Structure and genome of HIV
एच. आई. वी. (ह्यूमन इम्यूनोडेफिशिएंसी वायरस) के जीनोम और प्रोटीन 1983 में वायरस की खोज के बाद से व्यापक शोध का विषय रहे हैं। "कारक एजेंट की खोज में, शुरू में यह माना गया था कि वायरस मानव टी-सेल ल्यूकेमिया वायरस (एच. टी. एल. वी.) का एक रूप था, जो उस समय मानव प्रतिरक्षा प्रणाली को प्रभावित करने और कुछ ल्यूकेमिया का कारण बनने के लिए जाना जाता था। हालांकि, पेरिस में पाश्चर संस्थान के शोधकर्ताओं ने एड्स के रोगियों में पहले से अज्ञात और आनुवंशिक रूप से अलग रेट्रोवायरस को अलग किया जिसे बाद में एचआईवी नाम दिया गया। प्रत्येक विरियन में एक वायरल लिफाफा और संबंधित मैट्रिक्स होता है जो एक कैप्सिड को घेरता है, जो स्वयं एकल-फंसे आरएनए जीनोम और कई एंजाइमों की दो प्रतियों को घेरता है। एड्स से जुड़ी बीमारियों के पहले प्रमुख मामलों की रिपोर्ट के दो साल बाद वायरस की खोज हुई। संरचना संक्रामक विरियन से निकाले गए एच. आई. वी.-1 जीनोम के पूर्ण अनुक्रम को एकल-न्यूक्लियोटाइड रिज़ॉल्यूशन में हल किया गया है। एच. आई. वी. जीनोम वायरल प्रोटीन की एक छोटी संख्या को कूटबद्ध करता है, हमेशा एच. आई. वी. प्रोटीन के बीच और एच. आई. वी. और मेजबान प्रोटीन के बीच सहकारी संघ स्थापित करता है, ताकि मेजबान कोशिकाओं पर आक्रमण किया जा सके और उनकी आंतरिक मशीनरी का अपहरण किया जा सके। एच. आई. वी. संरचना में अन्य रेट्रोवायरस से अलग है। एच. आई. वी. विरियन व्यास में ~ 100 एनएम है। इसके सबसे भीतरी क्षेत्र में एक शंकु के आकार का कोर होता है जिसमें (सकारात्मक भावना) एसएसआरएनए जीनोम की दो प्रतियां, एंजाइम रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेस, इंटीग्रेज और प्रोटीज, कुछ छोटे प्रोटीन और प्रमुख कोर प्रोटीन शामिल होते हैं। ह्यूमन इम्यूनोडेफिशिएंसी वायरस (एच. आई. वी.) का जीनोम एच. आई. वी. जीवन चक्र के दौरान आवश्यक भूमिका निभाने वाले 8 वायरल प्रोटीन को कूटबद्ध करता है। एच. आई. वी.-1 गैर-सहसंयोजक रूप से जुड़े, अनस्प्लिस्ड, पॉजिटिव-सेंस सिंगल-स्ट्रैंडेड आर. एन. ए. की दो प्रतियों से बना होता है जो वायरल प्रोटीन पी24 से बने शंक्वाकार कैप्सिड से घिरा होता है, जो विशिष्ट रूप से लेंटिवायरस का होता है। आर. एन. ए. तारों की दो प्रतियां एच. आई. वी.-1 पुनर्संयोजन में योगदान करने में महत्वपूर्ण हैं, जो वायरल प्रतिकृति के विपरीत प्रतिलेखन के दौरान होता है। एक विरियन के भीतर एकल-फंसे आर. एन. ए. की दो प्रतियों का नियंत्रण लेकिन केवल एक एकल डी. एन. ए. प्रोवायरस के उत्पादन को स्यूडोडिप्लोइडी कहा जाता है। आर. एन. ए. घटक 9749 न्यूक्लियोटाइड्स लंबा होता है और इसमें 5 'कैप (जी. पी. पी. पी.), 3' पॉली (ए) टेल और कई ओपन रीडिंग फ्रेम (ओ. आर. एफ.) होते हैं। वायरल संरचनात्मक प्रोटीन लंबे ओ. आर. एफ. द्वारा कूटबद्ध किए जाते हैं, जबकि छोटे ओ. आर. एफ. वायरल जीवन चक्र के नियामकों को कूटबद्ध करते हैंः संलग्नक, झिल्ली संलयन, प्रतिकृति और संयोजन। सिंगल-स्ट्रैंड आर. एन. ए. पी. 