കൊറോണ വൈറസ് – ഘടനയും ജീവചക്രവും

അബ്ദുൾജലീൽ കെ., ജിജോ പി. ഉലഹന്നാൻ

മൃഗങ്ങളിലോ മനുഷ്യരിലോ അസുഖമുണ്ടാക്കുന്ന വൈറസുകളുടെ ഒരു വലിയ കുടുംബമാണ് കൊറോണ വൈറസുകൾ. അടുത്തിടെ ചൈനയിലെ വുഹാനിൽ കണ്ടെത്തിയ കൊറോണ വൈറസ് കോവി​ഡ്-19 എന്ന മഹാമാരിക്ക് കാരണമായപ്പോഴാണ് ലോകമെങ്ങും സാധാരണക്കാർ ഇതിനെപ്പറ്റി കേൾക്കുന്നത്. നിഡോവിറേൽസ്‌ ഓർഡറിൽ കോറോണവിറിഡേ എന്ന കുടുംബത്തിൽ കോറോണവിരിനേ എന്ന ഉപകുടുംബത്തിൽ ഉൾപ്പെട്ട വൈറസാണ് കോറോണ. ഈ ഉപകുടുംബത്തെ – ആൽഫ, ബീറ്റാ, ഗാമ, ഡെൽറ്റ എന്നീ നാല് വിഭാഗമായി തിരിച്ചിട്ടുണ്ട്. നിഡോവിറേൽസ് വിഭാഗത്തിൽ പെട്ട വൈറസുകൾക്ക് റൈബോന്യൂക്ലിക്കാസിഡ് (RNA) കൊണ്ടുള്ള ജനിതക ഘടകവും അതിന്റെ ചുറ്റും പ്രോട്ടീൻ തന്മാത്രകൾ കൊണ്ടുള്ള ഒരാവരണവും ഉണ്ട്.

ഏഴുതരം കൊറോണവൈറസുകളും വ്യത്യസ്തമായിരിക്കുന്നത് അവ പരത്തുന്ന ശ്വാസകോശരോഗങ്ങളുടെ തീവ്രത അനുസരിച്ചാണ്. മേൽപ്പറഞ്ഞ നാലെണ്ണം (NL63, 229E, OC43, HKU1) ചെറുതോ ഇടത്തരമോ ആയ ശ്വാസകോശരോഗങ്ങൾക്കു  കാരണമാകുമ്പോൾ, രണ്ടെണ്ണം (മെർസ്, സാർസ്) കഠിനമായ രോഗങ്ങൾ  വരുത്തിവയ്ക്കുന്നു. അവസാനത്തേത് (സാർസ്-കോവ്-2) ഇപ്പോൾ മഹാമാരിയായി മാറിയ കോവിഡ്-19നു കാരണമാകുന്നു. സാർസ്-കോവ്-2 വരുത്തുന്ന അണുബാധയുടെ തീവ്രത  മനുഷ്യരിൽ മൂന്നുതരത്തിലാവാം: ലഘു, ഇടത്തരം, കഠിനം. കൊറോണവൈറസുകളുടെ ജനിതകഘടനയും, അവ കോശങ്ങളിലേക്ക് കടന്നുകയറാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതികളും വ്യത്യസ്തമാണ്.

കൊറോണ വൈറസ് – ജനിതക ഘടന:

ഏകദേശം മുപ്പതിനായിരം ബേസ് വലുപ്പമുള്ള റൈബോന്യൂക്ലിക് ആസിഡ് (RNA) ആണ് ഈ വൈറസിന്റെ ജനിതക ഘടകം. അതേ സമയം  മനുഷ്യന്റെ ജിനോമിൽ 300 കോടി ബേസ് ജോടികളാണുള്ളത്. ജിനോമിന്റെ മൂന്നിൽ രണ്ട് ഭാഗവും, ആർ.എൻ.എ. ഉത്പാദനം, പ്രോട്ടീൻ വിഘടനം, അർ.എൻ.എ. പ്രോസസിംഗ് എന്നിവയ്ക്കൊക്കെ കാരണമായ റെപ്ലിക്കേസ് പ്രോട്ടീനിന്റെ ജീനുകളാണ്. ഏകദേശം പതിനായിരം ബേസ് ആർ.എൻ.എ.കൾ മാത്രമാണ് ഘടനാ പ്രോട്ടീനുകളെയും അനുബന്ധ പ്രോട്ടീനുകളെയും നിർമ്മിക്കാനുപയോഗിക്കുന്നത്. ഈ വൈറസിന്റെ ആർ.എൻ.എ.യുടെ തല ഭാഗത്തിനടുത്തായി റെപ്ലിക്കേസ് ജീനും അതിന്ന് പുറകിലായി ഘടനാപരമായ പ്രോട്ടീനുകളായ സ്പൈക്ക് (S), എൻ‌വലപ്പ് (E), മെംബ്രേയിൻ (M), ന്യൂക്ലിയോകാപ്സിഡ് (N) എന്നിവ എൻ‌കോഡു ചെയ്യുന്ന ജീനുകളും സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. അറ്റത്ത് പോളിഅഡീനിൻ വാലാണുള്ളത്. പോളി അഡിനിൽ വാൽ ഭാഗത്തിനകത്തായാണ് മറ്റു അനുബന്ധ പ്രോട്ടീനുകളുടെ ജീനുകളും കാണപ്പെടുന്നത്. ഈ പ്രോട്ടീനുകൾ വൈറസിന്റെ വിഭജനത്തിനാവശ്യമില്ലെങ്കിലും അവ രോഗകാരണമാകുന്നു.

