فيروسات الجدري

تكون جسيمات فيروسات الجدري (الفيروسات الكاملة) مغلفة عمومًا (فيروس مغلف خارجيًا)، على الرغم من أن الفيروس الناضج داخل الخلايا ، والذي يحتوي على غلاف مختلف، يكون معديًا أيضًا. وتختلف أشكالها باختلاف الأنواع، ولكنها عادةً ما تكون على شكل طوب أو بيضاوي. ^{[ 13 ]} يتميز الفيروس الكامل بحجمه الكبير جدًا، حيث يتراوح طوله بين 220 و450 نانومتر، وعرضه بين 140 و260 نانومتر، وسُمكه بين 140 و260 نانومتر، ويرجع ذلك على الأرجح إلى أن فيروسات الجدري تُشفّر جميع البروتينات الضرورية لتضاعف الحمض النووي ونسخه ذاتيًا. ^{[ 13 ] [ 12 ]} وبالمقارنة، فإن فيروسات الأنف أصغر بعشر مرات من فيروس الجدري النموذجي . ^{[ 14 ]} يتكون الجينوم من قطعة واحدة خطية مزدوجة من الحمض النووي. ^{[ 15 ]} ويحتوي الغشاء الخارجي على أنابيب مرتبة عشوائيًا.

أظهر التحليل التطوري لـ 26 جينومًا مختلفًا من فيروسات جدري الحبليات أن المنطقة المركزية من الجينوم محفوظة، وتحتوي على حوالي 90 جينًا. ^{[ 16 ]} في المقابل، لا تُحفظ النهايات بين الأنواع. يُعد فيروس جدري الطيور (Avipoxvirus) الأكثر تباينًا في هذه المجموعة، يليه فيروس جدري الرخويات (Molluscipoxvirus). تتجمع أجناس فيروس جدري الأغنام (Capripoxvirus)، وجدري الأرانب (Leporipoxvirus)، وجدري الخنازير (Suipoxvirus)، وجدري الياتابوكس (Yatapoxvirus) معًا: يشترك فيروس جدري الأغنام وجدري الخنازير في سلف مشترك، وهما يختلفان عن جنس فيروسات الجدري العظمي (Orthopoxvirus ). ضمن جنس فيروسات الجدري العظمي ، لا تتجمع سلالة برايتون الحمراء من فيروس جدري البقر، وفيروس إكتروميليا، وفيروس جدري الميكوبلازما (Mpoxvirus) بشكل وثيق مع أي عضو آخر. يشكل فيروس الجدري وفيروس جدري الإبل مجموعة فرعية. يرتبط فيروس الوقس ارتباطًا وثيقًا بفيروس جدري الأغنام CPV-GRI-90.

يختلف محتوى الجوانين والسيتوزين (GC) في جينومات أفراد العائلة اختلافًا كبيرًا. ^{[ 17 ]} إذ تتميز فيروسات جدري الطيور، وجدري الأغنام، وجدري الأيائل، وجدري الأغنام، وجدري الأغنام، وجدري الخنازير، وجدري الياتا، وجنس واحد من فيروسات جدري الحشرات ( بيتا إنتوموبوكسفيروس )، بالإضافة إلى العديد من فيروسات جدري الحشرات غير المصنفة ، بمحتوى منخفض من الجوانين والسيتوزين، بينما تتميز فيروسات أخرى - مثل فيروس جدري الرخويات، وجدري الأغنام، وجدري الأغنام المتوازية، وبعض فيروسات جدري الحبليات غير المصنفة - بمحتوى عالٍ نسبيًا من الجوانين والسيتوزين. ولا تزال أسباب هذه الاختلافات غير معروفة.

تُغلق نهايات جينومات الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) المزدوجة ببنية تشبه دبوس الشعر، غنية بالأدينين والثايمين، وغير مكتملة التزاوج القاعدي. يمكن أن توجد هذه البنية في شكلين: معكوسة، ومكملة. ^{[ 13 ]} يتراوح طول جينوم الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين بين 130 و230 كيلو قاعدة. ^{[ 13 ]}

