इस समय के महामारी विज्ञान के आंकड़े कहते हैं कि: SARS-CoV-2 दुनिया के 200 से अधिक देशों में मौजूद है, दुनिया भर में लगभग 113 मिलियन लोग COVID-19 से बीमार हुए हैं (फरवरी 2021) और इनमें से 2.5 मिलियन नहीं हैं। मर गई।
SARS-CoV-2 एक वायरस है जो मुख्य रूप से श्वसन पथ को प्रभावित करता है, जिससे खांसी, सर्दी, बुखार और गंभीर मामलों में सांस लेने में कठिनाई जैसे लक्षण होते हैं; कभी-कभी, हालांकि, यह प्रणालीगत सूजन को भी प्रेरित कर सकता है, जिससे सेप्सिस, दिल की विफलता और बहु-अंग शिथिलता हो सकती है।
SARS-CoV-2 संक्रमण विशेष रूप से 60 वर्ष से अधिक आयु के व्यक्तियों के लिए, पुरानी बीमारियों (जैसे: मधुमेह, कोरोनरी धमनी की बीमारी) और प्रतिरक्षा प्रणाली अवसाद दवाओं (जैसे: कीमोथेरेपी, इम्यूनोसप्रेसेन्ट्स) के साथ चिकित्सा करने वाले लोगों के लिए खतरनाक है।
इस लेख का उद्देश्य SARS-CoV-2 की संरचना, जीनोम और प्रोटीन का विश्लेषण करना और वायरस के रोगजनन से संबंधित मूलभूत जानकारी प्रदान करना है।
अधिक जानकारी के लिए: SARS-CoV-2: पहले लक्षणों को कैसे पहचानें और क्या करें? SARS-CoV-2 एक सकारात्मक एकल-फंसे आरएनए वायरस है जिसमें पेरीकैप्सिड (या .) होता है लिफ़ाफ़ा).
पेरीकैप्सिड एक प्रकार का लिफाफा होता है जिसे कुछ विषाणुओं के कैप्सिड के चारों ओर रखा जाता है; यह फॉस्फोलिपिड्स और ग्लाइकोप्रोटीन से बना होता है।
SARS-CoV-2 में 29,881 नाइट्रोजनस बेस का जीनोम होता है, जो 9,860 अमीनो एसिड के लिए कोड होता है।
यह जीनोम संरचनात्मक प्रोटीन के लिए जीन और गैर-संरचनात्मक प्रोटीन के लिए जीन में विभाजित है।
संरचनात्मक प्रोटीन जीन स्पाइक प्रोटीन (संक्षिप्त में S), पेरीकैप्सिड प्रोटीन (संक्षिप्त रूप में E, लिफाफे से), झिल्ली प्रोटीन (संक्षिप्त रूप में M), और न्यूक्लियोकैप्सिड प्रोटीन (संक्षिप्त में N) को कूटबद्ध करते हैं।
जैसा कि नाम से पता चलता है, संरचनात्मक प्रोटीन मिलकर SARS-CoV-2 की संरचना बनाते हैं।
दूसरी ओर, गैर-संरचनात्मक प्रोटीन के लिए जीन, प्रोटीन को सांकेतिक शब्दों में बदलना करते हैं, जैसे कि 3-काइमोट्रिप्सिन के समान प्रोटीज, पपैन के समान प्रोटीज या आरएनए-निर्भर आरएनए पोलीमरेज़, जिनके कार्य प्रतिकृति प्रक्रियाओं को विनियमित और निर्देशित कर रहे हैं। वायरस असेंबली।
नीचे प्रोटीन एस और गैर-संरचनात्मक प्रोटीन पर ध्यान देने के साथ व्यक्तिगत संरचनात्मक प्रोटीन का विवरण दिया गया है।
क्या आप यह जानते थे ...
