This old version of Proteopedia is provided for student assignments while the new version is undergoing repairs. Content and edits done in this old version of Proteopedia after March 1, 2026 will eventually be lost when it is retired in about June of 2026.

Apply for new accounts at the new Proteopedia. Your logins will work in both the old and new versions.

Spike Protein (Hebrew)

From Proteopedia

Revision as of 17:24, 7 July 2020 by Offir Lupo (Talk | contribs)

(diff) ←Older revision | Current revision (diff) | Newer revision→ (diff)

Jump to: navigation, search

1 Spike Protein חלבון הספייק

Spike Protein חלבון הספייק

כדאי להוסיף פה קודם כל הקדמה מהו חלבון הספייק

מגפת הקורונה

חלבון הספייק הוא אחד החלבונים הנמצאים על גבי מעטפת וירוס הקורונה ונחשב לחלבון החיוני ביותר לוירוס כיוון שהוא משמש אותו לחדירה לתאי מערכת הנשימה שהן תאי המטרה שלו.
בדצמבר 2019 , התפרץ לראשונה בעיר ווהן בסין נגיף קורונה חדש שנקרא SARS COV-2 , שהתפשט לרחבי העולם כולל ישראל , הנגיף גורם למחלה שנקראת COVID-19 =Coronavirus Disease-19,ארגון הבריאות העולמי (WHO) הכריז על המחלה כפנדמיה – מחלה כלל עולמית . תסמיני המחלה הם חום , שיעול יבש , כאבי גרון וקשיי נשימה במקרים החמורים . סרטון - איך נדבקים בנגיף ?

SARS-COV-2 נגיף

נגיף הקורונה החדש שייך למשפחת וירוסי הקורונה , הוא נקרא בשם הזה על שם חלבוני הspike- דמויי הכתר או בלטינית קורונה , הבולטים על פני השטח שלו . חלבון זה הוא חיוני וקריטי לחדירת הוירוס לתא המאכסן שלו.
SARS-COV-2 חולק כ 80% מהגנום שלו עם נגיף הסארס וזהה כ 96% לנגיף הקורונה הנמצא בעטלפים BATCOV RaTG 13 , ייתכן שעטלפים העבירו אותו לבני האדם אך בין שני הנגיפים קיים הבדל גדול בגנום באזורים הקשורים ליכולת ההדבקה , דבר זה מרמז על כך שנגיף העטלף הזה לא הדביק ישירות בני אדם אלא הועבר לבני אדם דרך מארח ביניים ^[1].

איור 1 – נגיף הקורונה נקרא על שם חלבונים שמעניקים לו מראה של כתר. אילוסטרציה של נגיף הקורונה KTSDesign, SPL

נגיף הקורונה שייך למשפחת נגיפי ה RNA , הגנום שלו מורכב ממולקולת RNA גדילית המקודדת ל 10 גנים המייצרים בסופו של דבר 26 חלבונים האחראיים על התרבות הנגיף בתא המאכסן , ישנם חלבונים לא מבניים כמו RNA POLYMERASE וחלבונים מבניים כמו חלבון הספייק שמשמש לחדירת הנגיף לתא המאכסן בנוסף לחלבון נוקלאופרוטאין האורז את הגנום ושניים אחרים הקשורים לקרום ^[2].

קצב הצטברות המוטציות אצל נגיפי ה RNA נחשב לגבוה יחסית הצטברות מוטצית אלה יכולה להוביל לשינוי במבנה המעטפת של נגיף הקורונה כלומר הנגיף מחליף זהות דבר אשר עלול לפגוע ביעילות החיסונים המפותחים כנגד וירוס זה .