7 न्यूक्लियोकैप्सिड प्रोटीन, लेट असेंबली प्रोटीन पी. 6, और विरियन के विकास के लिए आवश्यक एंजाइमों, जैसे कि रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेस और इंटीग्रेज से कसकर बंधा होता है। लाइसिन टीआरएनए मैग्नीशियम-निर्भर रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेस का प्राइमर है। न्यूक्लियोकैप्सिड जीनोमिक आर. एन. ए. (एक अणु प्रति हेक्सामर) के साथ संबद्ध होता है और आर. एन. ए. को न्यूक्लियस द्वारा पाचन से बचाता है। विरियन कण के भीतर वीआईएफ, वीपीआर, नेफ और वायरल प्रोटीज भी शामिल हैं। विरियन का लिफाफा मेजबान कोशिका मूल की एक प्लाज्मा झिल्ली द्वारा बनाया जाता है, जो वायरल पी17 प्रोटीन से बने एक मैट्रिक्स द्वारा समर्थित होता है, जो विरियन कण की अखंडता को सुनिश्चित करता है। विरियन की सतह पर एचआईवी के लिफाफा ग्लाइकोप्रोटीन (एनवी) की एक सीमित संख्या पाई जा सकती है, जो जीपी120 और जीपी41 के हेटेरोडाइमर द्वारा बनाया गया एक ट्रिमर है। एन. वी. अपने प्राथमिक मेजबान रिसेप्टर, सी. डी. 4 और इसके सह-रिसेप्टर (मुख्य रूप से सी. सी. आर. 5 या सी. एक्स. सी. आर. 4) को बांधने के लिए जिम्मेदार है, जिससे इसकी लक्षित कोशिका में वायरल प्रवेश होता है। वायरस की सतह पर एकमात्र प्रोटीन के रूप में, लिफाफा ग्लाइकोप्रोटीन (जी. पी. 120 और जी. पी. 41) एच. आई. वी. टीके के प्रयासों के प्रमुख लक्ष्य हैं। ट्राइमेरिक लिफाफा स्पाइक के द्रव्यमान का आधा से अधिक एन-लिंक्ड ग्लाइकेन है। घनत्व अधिक होता है क्योंकि ग्लाइकेन अंतर्निहित वायरल प्रोटीन को एंटीबॉडी द्वारा बेअसर होने से बचाता है। यह ज्ञात सबसे घनी ग्लाइकोसिलेटेड अणुओं में से एक है और एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम और गोल्गी उपकरण में बायोजेनेसिस के दौरान ग्लाइकैन की सामान्य परिपक्वता प्रक्रिया को रोकने के लिए घनत्व पर्याप्त रूप से अधिक है। इसलिए अधिकांश ग्लाइकेन अपरिपक्व 'उच्च-मैननोज़' ग्लाइकेन के रूप में रुके हुए हैं जो आम तौर पर स्रावित या कोशिका सतह पर मानव ग्लाइकोप्रोटीन पर मौजूद नहीं होते हैं। असामान्य प्रसंस्करण और उच्च घनत्व का मतलब है कि लगभग सभी व्यापक रूप से तटस्थ करने वाले एंटीबॉडी जो अब तक पहचाने गए हैं (रोगियों के एक उपसमूह से जो कई महीनों से वर्षों से संक्रमित हैं) इन लिफाफा ग्लाइकेन से जुड़ते हैं या उनका सामना करने के लिए अनुकूलित होते हैं। वायरल स्पाइक की आणविक संरचना अब एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी और क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा निर्धारित की गई है। संरचनात्मक जीव विज्ञान में ये प्रगति जी. पी. 