SARS-CoV-2 अपने जीनोम का लगभग 82% SARS-CoV (SARS के लिए जिम्मेदार) और MERS-CoV (मध्य पूर्वी श्वसन सिंड्रोम के लिए जिम्मेदार) कोरोनवीरस के साथ साझा करता है।
अधिक जानने के लिए: कोरोनावायरस: वे क्या हैं? एक मुकुट की उपस्थिति (इसलिए "कोरोनावायरस" शब्द)।
स्पाइक प्रोटीन का वजन 180-200 kDa (पढ़ें किलोडाल्टन) होता है और यह 1,273 अमीनो एसिड से बना होता है।
स्पाइक दो प्रमुख अमीनो एसिड घटकों से बना है, जिन्हें S1 सबयूनिट्स (14-685) और S2 सबयूनिट्स (686-1.273) कहा जाता है:
- S1 सबयूनिट एक अमीनो एसिड अनुक्रम को होस्ट करता है जिसे RBD के रूप में जाना जाता है (अंग्रेजी का संक्षिप्त नाम "रिसेप्टर बाइंडिंग डोमेन", यानी रिसेप्टर बाइंडिंग डोमेन), जो वायरस को मेजबान (यानी इंसान) की कोशिकाओं से बांधने के लिए आवश्यक है।
- दूसरी ओर, S2 सबयूनिट, अमीनो एसिड सीक्वेंस (फ्यूजन पेप्टाइड, HR1, HR2, ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन और साइटोप्लाज्मिक डोमेन) की साइट है, जिसका अंतिम कार्य फ्यूजन और मेजबान कोशिकाओं में वायरस के प्रवेश का पक्ष लेना है।
अपनी मूल अवस्था में (अर्थात जब वायरस किसी को संक्रमित नहीं कर रहा होता है), स्पाइक प्रोटीन एक निष्क्रिय अग्रदूत के रूप में होता है। जब वायरस संक्रमित होने के लिए एक संभावित जीव का सामना करता है, हालांकि, यह तुरंत एक सक्रिय रूप में बदल जाता है: लक्ष्य कोशिकाओं के प्रोटीज सक्रियण प्रक्रिया को ट्रिगर करते हैं (इसलिए यह स्वयं मेजबान है जो इसे सक्रिय करता है!), जो "ब्रेक" " स्पाइक और S1 और S2 सबयूनिट बनाते हैं।
SARS-CoV-2 स्पाइक प्रोटीन कैसे काम करता है
SARS-CoV-2 स्पाइक प्रोटीन की कार्यप्रणाली जटिल है; विचाराधीन लेख का उद्देश्य इसे यथासंभव सरल बनाना है, ताकि पाठक इसे समझ सकें।
मेजबान संक्रमण प्रक्रिया शुरू करने के लिए स्पाइक प्रोटीन आवश्यक है; दूसरे शब्दों में, यह वह हथियार है जिसका उपयोग नोवेल कोरोनावायरस COVID-19 के रूप में ज्ञात संक्रमण का कारण बनता है।
स्पाइक-संचालित संक्रमण प्रक्रिया को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है:
- मेजबान सेल के लिए बाध्यकारी। यह वह चरण है जिसमें वायरस हमला करता है और खुद को जीव की कोशिकाओं से बांधता है जिसे वह संक्रमित करेगा।
- मेजबान कोशिका की झिल्ली के साथ वायरल झिल्ली (अनिवार्य रूप से वायरस का) का संलयन। यह वह चरण है जो वायरस को हमला किए गए जीव की कोशिकाओं में प्रवेश करने और वहां अपना जीनोम फैलाने की अनुमति देता है।
कोशिकाओं को होस्ट करने के लिए बाध्यकारी
स्पाइक प्रोटीन S1 सबयूनिट के RBD अनुक्रम के माध्यम से कोशिकाओं को होस्ट करने के लिए बांधता है।
वैज्ञानिक अध्ययनों ने देखा है कि आरबीडी अनुक्रम "कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली की सतह पर रखे गए एसीई2 रिसेप्टर के साथ बातचीत" के माध्यम से कोशिकाओं को होस्ट करने के लिए बाध्य करता है।
ACE2 एक एंजाइम है और ACE के समरूप है, एंजियोटेंसिन 1-9 को परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार प्रोटीन।
मनुष्यों में, ACE2 मुख्य रूप से फेफड़ों, आंतों, हृदय और गुर्दे जैसे अंगों की कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली की सतह पर पाया जाता है।
एक बार जब S1 सबयूनिट ACE2 से बंध जाता है, तो S प्रोटीन संरचना बदलना शुरू कर देता है; यह घटना संलयन चरण और मेजबान सेल में वायरस के प्रवेश के पक्ष में कार्य करती है।
ACE2 के लिए बाध्यकारी और परिणामी रूपात्मक परिवर्तन SARS-CoV-2 के खिलाफ टीके की प्राप्ति के लिए और मेजबान द्वारा लागू प्रतिजनता और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के तंत्र को समझने के लिए दो मूलभूत पहलू हैं।