വിറിയോൺ ഘടന

ഒരുവൈറസെന്നാൽ ഒരു ജനിതകഘടനയുള്ള പ്രോട്ടീൻരൂപം എന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കാം. സ്വയം പെറ്റു പെരുകാനുള്ള സംവിധാനങ്ങളില്ലാത്തതിനാൽ അതിന്  മറ്റു ജൈവകോശങ്ങളെ ആശ്രയിക്കേണ്ടിവരുന്നു. സ്വീകർത്താക്കളുള്ള കോശങ്ങളിൽ മാത്രമേ കൊറോണയ്ക്ക് കടന്നുകയറാനാവൂ. നമ്മുടെ ശ്വസനനാളിയിലുള്ള ACE2 ഇത്തരമൊരു സ്വീകർത്താവാണ്. ഒരു കമ്പ്യൂട്ടർവൈറസ്  പ്രോഗ്രാമുകളെ മാറ്റിയെടുക്കുന്നപോലെ ജൈവകോശത്തെ റീപ്രോഗ്രാംചെയ്ത് പെരുകാൻ വൈറസിനാകുന്നു. കൊറോണ വൈറസിന്റെ പൂർണ്ണരൂപമായ വിറിയോൺ ഏകദേശം 125 നാനോമീറ്റർ വലുപ്പത്തിൽ ഗോളാകൃതിയിലുള്ളതാണ്. വിറിയോണിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ മൊട്ടുസൂചി പോലുള്ള ഒരു പാട് സ്പൈക്കുകൾ കാണുന്നു. സൂര്യന്റെ കോറോണ പോലെ തോന്നിപ്പിക്കുന്ന ഈ സ്പൈകുകകളാണ് കൊറോണ എന്ന പേരിന് നിദാനം. സ്പൈക്കിന് ഉൾഭാഗത്തായി ഒരു  സ്തരവും, അതിനകത്തു ഒരു ആവരണവും കാണപ്പെടുന്നു. ഇതിനകത്തായി സ്പ്രിങ്ങ് പോലുള്ള ന്യൂക്ലിയോ ക്യാപ്സിഡ് പ്രോട്ടീനുകളും കാണപ്പെടുന്നു.

കോറോണ – വൈറസ് ജീവചക്രം

വൈറസ്സിന് ജീവനുള്ള കോശത്തിനു വെളിയില്‍ ജീവിക്കുക ഏറെക്കുറേ അസാധ്യമാണ്. അതിനാല്‍ അത് ഒരു കോശത്തിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേയ്ക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നതിലൂടെയാണ് വംശനാശം സംഭവിക്കാതെ തലമുറകളായി നിലനിന്ന് പോരുന്നത്. ശരീരത്തിൽ വൈറസ് എത്തിയാൽ അവ മൂക്ക്, വായ, കണ്ണുകൾ എന്നിവയെ ആവരണം ചെയ്തിട്ടുള്ള സ്തരവുമായി (mucous membrane) സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്നു. വൈറസ് ആരോഗ്യമുള്ള ഒരു കോശത്തിൽ പ്രവേശിക്കുകയും, പുതിയ വൈറസ് ഭാഗങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ കോശങ്ങളെ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുക വഴി കുറെ പുതിയ വൈറസുകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ പുതിയ വൈറസുകൾ സമീപത്തുള്ള കോശങ്ങളെ ബാധിക്കുന്നു. വൈറസിൽ കാണുന്ന പ്രധാന പ്രോട്ടീനായ എസ്-പ്രോട്ടീൻ (സ്പൈക് പ്രോട്ടീൻ) അനുയോജ്യമായ ആതിഥേയ കോശം കണ്ടെത്തുന്നതിനു സഹായിക്കുന്നു.