41 में प्रोलाइन उत्परिवर्तन के लिए एक अंतर-इकाई डायसल्फाइड बंधन और एक आइसोलेयूसिन की शुरुआत द्वारा वायरल स्पाइक के स्थिर पुनर्संयोजक रूपों के विकास के कारण संभव हुई थी। तथाकथित एस. ओ. एस. आई. पी. ट्रिमर न केवल देशी वायरल स्पाइक के प्रतिजैविक गुणों को पुनः उत्पन्न करते हैं, बल्कि देशी वायरस पर प्रस्तुत अपरिपक्व ग्लाइकेन के समान स्तर को भी प्रदर्शित करते हैं। रिकॉम्बिनेंट ट्राइमेरिक वायरल स्पाइक्स वैक्सीन उम्मीदवारों के लिए आशाजनक हैं क्योंकि वे रिकॉम्बिनेंट मोनोमेरिक जीपी120 की तुलना में कम गैर-तटस्थकारी एपिटोप प्रदर्शित करते हैं जो लक्षित एपिटोप के लिए प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को दबाने का कार्य करते हैं। जीनोम संगठन एच. आई. वी. में संरचनात्मक प्रोटीन के लिए कई प्रमुख जीन कोडिंग हैं जो सभी रेट्रोवायरस के साथ-साथ एच. आई. वी. के लिए अद्वितीय कई गैर-संरचनात्मक ("सहायक") जीन में पाए जाते हैं। एच. आई. वी. जीनोम में नौ जीन होते हैं जो पंद्रह वायरल प्रोटीन को कूटबद्ध करते हैं। इन्हें पॉलीप्रोटीन के रूप में संश्लेषित किया जाता है जो विरियन आंतरिक के लिए प्रोटीन का उत्पादन करते हैं, जिसे गैग कहा जाता है, समूह विशिष्ट एंटीजन; वायरल एंजाइम (पोल, पॉलीमरेज़) या विरियन एनवी (लिफाफा) के ग्लाइकोप्रोटीन। इनके अलावा, एच. आई. वी. प्रोटीन के लिए कूटबद्ध करता है जिनके कुछ नियामक और सहायक कार्य भी होते हैं। एचआईवी-1 के दो महत्वपूर्ण नियामक तत्व हैंः टैट और रेव और कुछ महत्वपूर्ण सहायक प्रोटीन जैसे नेफ, वीपीआर, वीआईएफ और वीपीयू जो कुछ ऊतकों में प्रतिकृति के लिए आवश्यक नहीं हैं। गैग जीन वायरस का बुनियादी भौतिक बुनियादी ढांचा प्रदान करता है, और पोल बुनियादी तंत्र प्रदान करता है जिसके द्वारा रेट्रोवायरस प्रजनन करते हैं, जबकि अन्य एचआईवी को मेजबान कोशिका में प्रवेश करने और इसके प्रजनन को बढ़ाने में मदद करते हैं। यद्यपि उनमें उत्परिवर्तन द्वारा परिवर्तन किया जा सकता है, टी. ई. वी. को छोड़कर ये सभी जीन एच. आई. वी. के सभी ज्ञात रूपों में मौजूद हैं; एच. आई. वी. की आनुवंशिक परिवर्तनशीलता देखें। एच. आई. वी. 