हालाँकि, एक समस्या है जिस पर विचार किया जाना चाहिए: S1 सबयूनिट में उत्परिवर्तन और, विशेष रूप से RBD अनुक्रम में, जिस तरह से गठनात्मक परिवर्तन विकसित होता है, उसे बदल सकता है; फलस्वरूप, यह एंटीजेनिक विशेषताओं और प्रभावकारिता टीकों (सीखने के लिए) को प्रभावित कर सकता है। विषय के बारे में अधिक जानकारी के लिए, हम SARS-CoV-2 के वेरिएंट को समर्पित लेख पढ़ने की सलाह देते हैं)।
होस्ट सेल फ्यूजन
स्पाइक प्रोटीन S2 सबयूनिट के अमीनो एसिड अनुक्रमों के माध्यम से वायरस को होस्ट सेल में फ़्यूज़ करता है।
वायरस संलयन प्रक्रिया आरबीडी और मेजबान एसीई 2 रिसेप्टर के बीच बंधन द्वारा प्रेरित प्रोटीन एस के गठनात्मक परिवर्तन की लहर पर होती है: स्पाइक संरचना में परिवर्तन, वास्तव में, वायरल झिल्ली को मेजबान सेल के प्लाज्मा झिल्ली के करीब लाता है , अंतःक्रिया तक, झिल्लियों के बीच संलयन तक और अंत में, संक्रमित वायरस के समावेश तक।
एक बार जब वायरल जीनोम मेजबान कोशिका के अंदर होता है, तो वायरस अपनी प्रतिकृति शुरू कर देता है और संक्रमण प्रक्रिया को पूर्ण माना जा सकता है।
अधिक जानकारी के लिए: स्पाइक प्रोटीन म्यूटेशन: SARS-CoV-2 वेरिएंट परिपक्व, इसके न्यूक्लिक एसिड (डीएनए या आरएनए) के साथ एक प्रोटीन कैप्सूल में संलग्न होता है, जिसे कैप्सिड कहा जाता है।इस संबंध में किए गए अध्ययनों से पता चला है कि SARS-CoV-2 प्रोटीन E एक विरोपोरिन है, जो एक बार मेजबान कोशिका में, गोल्गी तंत्र और एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की झिल्ली पर स्थानीयकृत करने के लिए जाता है, ताकि असेंबली और रिलीज को सुविधाजनक बनाया जा सके। विषाणुओं का।
एक विरोपोरिन एक वायरल प्रोटीन है जो मेजबान की कोशिकाओं के भीतर एक झिल्ली चैनल के रूप में कार्य करता है।
SARS-CoV-2 प्रोटीन E, SARS-CoV के समान ही है, जबकि इसमें MERS-CoV से कुछ अंतर हैं।
वायरल, जिसे प्रोटीज कहा जाता है और वायरस द्वारा जल्दी उत्पन्न होता है; ये प्रोटीज एकल गैर-संरचनात्मक प्रोटीन को जन्म देने के लिए, सटीक बिंदुओं में पॉलीप्रोटीन को "काटने" का ख्याल रखते हैं।
पॉलीप्रोटीन रणनीति (जिससे छोटे प्रोटीन प्राप्त होते हैं) वायरस के बीच बहुत आम है।
यह बताना दिलचस्प है कि, काटने के काम से पहले, पॉलीप्रोटीन में शामिल प्रोटीन अभी भी निष्क्रिय, गैर-कार्यात्मक हैं; वे प्रोटीज के हस्तक्षेप और प्रमुख अमीनो एसिड श्रृंखलाओं के संबंध में उनके दरार के बाद ही कार्यात्मक हो जाते हैं।
SARS-CoV-2 गैर-संरचनात्मक प्रोटीन का मुख्य कार्य वायरल आरएनए के प्रतिलेखन और प्रतिकृति से निपटना है।
हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ये प्रोटीन वायरल रोगजनन में भी शामिल हैं।
SARS-CoV-2 प्रोटीज
SARS-CoV-2 के लिए मौलिक दो गैर-संरचनात्मक प्रोटीन, निस्संदेह, प्रोटीज हैं जो पॉलीप्रोटीन को "काटने" से निपटते हैं और वायरल आरएनए के प्रतिलेखन और प्रतिकृति के लिए उपयोगी प्रोटीन बनाते हैं।
इन प्रोटीज को 3-काइमोट्रिप्सिन-जैसे प्रोटीज (संक्षिप्त रूप से 3CLpro) और पैपेन-जैसे प्रोटीज (संक्षिप्त रूप से PLpro) के रूप में जाना जाता है।
यह देखते हुए कि वे जिस प्रोटीन को जन्म देते हैं, वह मेजबान में संक्रमण फैलाने का काम करता है, विचाराधीन प्रोटीज एक दिलचस्प औषधीय लक्ष्य का प्रतिनिधित्व करते हैं।
आरएनए आरएनए-निर्भर पोलीमरेज़
RNA पर निर्भर RNA पोलीमरेज़ SARS-CoV-2 का गैर-संरचनात्मक प्रोटीन है जो नए विषाणुओं के लिए नियत वायरल जीनोम की प्रतिकृति के लिए आवश्यक है।
यह गैर-संरचनात्मक प्रोटीन एक आकर्षक औषधीय लक्ष्य का भी प्रतिनिधित्व करेगा।