يشفر الجينوم العديد من البروتينات المهمة لتكاثر الفيروس. بالنسبة لفيروس الجدري، تشمل هذه البروتينات: إنزيم الهيليكاز-برايميز (الجين الفيروسي D5 )، وبروتين ربط الحمض النووي أحادي السلسلة (الجين الفيروسي I3 )، وبروتين كيناز (الجين الفيروسي B1 )، وبوليميراز الحمض النووي بوزن 117 كيلو دالتون (الجين الفيروسي E9 )، وعامل استمرارية التضاعف (الجين الفيروسي A20 )، وإنزيم يوراسيل جليكوزيلاز الحمض النووي (الجين الفيروسي E4 ). ^{[ 13 ]} يوجد بوليميراز الحمض النووي بوزن 117 كيلو دالتون في جميع فيروسات الجدري التي تم تسلسلها حاليًا (حوالي 30 سلالة). ^{[ 18 ]}

تتميز عملية تكاثر فيروسات الجدري بكونها فريدة من نوعها، حيث أن معظم فيروسات الحمض النووي تدخل نواة الخلايا المضيفة لبدء عملية التكاثر الفيروسي، بينما تُكمل فيروسات الجدري دورة تكاثرها الكاملة داخل سيتوبلازم الخلايا المضيفة. ^{[ 13 ]}

تتضمن عملية تكاثر فيروس الجدري عدة مراحل. ^{[ 19 ]} ويمكن تقسيم التكاثر إلى مرحلة مبكرة، ومرحلة متوسطة، ومرحلة متأخرة. في البداية، يرتبط الفيروس بمستقبلات الغليكوزامينوغليكان على سطح الخلايا المضيفة، ويخضع لاندماج الغشاء. ^{[ 13 ]}

تُشفّر الجينات المبكرة البروتينات غير البنيوية، بما في ذلك البروتينات الضرورية لتضاعف الجينوم الفيروسي، وتشكل ما يقارب نصف الجينوم الفيروسي. ^{[ 13 ]} تُترجم هذه الجينات بواسطة آليات الخلية المضيفة. ^{[ 12 ]} كما تُصنّع فيروسات الجدري إنزيمات تضاعف الحمض النووي وإنزيمات استقلاب النيوكليوتيدات في المرحلة المبكرة من التضاعف الفيروسي. ^{[ 18 ]} تشبه هذه الجينات المبكرة الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) للخلايا المضيفة، حيث تُصنّع فيروسات الجدري أيضًا غطاء 5'-ميثيل-GTP الخاص بها (اللازم لترجمة mRNA للخلايا المضيفة إلى بروتينات)، وذيل 3'-بولي أدينين. يتعرف عامل بدء الترجمة حقيقي النواة ( eIF4F ) على غطاء 5'-ميثيل، مما يؤدي إلى استقطاب مُركّب الوحدة الفرعية الصغيرة للريبوسوم.

في المرحلة المتوسطة، يُعتقد أن الحمض النووي يُصنّع وفق آلية "الدائرة المتدحرجة "، حيث يُمكنه توليد نسخ متعددة من جينوم الحمض النووي في تسلسل تضاعف مستمر واحد. تُشكّل فيروسات الجدري "مصانع" فيروسية مُحاطة بالشبكة الإندوبلازمية للخلايا المضيفة ، لحمايتها من الكشف بواسطة أجهزة الاستشعار المضادة للفيروسات في الخلايا المضيفة. ^{[ 18 ]} تُشارك هذه المصانع الفيروسية في إنتاج الجينات المتوسطة والمتأخرة المُشاركة في تضاعف الحمض النووي ونسخه (المعروفة أيضًا بالجينات ما بعد التضاعف). ^{[ 12 ]}

تتميز المرحلتان المتوسطة والمتأخرة بتوقف ترجمة الحمض النووي الريبوزي للخلايا المضيفة، مع استهداف الريبوسومات المضيفة بشكل أكبر. ^{[ 12 ]} يتسبب بروتين فيروسي يُعرف باسم 169 في تراكم الريبوسومات المضيفة، ويمنع بدء ترجمة مجموعة واسعة من الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA)، بما في ذلك تثبيط الحمض النووي الريبوزي الرسول الفيروسي المبكر (بدعم من بروتينات إزالة غطاء 5'، D9 وD10)، مما يحفز إنتاج جينات المرحلة المتأخرة. ومن المثير للاهتمام، أن بروتينات إزالة غطاء 5'، D9 وD10، قد ثبت أيضًا أنها تحفز الترجمة. ^{[ 12 ]} من خلال إزالة غطاء 5' من الحمض النووي الريبوزي الرسول، يقلل الفيروس من تراكم الحمض النووي الريبوزي الفيروسي ثنائي السلسلة، ويثبط الاستجابة المناعية.