SARS-COV-2 מחזור התרבות נגיף

תאי המטרה של וירוס SARS-COV-2 הינם תאי מערכת הנשימה , הוירוס מתאים את עצמו לתאי המטרה שלו באמצעות ח חלבון ה SPIKE שלו שנקשר לרצפטור ההומני ACE2 הנמצא על גבי שטח קרום תאי מערכת הנשימה שלבי התרבות הנגיף בתא המאכסן
1)חדירה לתא המאכסן נעשה באמצעות חלבון ה SPIKE

חלבון ה SPIKE חיוני לפעילות הנגיף, ומשמש אותו לחדירה לתאי המטרה שלו במערכת הנשימה. בעזרת חלבון ה SPIKE נקשר הנגיף לתאי המטרה שלו על ידי קישור לרצפטור שנקרא ACE2 הנמצא על גבי תאי המטרה.

מחקרים אחרונים פיענחו את המבנה של החלבון ומצאו שחלבון ה SPIKE כולל שני רכיבים : תת-יחידה S1 המכילה אזור שמזהה ונקשר לקולטן ACE2 שנמצא על פני התא המודבק; ותת-יחידה S2, המכילה מקטע שעוזר לנגיף להיכנס לתוך התא, על ידי כך שהקרום שעוטף אותו מתאחה עם קרום התא. לאחר ש-S1מבצע את פעולתו ונקשר לקולטן ACE2, חלבון ה-Spike נחתך, וכך נחשף אזור ה-S2, הפועל לאיחוי של קרום הנגיף עם קרום התא המודבק. לנגיף הקורונה יכולת הסתגלות למינים חדשים וזה נובע מהמבנה של חלבון ה SPIKE , באמצעות שינויים במבנה החלבון, הנגיף יכול להסתיר או לחשוף אזורים הנקשרים לתא שאליו הוא חודר . כאשר חודר הנגיף לתאי מערכת הנשימה באדם הוא גורם למחלת COVID 19 (מחלת הקורונה) המאופיינת בקשיי נשימה ושיעול ועלייה בחום הגוף .

איור 2 חלבון ספייק נקשר על פני הקולטן של התא המודבק אילוסטרציה של מבנה הקולטן Ramon Andrade 3Dciencia, SPL

2)שחרור החומר הגנטי הוירוסי בתא המאכסן

נגיף הקורונה הוא נגיף מסוג RNA. כלומר הגנום שלו מורכב במולקולת RNA, ולא במולקולות DNA, כמו הגנום שלנו ושל כל בעלי החיים, הצמחים וגם החיידקים. כשבוע לאחר שהנגיף תועד לראשונה קבעו חוקרים את רצף ה- RNA שלו. בעוד שהגנום של האדם מורכב מלמעלה משלושה מיליארד "אותיות" או בסיסי DNA, הגנום של הנגיף מכיל פחות מ- 30,000 אותיות גנטיות ומספר קטן של גנים. לאחר שהנגיף נכנס לתוך התא, הוא משחרר קטע של חומר גנטי בצורת RNA.

3)הרכבת נגיפים חדשים

מכונות התא מתחילות לייצר בקצב מהיר עוד ועוד RNA נגיפי וחלבונים נגיפיים, ואלו מורכבים יחדיו ליצירת עותקים שלמים של הנגיף. העותקים החדשים נישאים לשוליים החיצוניים של התא, ויכולים לצאת ממנו במטרה להדביק תאים נוספים.

4)שחרור הנגיפים החדשים מהתא המאכסן

השלב האחרון של השכפול הויראלי הוא שחרור עותקי הנגיף החדשים המיוצרים בתא המארח. כל תא נגוע יכול לשחרר מיליוני עותקים של הנגיף לפני שהוא מתפרק לבסוף ומת. נגיפים מסוימים משתחררים כאשר התא המארח מת, ואילו נגיפים אחרים יכולים יכולים להשתחרר דרך קרום התא מבלי להרוג אותו ישירות. לאחר יציאת הנגיפים מהתא הנגוע, הם עשויים להדביק תאים סמוכים ולחזור על מחזור השכפול. שיעול והתעטשות עלולים להפיץ ליחה מלאה נגיפים מדרכי הנשימה על אנשים ומשטחים סמוכים, שם הנגיף יכול להישאר בעל יכולת הדבקה במשך מספר שעות עד מספר ימים.