10के. बी. से कम के जीनोम से नौ अलग-अलग जीन उत्पाद प्राप्त करने के लिए अंतर आर. एन. ए. विभाजन की एक परिष्कृत प्रणाली को नियोजित करता है। एच. आई. वी. में एक 9.2kb अनस्प्लिस्ड जीनोमिक ट्रांसक्रिप्ट होता है जो गैग और पोल अग्रदूतों के लिए एन्कोड करता है; एन. ई. वी., वी. आई. एफ., वी. पी. आर. और वी. पी. यू. के लिए एक एकल स्प्लिस्ड, 4.5 के. बी. एन्कोडिंग और टैट, रेव और नेफ के लिए एक बहु स्प्लिस्ड, 2 के. बी. एम. आर. एन. ए. एन्कोडिंग। वायरल स्ट्रक्चरल प्रोटीन गैग (समूह-विशिष्ट एंटीजन) पूर्ववर्ती गैग पॉलीप्रोटीन के लिए कोड है जिसे वायरल प्रोटीज द्वारा एम. ए. (मैट्रिक्स प्रोटीन, पी17) की परिपक्वता के दौरान संसाधित किया जाता है; सी. ए. (कैप्सिड प्रोटीन, पी24); एस. पी. 1 (स्पेसर पेप्टाइड 1, पी2); एन. सी. (न्यूक्लियोकैप्सिड प्रोटीन, पी7); एस. पी. 2 (स्पेसर पेप्टाइड 2, पी1) और पी6 प्रोटीन। वायरल एंजाइम रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेस (आर. टी.) और आर. एन. एज़. एच., इंटीग्रेज़ (आई. एन.), और एच. आई. वी. प्रोटीज (पी. आर.) के लिए पोल कोड। संरचनात्मक प्रोटीन के उत्पादन के लिए पूर्ववर्ती गैग पॉलीप्रोटीन को तोड़ने के लिए एच. आई. वी. प्रोटीज की आवश्यकता होती है, आर. एन. ए. टेम्पलेट से डी. एन. ए. को ट्रांसक्रिप्ट करने के लिए आर. टी. की आवश्यकता होती है, और आई. एन. मेजबान जीनोम में डबल-स्ट्रैंडेड वायरल डी. एन. ए. को एकीकृत करने के लिए आवश्यक है। ईएनवी ("लिफाफा" के लिए) जीपी160 के लिए कोड है, जिसे मेजबान कोशिका के एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के भीतर एक मेजबान प्रोटीज, फ्यूरिन द्वारा विभाजित किया जाता है। अनुवाद के बाद की प्रक्रिया एक सतह ग्लाइकोप्रोटीन, जी. पी. 120 या एस. यू. का उत्पादन करती है, जो लिम्फोसाइट्स पर मौजूद सी. डी. 4 रिसेप्टर्स से जुड़ती है, और जी. पी. 41 या टी. एम., जो वायरस को लक्षित कोशिकाओं से जुड़ने और फ्यूज करने में सक्षम बनाने के लिए वायरल लिफाफे में एम्बेड करती है। आवश्यक नियामक तत्व (एचआईवी ट्रांस-एक्टिवेटर) वायरल जीनोम आरएनए के रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन को विनियमित करने, वायरल एमआरएनए के कुशल संश्लेषण को सुनिश्चित करने और संक्रमित कोशिकाओं से विरियन की रिहाई को विनियमित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। टाट को 72-एमिनो एसिड वन-एक्सोन टैट के साथ-साथ 86-101-एमिनो एसिड टू-एक्सोन टैट के रूप में व्यक्त किया जाता है, और एच. आई. वी. संक्रमण की शुरुआत में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। टी. ए. टी. (14-15 के. डी. ए.) 5 'एल. टी. आर. क्षेत्र के पास उभरे हुए जीनोमिक आर. एन. ए. स्टेम-लूप माध्यमिक संरचना से जुड़ता है जो ट्रांस-एक्टिवेशन रेस्पॉन्स एलिमेंट (टी. ए. आर.) बनाता है। रेव (विरियन प्रोटीन की अभिव्यक्ति का नियामक): रेव प्रोटीन एक आर्जिनिन-समृद्ध आर. एन. ए.