अपने स्वयं के जीनोम का आरएनए में अनुवाद करने के लिए और उसी आनुवंशिक सामग्री की प्रतिकृति के लिए और नए विषाणुओं के संयोजन के लिए आवश्यक प्रोटीन बनाने के लिए उनका शोषण करता है।उपरोक्त के आधार पर, वायरल आरएनए के प्रतिलेखन और प्रतिकृति में एक महत्वपूर्ण भूमिका गैर-संरचनात्मक प्रोटीन की है।
वायरल जीनोम के प्रतिलेखन और प्रतिकृति के साथ, SARS-CoV-2 मेजबान में फैलने लगता है, वास्तविक संक्रामक रोग की शुरुआत करता है।
इस चरण में, वायरस एक साइटोकाइडल गतिविधि (यानी जो कोशिकाओं को मारता है) और प्रतिरक्षा-मध्यस्थता तंत्र दोनों के साथ मेजबान जीव पर कार्य करता है।
जहां तक साइटोकाइडल गतिविधि का संबंध है, सबूत बताते हैं कि SARS-CoV-2 एपोप्टोसिस (कोशिका मृत्यु) और कोशिका लसीका को प्रेरित करता है; अधिक विशेष रूप से, यह सामने आया है कि वायरस संक्रमित कोशिका के भीतर सिंकाइटिया पैदा करता है और कोशिका के टूटने का कारण बनता है। , प्रतिकृति के बाद।
प्रतिरक्षा-मध्यस्थता तंत्र के लिए, अनुसंधान से पता चला है कि SARS-CoV-2 में जन्मजात और अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली (एंटीबॉडी और टी लिम्फोसाइट्स) दोनों शामिल हैं।
SARS-CoV-2, SARS कोरोनावायरस से अधिक संक्रामक क्यों है?
SARS-CoV, SARS के लिए जिम्मेदार कोरोनावायरस, श्वसन पथ की कोशिकाओं पर मौजूद RBD और ACE2 रिसेप्टर के बीच बातचीत का फायदा उठाकर मेजबान कोशिकाओं पर भी हमला करता है।
हालाँकि, इस प्रकार के बंधन और SARS-CoV-2 द्वारा लगाए गए एक के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर है: COVID-19 के लिए जिम्मेदार कोरोनावायरस के RBD अनुक्रम में ACE2 के लिए बहुत अधिक समानता है और इसे और अधिक कुशलता से बांधता है। , जिसके परिणामस्वरूप मेजबान कोशिकाओं की आक्रमण प्रक्रिया में बहुत अधिक प्रभावी होता है।
इस संबंध में वैज्ञानिक अध्ययनों से पता चला है कि ऊपर वर्णित बातचीत में अंतर SARS-CoV के RBD और SARS-CoV-2 के RBD के बीच एक अलग अमीनो एसिड संरचना के कारण है; विशेष रूप से, महत्वपूर्ण अंतर वाले दो अमीनो एसिड क्षेत्र हैं।
आत्मीयता में यह अंतर कई पहलुओं की व्याख्या करता है:
- यही कारण है कि SARS-CoV-2 का R0, SARS-CoV से अधिक है;
- इसका कारण यह है कि दवाएं और टीके जो SARS-CoV RBD अनुक्रम को लक्षित करते हैं और प्रभावी प्रतीत होते हैं, SARS-CoV-2 के खिलाफ उपयुक्त नहीं हैं।
R0 क्या है?
"आधार प्रजनन संख्या" के रूप में भी जाना जाता है, R0 पूरी तरह से अतिसंवेदनशील आबादी में प्रत्येक संक्रमित व्यक्ति द्वारा उत्पादित माध्यमिक संक्रमणों की औसत संख्या का प्रतिनिधित्व करता है (यानी कभी भी नए उभरते रोगजनक के संपर्क में नहीं)।
यह पैरामीटर एक संक्रामक रोग की संभावित संप्रेषणीयता को मापता है।
प्रो-भड़काऊ साइटोकिन्स प्रतिरक्षा प्रणाली की कुछ कोशिकाओं की गतिविधि से उत्पन्न होते हैं।
सामान्य परिस्थितियों में, वे प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया, सूजन और हेमटोपोइजिस को विनियमित करने का काम करते हैं।
इसके अलावा, नैदानिक डेटा और अन्य शोधों से पता चला है कि एक गंभीर SARS-CoV-2 संक्रमण की उपस्थिति में देखे जाने वाले प्रो-इंफ्लेमेटरी साइटोकिन्स का अधिक उत्पादन अन्य अंगों (जैसे हृदय) में फैल सकता है, जिससे वे शिथिलता का कारण बन सकते हैं, और जमावट को प्रभावित कर सकते हैं। प्रक्रियाएं, थ्रोम्बस के गठन को प्रेरित करती हैं।
जब SARS-CoV-2 प्रो-इंफ्लेमेटरी साइटोकिन्स के व्यापक अतिउत्पादन को ट्रिगर करता है, तो विशेषज्ञ इस घटना को "साइटोकाइन स्टॉर्म सिंड्रोम" कहते हैं।
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