נחשף המבנה של נגיף זיקה

מודל תלת-ממדי של נגיף זיקה. מקור: This Week in Virology.

הכדור הצבעוני היפה שבתמונה הוא מודל תלת-ממדי של פני השטח של נגיף זיקה

במחקר שפורסם בסוף מרץ 2016 בכתב העת המדעי Science, חשפו חוקרים מאוניברסיטת פורדו ומהמכונים האמריקאיים הלאומיים לבריאות (NIH) את המבנה של נגיף זיקה. בתמונה שלמעלה מוצג מודל תלת ממדי של פני השטח של הנגיף.

נגיף זיקה התגלה באוגדנה בשנת 1947. למרות זאת, רוב העולם שמע עליו רק בשנת 2015 בעקבות ההתפרצות בברזיל והתפשטותו ברחבי העולם. נגיף זיקה שייך לסוג פלאוויווירוס (Flavivirus), סוג הכולל בתוכו את הנגיפים הגורמים באדם למחלות כגון קדחת דנגי, דלקת מוח יפנית, קדחת צהובה וקדחת מערב הנילוס. כמו קרובי משפחתו נגיף זיקה מועבר לבני אדם על ידי יתושים מהסוג אדס, בעיקר Aedes aegypti, וייתכן שהוא מועבר גם באמצעות יחסי מין.

רוב הנדבקים בנגיף לא יפתחו כלל תסמינים. אדם מודבק אחד מכל חמישה יפתח מחלה, הכוללת לרוב חום, דלקת של לחמיות העיניים, כאבי ראש, כאבי פרקים ופריחה. המחלה נמשכת כשבוע וחולפת מעצמה ללא צורך בטיפול. עם זאת, במקרים נדירים החולים עלולים ללקות בתסמונת גיאן ברה (Guillain-Barré syndrome), מחלה אוטואימונית הפוגעת במערכת העצבים ההיקפית וגורמת לשיתוק. השיתוק ברוב המקרים זמני. נוסף לכך, קיים חשש כי הנגיף עלול לגרום למיקרוצפליה בתינוקות של נשים שנדבקו בו במהלך ההיריון. מיקרוצפליה היא מצב שבו היקף הראש של התינוק קטן מדי, כתוצאה מפגיעה בהתפתחות מוחו. תינוק הלוקה במיקרוצפליה יסבול במקרים רבים מפיגור התפתחותי ומנזק קוגניטיבי והוא אף עלול למות מכך.

כדי ללמוד עוד על נגיף זיקה השתמשו החוקרים בשיטה הקרויה קריו-מיקרוסקופ אלקטרונים לפענוח המבנה שלו. בשיטה זו מקפיאים חלקיקים של הנגיף וסורקים אותם באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים לקבלת עשרות אלפי תמונות דו-ממדיות. מתמונות אלו יוצרים הדמיה תלת-ממדית של הנגיף.

בתמונה למעלה רואים את פני השטח של זיקה. הכדור (למעשה איקוסהדרון או עשרימון) שבתמונה הוא קופסית (קפסיד) – מעטפת חלבונית שעוטפת את הנגיף. נגיף העטוף בקופסית קרוי ויריון. ויריונים (כוללים את החומר הגנטי של הנגיף, את הקופסית ובמקרה של זיקה ונגיפים נוספים גם מעטפת שומנית) הם חלקיקים נגיפיים שלמים וחופשיים המתקיימים מחוץ לתא המאכסן של הנגיף ומאפשרים לנגיף להדביק תאים חדשים או יצורים אחרים.

הקופסית מורכבת ממספר מצומצם של תת יחידות חלבוניות החוזרות על עצמן. בזיקה חלבון הקופסית העיקרי קרוי חלבון E והצבעים שרואים הם שרשראות שונות של חלבון זה. הצורה באדום, שמזכירה כוכב ים, מורכבת משרשרת C של חלבון E. יש לה סימטריה סיבובית של 5, כלומר אפשר לסובב אותה סביב ציר מרכזי חמש פעמים, ב-72 מעלות בכל פעם, והיא תראה אותו הדבר עד שתחזור לאיפה שהייתה בהתחלה. שרשרת A של חלבון E צבועה בירוק ויש לה סימטריה סיבובית של 2 (אם נסובב אותה 180 מעלות היא תראה אותו דבר וכך כשנסובב אותה שוב ב-180 מעלות). הצבע הכחול מייצג את שרשרת E של חלבון E ויש לו סימטריה סיבובית של 3.

שימו לב שאפשר לראות צבעים נוספים (ירוק בוהק, למשל) מבצבצים במרווחים בין השרשראות השונות של חלבון E. אלה שרשראות של חלבון הקופסית השני של זיקה – חלבון M.

פענוח מבנה הנגיף יכול לעזור בהבנת דרך פעולתו ובפיתוח טיפולים נגדו.

למידע נוסף

המאמר המקורי:

Sirohi, D. et al. The 3.8 Å resolution cryo-EM structure of Zika virus. Science (2016). doi: 10.1126/science.aaf5316

מבנה הנגיף בבנק מידע החלבונים (PDB).

דגם נייר של הנגיף, לבנייה עצמית.