktarları değişiklik gösterir: örneğin, kapsit proteinleri VP1-4'ten daha az miktarda 3Dpol üretilir. Bu bireysel viral proteinler şunlardır:
3Dpol, işlevi viral RNA genomunun birden fazla kopyasını oluşturmak olan bir RNA bağımlı RNA polimeraz
2Apro ve 3Cpro/3CDpro, viral polipeptidi parçalayan proteazlar
VPg (3B), viral RNA'yı bağlayan ve viral pozitif ve negatif iplik RNA sentezi için gerekli olan küçük bir protein
Virüs replikasyonu için gerekli protein kompleksini oluşturan 2BC, 2B, 2C (bir ATPaz), 3AB, 3A, 3B proteinleri.
VP2 ve VP4, VP1 ve VP3'e bölünen VP0, viral kapsidin proteinleri
Tek bir süreci içeren translasyon, transkripsiyon ve genom replikasyonundan sonra (+) RNA sentezi gerçekleşir. Enfekte eden (+) RNA'nın kopyalanabilmesi için (-) RNA'nın birden fazla kopyasının kopyalanması ve ardından (+) RNA sentezi için şablon olarak kullanılması gerekir.
Bir şablon RNA ve değişen uzunlukta birkaç büyüyen RNA'dan oluşan RNA moleküllerinin bir birliği olan replikatif ara ürünler (RI'ler), hem (-) RNA'lar hem de (+) RNA'lar için replikasyon komplekslerinde görülür. Her bir negatif iplikçikli ve pozitif iplikçikli RNA'ların sentezi için poliovirüsteki VPg proteini bir primer olarak çalışır.
Poliovirüsün RNA'ya bağımlı RNA polimerazı, negatif iplikçikli antijenomik RNA'nın sentezi için bir model olarak +ssRNA genomunun 3′-ucundaki poli(A) kuyruğunu kullanarak VPg proteinine iki urasil nükleotidi (UU) ekler. Bu -ssRNA sentezini başlatmak için VPg'nin tirozin hidroksiline ihtiyaç vardır. Ancak pozitif iplikçikli RNA sentezinin başlatılması için CRE'ye bağlı VPg uridilasyonuna ihtiyaç vardır. Bu da VPg'nin bir kez daha primer olarak kullanıldığı anlamına gelir, ancak bu sefer şablon olarak bir cis-etkili replikasyon elementi (CRE) kullanarak iki üridin trifosfat ekler.
Poliovirüsün CRE'si, ulaşılmamış baz eşli bir kök ve 61 nt'den oluşan bir son döngü olarak tanımlanır. CRE enterovirüslerde bulunur. Yüksek oranda korunmuş bir ikincil RNA yapısal elemanıdır ve genomun poliprotein kodlama bölgesinde yer alır.
Kompleks, genomun kodlama aktivitesi olmayan 5' bölgesine, başlangıç konumundan en az 3,7 kb uzakta yer değiştirebilir. Bu süreç, aktiviteyi olumsuz etkilemeden gerçekleşebilir. CRE kopyaları replikasyonu olumsuz etkilemez.
CRE'de gerçekleşen VPg'nin üridilasyon süreci, bir RNA bağlayıcı protein olan 3CDpro'nun varlığına ihtiyaç duyar. CRE'ye doğrudan ve spesifik olarak bağlanır. Varlığı sayesinde VPg CRE'ye düzgün bir şekilde bağlanabilir ve primer üretim sorunsuz bir şekilde ilerler.
(+) RNA moleküllerinin bazıları daha ileri (-) RNA sentezi için şablon olarak kullanılır, bazıları mRNA olarak işlev görür ve bazıları da yavru virionların genomları olmaya adaydır.
Yeni virüs partiküllerinin birleştirilmesinde (yani, progen genomunun konak hücre dışında hayatta kalabilen bir prokapsit içine paketlenmesi), sırasıyla:
N terminalleri ve VP4 kapsidin iç yüzeyini oluşturan VP0, VP3 ve VP1'in her birinin beş kopyası bir 'pentamer' halinde birleşir ve 12 pentamer bir prokapsid oluşturur. (Kapsidin dış yüzeyi VP1, VP2, VP3'ten oluşur; VP1 ve VP3'ün C terminalleri her bir köşenin etrafındaki kanyonları oluşturur; bu sırada VP0'ın 60 kopyası VP4 ve VP2'ye ayrılır).
Her bir prokapsid virüs genomunun bir kopyasını alır ve VPg hala 5' ucuna bağlıdır.
Tamamen bir araya gelmiş poliovirüs, kültürlenmiş memeli hücrelerinde enfeksiyonun başlamasından 4 ila 6 saat sonra lizis yoluyla konakçı hücresinin sınırlarını terk eder. Hücreden viral salınım mekanizması belirsizdir, ancak ölen her hücre 10.000 kadar polio virionu salabilir.
Poliovirüsün çoklu reaktivasyona uğrayabildiğini gösterilmiştir. Yani, poliovirüsler UV ışığınamaruz kaldığında ve konak hücrelerin birden fazla enfeksiyon geçirmesine izin verildiğinde, tek enfeksiyonlarda virüsü inaktive eden UV dozlarında bile canlı döller oluşabilir. Poliovirüs, aynı konak hücrede en az iki viral genom bulunduğunda genetik rekombinasyona uğrayabilir. Kirkegaard ve Baltimore, RNA'ya bağımlı RNA polimerazın (RdRP) rekombinasyonu, RdRP'nin negatif iplik sentezi sırasında (+) ssRNA şablonları arasında geçiş yaptığı bir kopya seçim mekanizması ile katalize ettiğine dair kanıt sunmuştur. RNA virüslerinde rekombinasyon, genom hasarını onarmak için uyarlanabilir bir mekanizma gibi görünmektedir.