Viral Multiplication ดร. ยิ่งมณี ตระกูลพัว

ขั้นตอนในการเพิ่มจำนวนของไวรัส การเกาะติด (Attachment) 2.การเข้าสู่เซลล์ (Penetration) และการปล่อยกรดนิวคลีอิคของไวรัสเข้าสู่เซลล์ (uncoating) การสังเคราะห์ส่วนประกอบต่างๆของไวรัส (Synthesis) การประกอบเป็นอนุภาคไวรัส (Maturation) และการปล่อยไวรัสออกนอกเซลล์ (Release)

การเพิ่มจำนวนของไวรัสก่อโรค ในคน สัตว์ การเกาะติด (Attachment) Attachment site (บน capsid, glycoprotein spike บน envelope) Specific receptor (บนผิวเซลล์)

Receptor Protein, carbohydrate, glycoprotein, glycolipid โมเลกุลที่มีหน้าที่จำเพาะ HIV : CD4 Rabies virus : Acetyl choline receptor โมเลกุลที่มีอยู่ทั่วไป Influenza virus : Sialic acid Herpes simplex virus : Heparan sulphate

หน้าที่ปกติของโมเลกุล receptor - adhesion molecule เกี่ยวกับการ interaction ระหว่างเซลล์ : fibronectin, vitronectin - เกี่ยวข้องในระบบภูมิคุ้มกัน : immunoglubulin superfamily members : complement regulatory proteins - cell surface molecule

Receptor เป็นตัวกำหนด host cell tropism, pathogenesis Intracellular, extracellular factor อาจมีผลต่อการติดเชื้อภายในเซลล์

การตรวจหา receptor molecule ใช้เอนไซม์ในการทำลาย receptor activity Trypsin ทำลาย receptor ของ poliovirus (PVR), rhinovirus (ICAM-1) Neuraminidase ทำลาย receptor ของ rhinovirus 87 (sialic acid) การศึกษา competitive binding ใช้ radiolabelled virus

monoclonal antibody ต่อแอนติเจนบน cell surface ป้องกันการติดเชื้อไวรัส 3. ใช้ anti-receptor antibodies monoclonal antibody ต่อแอนติเจนบน cell surface ป้องกันการติดเชื้อไวรัส 4. Recombinant DNA tecnology ถ่ายโอนยีนของโมเลกุล receptor เข้าสู่เซลล์ที่ไม่มี receptor ทำให้เซลล์นั้นเกิดการติดเชื้อได้ (susceptible cell)

Influenza virus

Influenza virus มี envelope spike เป็น transmembrane protein Spike มี 2 ชนิดคือ Haemagglutinin (HA), Neuraminidase (NA) HA จับกับ sialic acid (N-acetyl neuraminic acid) NA เป็น esterase สามารถตัดโมเลกุล sialic acid

Haemagglutinin spike Transmembrane glycoprotein Trimeric molecule; fibrous stem region, globular domain (highly conserved amino acids, receptor binding domain) จับกับ receptor; sialic acid

การศึกษา Influenza virus receptor Competitive binding ใช้โมเลกุลของคาร์โบไฮเดรตที่มี terminal sialic acid Three-Dimensional Structure ของ HA HA เกิด complex กับ sialyllactose (trisaccharide ประกอบด้วย sialic acid, galactose, glucose)

Human Rhinovirus (HRV) HRV14 มีบริเวณที่ทีมีลักษณะเหมือน canyon บนผิวของแคปซิด โดยรอบ fivefold axis Rossmann et al., 1985 ตั้งสมมุติฐาน canyon hypothesis บริเวณ canyon เป็น attachment site ใช้ Receptor : Intracellular adhesion molecule type 1 (ICAM-1)

HRV14 Canyon

HIV

HIV receptor Attachment site: gp 120 Receptor : CD4 Coreceptor: chemokine receptor CCR5 - macrophage tropic strain CXCR4 - T-cell tropic strain ของ HIV-1

2. การเข้าสู่เซลล์ (Penetration) เคลื่อนผ่าน cell membrane โดยตรง การหลอมรวมของ envelope กับ cell membrane กระบวนการ Receptor mediated endocytosis การปล่อยกรดนิวคลีอิคของไวรัสเข้าสู่เซลล์ (uncoating)

Orthomyxoviruses

การเข้าสู่เซลล์แบบพิเศษ Non-specific interaction Phagocytosis Antibody-dependent enhancement pathway Fc receptor บน monocyte

Uncoating (Alter particle)

3. การสังเคราะห์ส่วนประกอบต่างๆของไวรัส (Synthesis) ยับยั้งการสร้าง DNA, RNA, protein ของ host cell ใช้ organelle, enzyme ของ host cell - สร้างส่วนประกอบต่างๆของไวรัส - สร้างเอนไซม์ที่ไวรัสใช้ในการเพิ่มปริมาณ กรดนิวคลีอิค

การประกอบเป็นอนุภาคไวรัส. (Maturation) และ การปล่อย การประกอบเป็นอนุภาคไวรัส (Maturation) และ การปล่อย ไวรัสออกนอกเซลล์ (Release) Cell lysis Budding

1) Non-enveloped virus Maturation – assembly ของ capsomer procapsid Nucleocapsid formation (capsid+nucleic acid) Release ขึ้นกับชนิดของไวรัส DNA virus: maturation ในนิวเคลียส - Cell lysis, No cell lysis RNA virus: maturation ในไซโตพลาสซึม - Cell lysis ปล่อยไวรัสอย่างรวดเร็ว

Maturation of Poliovirus

2) enveloped virus Maturation – assembly ของ capsomer - nucleocapsid formation - assembly ของ envelope ไวรัสจะแทรกโปรตีนแทนโปรตีนของ host cell -บริเวณ plasma m., endoplasmic reticulum m., golgi apparatus m. (RNA virus) -บริเวณ nuclear m. (DNA virus) คาร์โบไฮเดรต และไขมัน จะผลิตโดย host cell

3) Complex virus Maturation ในไซโตพลาสซึม Release โดย cell lysis

Poliovirus multiplication cycle

Influenza virus multiplication cycle

Retrovirus multiplication cycle

Bacteriophage Virulent phage : T-phage Lytic infection Temperate phage: -phage Lysogenic infection

รูปร่างของ T-phage โครงสร้างส่วนหัว (Head) ประกอบด้วย แคปซิด และกรดนิวคลีอิค โครงสร้างส่วนหาง (Tail) เป็นท่อกลวงยาว (hollow tube) หุ้มด้วยเปลือก (Sheath) ที่สามารถยืดหดได้ นอกจากนี้มี Base plate, pin, tail fiber

T-phage

ขั้นตอนในการเพิ่มจำนวน

Assembly of phage particle

One-Step Multiplication Curve กราฟที่อธิบายการเพิ่มจำนวนของไวรัสตั้งแต่เข้าสู่เซลล์จนออกจากเซลล์ โดยการหาปริมาณไวรัสที่ระยะเวลาต่างๆหลังจากไวรัสเข้าสู่เซลล์ Eclipse period ไม่สามารถตรวจพบอนุภาคไวรัสที่สมบูรณ์ อยู่ในระยะ attachment, penetration, uncoating Accumulation period มีการสังเคราะห์ส่วนประกอบของไวรัส และรวมเป็นอนุภาคไวรัสที่สมบูรณ์ Latent period เป็นระยะเวลาที่ตั้งแต่ไวรัสเข้าสู่เซลล์จนตรวจพบอนุภาคไวรัสที่สมบูรณ์

One-Step Multiplication Curve