איור 3 מחזור החיים של נגיף הקורונה

פוטנציאל חלבון הספייק בפיתוח חיסונים ותרופות למחלה

הינו נגיף מתפרץ חדש אשר לא היה מוכר למדענים ולכן יש צורך בביצוע מחקר רחב על המבנה שלו ומיוחד על חלבוני המעטפת שלו , בנגף הספייק כבר ידוע אודות כלים טכנולוגים מתקדמים את הרצ הגנטי של הנגיף ואת מבנה חלבוני המעטפת שלו , אחד חלבוני המטרה שעליהם מתבסס פיתוח חיסון כנגד הקורונה הוא חלבון הספייק החיוני לחדירת הוירוס לתאים אם המדענים יפתחו חיסון כנגד חלבון הספייק הנגיף לא יוכל לחדור לתאים וגרום למחלה , חוקרים מגרמינה הראו שחלבון הספייק נצמד לחבון ACE2 שמתבטא על תאי מערכת הנשימה ובכך חודר לתאים , מנסים כעת לפתח חיסון שיפעיל תגובה חיסונית נגד חלבון הספייק שהוא אנטיגן אפשרי וכך לפגוע ביכולת של הנגיף לחדור לתאים^[3].  
כבר החל המירוץ לפיתוח חיסון נגד SARS-COV-2

פיתוח תרופות כנגד מחלת הקורונה יכולות להתבסס גם על חלבון הספייק , מציאת מנגנון הכניסה של הנגיף לתאים באמצעות חלבון S מאפשר לבצע סריקות למציאת מולקולות קטנות או תרופות קיימות שיכולות להפריע לכניסת הנגיף לתא. כך למשל, חברת APEIRON Biologics בוחנת יעילות של מולקולה קטנה בשם APN01 החוסמת את הקולטן של התאים שאליו נקשר חלבון S ובכך מונעת הדבקה. כרגע התרופה החדשה נבדקת בניסוי קליני שלב 1 לבטיחות ויעילות.^[4].

רשימת מקורות

↑ Zhou P, Yang XL, Wang XG, Hu B, Zhang L, Zhang W, Si HR, Zhu Y, Li B, Huang CL, Chen HD, Chen J, Luo Y, Guo H, Jiang RD, Liu MQ, Chen Y, Shen XR, Wang X, Zheng XS, Zhao K, Chen QJ, Deng F, Liu LL, Yan B, Zhan FX, Wang YY, Xiao GF, Shi ZL. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020 Mar;579(7798):270-273. doi: 10.1038/s41586-020-2012-7. Epub 2020 Feb, 3. PMID:32015507 doi:http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7
↑ Bar-On YM, Flamholz A, Phillips R, Milo R. SARS-CoV-2 (COVID-19) by the numbers. Elife. 2020 Apr 2;9. pii: 57309. doi: 10.7554/eLife.57309. PMID:32228860 doi:http://dx.doi.org/10.7554/eLife.57309
↑ Hoffmann M, Kleine-Weber H, Schroeder S, Kruger N, Herrler T, Erichsen S, Schiergens TS, Herrler G, Wu NH, Nitsche A, Muller MA, Drosten C, Pohlmann S. SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor. Cell. 2020 Apr 16;181(2):271-280.e8. doi: 10.1016/j.cell.2020.02.052. Epub 2020, Mar 5. PMID:32142651 doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.052
↑ Zhang H, Penninger JM, Li Y, Zhong N, Slutsky AS. Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) as a SARS-CoV-2 receptor: molecular mechanisms and potential therapeutic target. Intensive Care Med. 2020 Apr;46(4):586-590. doi: 10.1007/s00134-020-05985-9. Epub, 2020 Mar 3. PMID:32125455 doi:http://dx.doi.org/10.1007/s00134-020-05985-9