-बाध्यकारी रूपांकन के माध्यम से वायरल जीनोम से जुड़ता है जो एक एन. एल. एस. (परमाणु स्थानीयकरण संकेत) के रूप में भी कार्य करता है, जो वायरल प्रतिकृति के दौरान साइटोसोल से न्यूक्लियस में रेव के परिवहन के लिए आवश्यक है। रेव, टाट और रेव के कोडिंग एक्सॉन को अलग करने वाले इंट्रॉन में स्थित एम. आर. एन. ए. एन. वी. की एक जटिल स्टेम-लूप संरचना को पहचानता है, जिसे एच. आई. वी. रेव प्रतिक्रिया तत्व (आर. आर. ई.) के रूप में जाना जाता है। रेव प्रमुख वायरल प्रोटीन के संश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण है और इसलिए वायरल प्रतिकृति के लिए आवश्यक है। सहायक नियामक प्रोटीन वी. पी. आर. (लेंटिवायरस प्रोटीन आर): वी. पी. आर. एक विरियन-संबद्ध, न्यूक्लियोसाइटोप्लाज्मिक शटलिंग नियामक प्रोटीन है। ऐसा माना जाता है कि यह वायरस की प्रतिकृति, विशेष रूप से, पूर्व एकीकरण परिसर के परमाणु आयात में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ऐसा भी प्रतीत होता है कि वी. पी. आर. अपने मेजबान कोशिकाओं को जी2 चरण में अपने कोशिका चक्र को रोकने का कारण बनता है। यह गिरफ्तारी मेजबान डी. एन. ए. मरम्मत तंत्र को सक्रिय करती है जो वायरल डी. एन. ए. के एकीकरण को सक्षम कर सकती है। एच. आई. वी.-2 और एस. आई. वी. वी. पी. एक्स. नामक एक अतिरिक्त वी. पी. आर. संबंधित प्रोटीन को कूटबद्ध करते हैं जो वी. पी. आर. के सहयोग से कार्य करता है। वीआईएफ-वीआईएफ एक अत्यधिक संरक्षित, 23 केडीए फॉस्फोप्रोटीन है जो कोशिका के प्रकार के आधार पर एचआईवी-1 विरियन की संक्रामकता के लिए महत्वपूर्ण है। एच. आई. वी.-1 को लिम्फोसाइट्स, मैक्रोफेज और कुछ मानव कोशिका रेखाओं में संक्रामक वायरस को संश्लेषित करने के लिए वी. आई. एफ. की आवश्यकता पाई गई है। ऐसा प्रतीत होता है कि हीला कोशिकाओं या सी. ओ. एस. कोशिकाओं में इसी प्रक्रिया के लिए वी. आई. एफ. की आवश्यकता नहीं होती है। नेफ-नेफ, नकारात्मक कारक, एक एन-टर्मिनल मायरिस्टॉयलेटेड झिल्ली-संबंधित फॉस्फोप्रोटीन है। यह वायरस के प्रतिकृति चक्र के दौरान कई कार्यों में शामिल है। ऐसा माना जाता है कि यह कोशिका एपोप्टोसिस में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और वायरस की संक्रामकता को बढ़ाता है। वी. पी. यू. (वायरस प्रोटीन यू)-वी. पी. यू. एच. आई. वी.-1 के लिए विशिष्ट है। यह कई जैविक कार्यों के साथ एक वर्ग I ऑलिगोमेरिक अभिन्न झिल्ली फॉस्फोप्रोटीन है। वी. पी. यू. सी. डी. 