أثناء تجميع الجسيمات الفيروسية، تُغلّف بالغشاء الخلوي الداخلي ثم تُطلق. يتكون نوعان متميزان من الجسيمات الفيروسية المعدية خلال عملية التجميع الفيروسي: الفيروسات الناضجة داخل الخلايا (IMVs) والفيروسات المغلفة خارج الخلايا (EEVs). تختلف الفيروسات الناضجة داخل الخلايا (IMVs) من الناحية المستضدية عن الفيروسات المغلفة خارج الخلايا (EEVs)، ولها غشاء واحد فقط، وهي أكثر وفرة، وتُطلق من الخلايا عند تحللها. أما الفيروسات المغلفة خارج الخلايا (EEVs) فلها غشاء مزدوج، وتُطلق من الخلايا المضيفة عبر اندماج الأغشية، وتختلف في تركيب غشائها والبروتينات السكرية الموجودة على سطحها. ^{[ 13 ]}

يُعدّ تكاثر فيروس الجدري غير معتاد بالنسبة لفيروس ذي جينوم DNA مزدوج السلسلة ، إذ يحدث في السيتوبلازم، ^{[ 20 ]} على الرغم من أن هذا الأمر شائع في فيروسات DNA الكبيرة الأخرى. ^{[ 21 ]} يُشفّر فيروس الجدري آليته الخاصة لنسخ الجينوم، وهي بوليميراز RNA المعتمد على DNA، ^{[ 22 ]} مما يُتيح التكاثر في السيتوبلازم. تتطلب معظم فيروسات DNA مزدوجة السلسلة بوليميراز RNA المعتمد على DNA الخاص بالخلية المضيفة لإتمام عملية النسخ. توجد هذه البوليميرازات في نواة الخلية المضيفة ، ولذلك تُنفّذ معظم فيروسات DNA مزدوجة السلسلة جزءًا من دورة العدوى داخل نواة الخلية المضيفة.

تُعدّ المرحلة المتوسطة من التكاثر بالغة الأهمية، إذ يؤثر الفيروس خلالها على وظائف الخلية المضيفة الطبيعية، ويُعدّلها بما يتناسب معها. فعلى سبيل المثال، يُمكن للفيروس أن يُثبّط موت الخلايا المبرمج في الخلية المضيفة، ويُعطّل حالة المناعة المضادة للفيروسات. كما ثبت أن أحد البروتينات الفيروسية المبكرة، وهو كيناز B1، يُحفّز ترجمة الحمض النووي الريبوزي الرسول الفيروسي بعد التكاثر، من خلال فسفرة مُحدّدة للوحدات الفرعية للريبوسوم. ^{[ 12 ]}

لم يُحسم تاريخ ظهور الجدري. يُرجّح أنه تطوّر من فيروس يصيب القوارض بين 68,000 و16,000 عام مضت. ^{[ 30 ] [ 31 ]} ويعود هذا التباين الكبير في التواريخ إلى اختلاف السجلات المستخدمة لمعايرة الساعة الجزيئية. إحدى المجموعات هي سلالات الجدري الكبرى (الشكل الأكثر حدة سريريًا من الجدري)، التي انتشرت من آسيا بين 400 و1,600 عام مضت. مجموعة ثانية تضم كلاً من الجدري الصغير (وهو جدري ذو أعراض خفيفة ظاهريًا)، الذي وُصف من قارتي الأمريكتين، وعزلات من غرب إفريقيا، والتي تباعدت عن سلالة أصلية بين 1,400 و6,300 عام قبل الحاضر. انقسمت هذه المجموعة بدورها إلى مجموعتين فرعيتين، منذ 800 عام على الأقل.

تشير تقديرات أخرى إلى أن انفصال فيروس الجدري (variola) عن فيروس تاتيرابوكس (Taterapox) حدث قبل 3000 إلى 4000 عام. ^{[ 27 ]} ويتوافق هذا مع الأدلة الأثرية والتاريخية المتعلقة بظهور الجدري كمرض يصيب الإنسان، مما يوحي بأصل حديث نسبيًا. مع ذلك، إذا افترضنا أن معدل الطفرات مماثل لمعدل الطفرات في فيروسات الهربس، فقد قُدِّر تاريخ تباعد فيروس الجدري عن فيروس تاتيرابوكس قبل 50000 عام. ^{[ 27 ]} ورغم أن هذا يتوافق مع التقديرات المنشورة الأخرى، إلا أنه يشير إلى أن الأدلة الأثرية والتاريخية غير مكتملة. لذا، ثمة حاجة إلى تقديرات أدق لمعدلات الطفرات في هذه الفيروسات.