കൊറോണ വൈറസിന്റെ ജീവചക്രത്തിൽ നാലു ഘട്ടങ്ങളാണ് പൊതുവായി കണ്ടുവരുന്നത്.

ഒന്നാം ഘട്ടം – വൈറസിൻ്റെ ആഗമനം

ഒരു കൊറോണ വൈറസിൽ ഉൾപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന നാല് ഘടനാപരമായ പ്രോട്ടീനുകളിൽ ആതിഥേയ കോശങ്ങളെ തിരിച്ചറിയൽ, വൈറൽ അറ്റാച്ചുമെന്റ്, ട്രോപ്പിസം, ഫ്യൂഷൻ, എൻട്രി എന്നിവയിൽ എസ്-പ്രോട്ടീൻ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. ഇതിനെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം ആന്റിബോഡികൾ, എൻട്രി ഇൻഹിബിറ്ററുകൾ, വാക്സിനുകൾ എന്നിവയുടെ വികസനത്തിന് വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ടതാണ്. എസ്-പ്രോട്ടീനിന് പ്രധാനമായും രണ്ട് ഉപഘടകങ്ങൾ ഉണ്ട് – എസ്-1, എസ്-2. ഇതിൽ, എസ്-1, ഉപയൂണിറ്റിലെ റിസപ്റ്റർ – ബൈൻഡിംഗ് ഡൊമെയ്ൻ (ആർ‌.ബി.ഡി) വഴി ഒരു ഹോസ്റ്റ് റിസപ്റ്ററുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു. ശേഷം വൈറസ് കോശത്തിനകത്തു കടക്കുന്നു. എസ്-2 ഉപയൂണിറ്റിലൂടെ വൈറസുകൾ വ്യത്യസ്ത റിസപ്റ്ററുകളെ തിരിച്ചറിയുന്നു. ആൻജിയോടെൻസിൻ-കൺവേർട്ടിംഗ് എൻസൈം-2 (ACE-2) ആണ് ഈ വൈറസിന്റെ ഹോസ്റ്റ് റിസപ്റ്റർ. ഈ റിസെപ്റ്ററുള്ള കോശങ്ങളെ മാത്രമേ വൈറസ് ആക്രമിക്കുകയുള്ളൂ.

രണ്ടാം ഘട്ടം – റെപ്ലിക്കേസ് ജീൻ വിവർത്തനം

കോറോണ വൈറസ് ജീനോമിലുള്ള റെപ്ലിക്കേസ് എന്ന ജീൻ വിവർത്തനം നടത്തി  റെപ്ലിക്കേസ് എന്ന എൻസൈം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഈ എൻസൈമിന്റെ സഹായത്തോട് കൂടി തുടർച്ചയായോ അല്ലാതെയോ കോശത്തിൽ ആർഎൻഎ നിർമ്മാണം നടത്തുന്നു.

മൂന്നാം ഘട്ടം – വൈറസിന്റെ ആർ.എൻ.എ. യുടെയും പ്രോട്ടീനുകളുടെയും ഉത്പാദനം:

ആർ എൻ.എ. യുടെ ചുറ്റുമുള്ള ന്യൂക്ലിയോ പ്രോട്ടീൻ അനാവരണം ചെയ്യുകയും സ്വതന്ത്രമായ അർ.എൻ.എ  കോശങ്ങളിലെ റൈബോസോമുകൾ ഉപയോഗിച്ച് റെപ്ലിക്കേഷൻ കോംപ്ലക്സ് എന്ന പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പിന്നീട് വൈറസിന്റെ ട്രാൻസ്ക്രിപ്ഷനും ജീനോം പകർപ്പുണ്ടാക്കലും നടക്കുന്നു. തുടർന്ന് വിവിധ തരത്തിലുള്ള പ്രോട്ടീനുകളുടെ നിർമ്മാണം നടക്കുന്നു. പുതുതായി നിർമിച്ച ന്യൂക്ലിയോ കാപ്സിഡ് പ്രോട്ടിൻ ആർ.എൻ.എ. യെ ആവരണം ചെയ്യുന്നു.

