Struktur tiga dimensi virus penyakit mulut dan kuku dan fungsi biologisnya

Read Also

Virus penyakit mulut dan kuku (FMDV) adalah anggota prototipe dari genus Aphthovirus dari famili Picornaviridae. Virion terdiri dari RNA untai positif tunggal yang dibungkus kapsid. Struktur genomiknya terdiri dari daerah 5′ yang tidak diterjemahkan (5′-UTR), open reading frame (ORF), dan daerah 3′ yang tidak diterjemahkan (3′-UTR). ORF mengkodekan poliprotein, yang secara berurutan dipecah oleh protease virus dan seluler untuk menghasilkan protein struktural dan non-struktural yang matang yang membentuk kapsid virus dan mesin replikasi (Gambar).

Peta skema genom FMDV menunjukkan protein yang dikodekan dan kaskade reaksi proteolitik yang menghasilkan produk akhir. 5′-UTR, termasuk S-fragment, poli(C), PKs, cre, dan IRES. 3′-UTR terdiri dari dua loop batang dan ekor poli(A). Hamparan hijau RNA menunjukkan genom ORF. Kotak terbuka di bawah peta genom menunjukkan protein struktural dan non-struktural menengah dan matang, dinamai menurut nomenklatur Rueckert dan Wimmer. Proses pembelahan proteolitik pasca-translasi juga diilustrasikan. Prekursor Lpro dan P1-2A dapat dipecah dari poliprotein masing-masing oleh Lpro dan 2A. Prekursor VP0 mengalami pembelahan menjadi VP4 dan VP2 dengan mekanisme yang belum ditentukan. Pembentukan protein picornavirus matang lainnya yang berasal dari P1, P2, dan P3 dimediasi oleh 3Cpro

Dalam dua dekade terakhir, struktur resolusi kuasi-atom dari partikel FMDV dari berbagai serotipe dan subtipe telah ditentukan, dan ini memiliki konformasi yang sangat mirip (PDB: 1FMD, 2WZR, 4GH4, 1BBT, 1ZBR, dan 1FOD). Partikel FMDV berbentuk bola dengan diameter sekitar 30 nm dan tidak mengandung selubung. Permukaan virus halus, tanpa struktur "lubang" atau "ngarai" yang mirip dengan permukaan kapsid picornavirus lainnya. Kapsid virus memiliki struktur ikosahedral T = pseudo3 yang terdiri dari 60 protomer asimetris yang tersusun rapat. Setiap promotor terdiri dari empat jenis protein struktural, yaitu, VP1, VP2, VP3, dan VP4. VP1, VP2, dan VP3 merupakan kapsid luar virus, dan VP4 sepenuhnya terletak di dalam kapsid (Gambar). Struktur inti VP1, VP2, dan VP3 umumnya serupa. Semuanya berbentuk baji, -sandwich beruntai delapan. Dua struktur pipih yang dibentuk oleh lipatan beruntai delapan ini diberi nama CHEF dan BIDG. Lamela CHEF terbuka di permukaan kapsid, sedangkan BIDG dirakit di bagian dalam. Loop yang sangat fleksibel yang menghubungkan lipatan juga terlihat pada permukaan kapsid.

Konformasi protein struktural. (A) Penggambaran skema kapsid ikosahedral virus yang menunjukkan susunan pseudo T = 3 yang terdiri dari 60 salinan masing-masing dari empat protein struktural (VP1–4). Diagram pita dari protomer biologis dari FMDV-O1BFS tereduksi (PDB:1FOD) ditampilkan menggunakan konvensi pewarnaan standar: VP1, biru; VP2, hijau; VP3, merah; VP4, kuning. Loop FMDV VP1 GH disorot dalam warna magenta. Diagram pita diproduksi menggunakan Swiss-PDB Viewer. (B) Diagram kartun loop VP1 GH dari FMDV-O1BFS tereduksi (PDB: 1FOD) dibuat menggunakan PyMol. Motif conserved RGD diberi label dan ditampilkan sebagai sticks

Perbandingan struktur berbagai serotipe FMDV menunjukkan bahwa perbedaan utama dalam konformasi terjadi di daerah loop dan C-terminus dari VP1, VP2, dan VP3, yang semuanya terekspos pada permukaan kapsid. Perbedaan konformasi antara subtipe FMDV terbatas pada rantai samping.

Struktur kompleks FMDV-antibodi dan kompleks reseptor FMDV-heparan sulfat (HS) ditentukan melalui penerapan difraksi kristal sinar-X dan mikroskop cryo-elektron. Situs pengikatan reseptor tumpang tindih dengan situs antigenik. Respon imun yang ditimbulkan oleh FMDV pada pejamu dapat meningkatkan mutasi virus yang mendukung pemilihan reseptor lain. Selain itu, struktur beberapa protein non-struktural juga telah ditentukan, Temuan ini memberikan dasar struktural untuk mengeksplorasi karakteristik biologis FMDV dan merancang vaksin dan obat antivirus next generation.

Artikel ini berfokus pada kemajuan dan status studi terkini tentang struktur tiga dimensi (3D) FMDV, yang dilakukan untuk memahami fungsi biologis struktur ini dalam siklus hidup virus dan untuk menyelidiki mekanisme molekuler infeksi FMDV, dan pengetahuan ini pada gilirannya akan relevan untuk pengembangan pengobatan antivirus tertentu.