4 क्षरण में शामिल है जिसमें यूबीक्विटिन प्रोटीजॉम मार्ग के साथ-साथ संक्रमित कोशिकाओं से विरियन की सफल रिहाई शामिल है। टीईवीः यह जीन केवल कुछ एचआईवी-1 आइसोलेट्स में मौजूद होता है। यह टैट, एनवी और रेव जीन के कुछ हिस्सों का एक संलयन है, और टैट के कुछ गुणों के साथ एक प्रोटीन के लिए कोड है, लेकिन रेव के गुणों में से बहुत कम या कोई भी नहीं है। आर. एन. ए. माध्यमिक संरचना एच. आई. वी. आर. एन. ए. जीनोम के भीतर कई संरक्षित माध्यमिक संरचना तत्वों की पहचान की गई है। एच. आई. वी. वायरल आर. एन. ए. संरचनाएँ विपरीत प्रतिलेखन की प्रगति को नियंत्रित करती हैं। 5 'यू. टी. आर. संरचना में छोटे लिंकर्स द्वारा जुड़े स्टेम-लूप संरचनाओं की श्रृंखला होती है। इन स्टेम-लूपों (5 'से 3') में ट्रांस-एक्टिवेशन क्षेत्र (टी. ए. आर.) तत्व, 5 'पॉलीएडेनाइलेशन संकेत [पॉली (ए)], पी. बी. एस., डी. आई. एस., प्रमुख एस. डी. और जीनोम के 5' छोर के भीतर स्थित हेयरपिन संरचना और एन. वी. जीन के भीतर एच. आई. वी. रेव प्रतिक्रिया तत्व (आर. आर. ई.) शामिल हैं। एक अन्य आर. एन. ए. संरचना जिसकी पहचान की गई है वह है गैग स्टेम लूप 3 (जी. एस. एल. 3), जिसे वायरल पैकेजिंग में शामिल माना जाता है। आर. एन. ए. द्वितीयक संरचनाओं को एच. आई. वी. प्रोटीज और रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेस के कार्य को बदलकर एच. आई. वी. जीवन चक्र को प्रभावित करने के लिए प्रस्तावित किया गया है, हालांकि पहचाने गए सभी तत्वों को एक कार्य नहीं सौंपा गया है। SHAPE विश्लेषण द्वारा निर्धारित एक आर. एन. ए. द्वितीयक संरचना में तीन स्टेम लूप होते हैं और यह एच. आई. वी. प्रोटीज और रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेस जीन के बीच स्थित होता है। इस सीआईएस नियामक आरएनए को पूरे एचआईवी परिवार में संरक्षित दिखाया गया है और माना जाता है कि यह वायरल जीवन चक्र को प्रभावित करता है। वी3 लूप तीसरा चर लूप या वी3 लूप ह्यूमन इम्यूनोडेफिशिएंसी वायरस का एक हिस्सा या क्षेत्र है। विरॉन के लिफाफा ग्लाइकोप्रोटीन का वी3 लूप, जीपी120, एचआईवी के तनाव के आधार पर लक्षित मानव प्रतिरक्षा कोशिका पर एक साइटोकिन रिसेप्टर से जुड़कर मानव प्रतिरक्षा कोशिकाओं को संक्रमित करने की अनुमति देता है, जैसे कि सी. सी. आर. 5 कोशिका या सी. एक्स. सी. आर. 4 कोशिका। कोशिकाओं में एचआईवी-1 के प्रवेश के लिए लिफाफा ग्लाइकोप्रोटीन (एनवी) जीपी 120/41 आवश्यक है। एन. वी. एच. वी.-1 संक्रमण वाले व्यक्तियों का इलाज करने वाली दवा के आणविक लक्ष्य के रूप में कार्य करता है, और एड्स वैक्सीन विकसित करने के लिए प्रतिरक्षात्मक स्रोत के रूप में कार्य करता है। हालांकि, कार्यात्मक एनवी ट्रिमर की संरचना मायावी बनी हुई है। एच. आई. वी./एड्स अनुसंधान संदर्भ भी देखें बाहरी लिंक एच. आई. वी. पोल-1 स्टेम लूप पूर्ण एच. आई. वी. 1 विरियन एच. आई. वी./एड्स के 3डी मॉडल के लिए आर. एफ. ए. एम. प्रविष्टि