നാലാം ഘട്ടം – പ്രോട്ടീൻ സംയോജനവും വൈറസുകളുടെ സ്വതന്ത്രമാകലും

വിവിധ പ്രോട്ടീനുകൾ നിർമ്മാണത്തിന് ശേഷം കോശത്തിലെ അന്തർ ദ്രവ്യ ജാലിക യിലും (endoplasmic reticulum) ഗോൾഗൈ ഇന്റർമീഡിയേറ്റ് കംപാർട്ട് മെൻറിലും എത്തിച്ചേരുന്നു (ERGIC). ഈ കംപാർട്ട്മെന്റിലെ മെംബ്രേൻ വഴി തന്നെ  എൻ-പ്രോട്ടീൻ ആവരണം ചെയ്യപ്പെട്ട വൈറൽ ജീനോമും എത്തിച്ചേരുന്നു. അതിനുശേഷം ഇവയുടെ കൂടിച്ചേരലുകൾ നടന്ന് വൈറസുകൾ ഉണ്ടാവുകയും പിന്നീട് അവ സ്വതന്ത്രമാവുകയും ചെയ്യുന്നു.

കോറോണ വൈറസ് ജീവചക്രം ഒറ്റ നോട്ടത്തിൽ

• ‘വൈറസിന്റെ സ്പൈക്കിലുള്ള എസ്-പ്രോട്ടീൻ കോശ ഉപരിതലത്തിലുള്ള എ.സി.ഇ – 2 (ACE-2)  റിസപ്റ്ററുമായി ചേർന്ന് ‘കൊറോണഅതിന്റെ ജീവചക്രം ആരംഭിക്കുന്നു.
• റിസപ്റ്ററുമായി ചേർന്നതിന്ശേഷമുള്ള എസ്-പ്രോട്ടീനിലെ രൂപമാറ്റം കോശസ്തരവുമായി വൈറൽ എൻ‌വലപ്പും ചേരുന്നതിന്ന് സഹായിക്കുന്നു.
• അതിന് ശേഷം ആതിഥേയകോശത്തിലേക്ക് വൈറസിന്റെ ആർ‌.എൻ‌.എ കടക്കുന്നു.
• ജീനോം ആർ‌.എൻ‌.എ. വൈറൽ റെപ്ലിക്കേസ് പോളിപ്രോട്ടീൻ പി‌പി 1-എ, 1 എ ബി എന്നിവയിലേക്ക് വിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു.
• അതേസമയം, പോളിമറേസ് എൻസൈമിന്റെ സഹായത്തോടെ നിരന്തരമായ ട്രാൻസ്ക്രിപ്ഷൻ വഴി സബ്ജീനോമിക് എം.ആർ‌.എൻ‌.എ.കളുടെ ഒരു ശ്രേണി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.
• ഈ ജീനുകളുടെ വിവർത്തനം വൈറസ് നിർമ്മിക്കാൻ ആവശ്യമായ പ്രധാനപ്പെട്ട വൈറൽ പ്രോടീനുകൾ ഉല്പാദിപ്പിക്കുന്നു.
• വൈറൽ പ്രോട്ടീനുകളും ജീനോം ആർ‌.എൻ‌.എയും പിന്നീട് എൻഡോപ്ലാസ്മിക് റെറ്റിക്കുല൦   ഗോൾഗി എന്നിവിടങ്ങളിൽ വിരിയോണുകളായി മാറ്റപ്പെടുന്നു.
• പിന്നീട് അവ എൻഡോപ്ലാസ്മിക് റെറ്റിക്കുല൦  ഗോൾഗി അറകളിലേക്ക് വെസിക്കിൾ രൂപത്തിൽ എത്തിച്ചേരുന്നു.
• അതിനു ശേഷം പുതിയ വൈറസുകൾ ആതിഥേയ കോശത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തു വരുന്നു.

അധികവായനയ്ക്ക്

1. Fehr AR, Perlman S. Coronaviruses: an overview of their replication and pathogenesis. Methods Mol Biol. 2015;1282:1–23. doi:10.1007/978-1-4939-2438-7_1
2. Jiang, Shibo& Lu, Lu & Liu, Qi & Du, Lanying. (2012). Receptor-binding domains of spike proteins of emerging or re-emerging viruses as targets for development of antiviral vaccines. Emerging Microbes & Infections. 1. 10.1038/emi.2012.1.

Happy

0 0 %

Sad

0 0 %

Excited

0 0 %

Sleepy

0 0 %

Angry

0 0 %

Surprise

1 100 %