Name: interferons block viral replication
Uploaded: 2026-03-12T13:36:03.000Z
Duration: 1 min 30 s
Channel: JoVE

אינטרפרונים הם אנטי-ויראליים טבעיים שמדכאים שכפול וירוס על ידי חסימת סינתזת חלבונים ויראליים.אינטרפרונים פגיליאטיים הם סוג של אינטרפרון רקומביננטי הנוצר על ידי חיבור פוליאתילן גליקול לאינטרפרונים.אינטרפרונים אלו נקשרים לקולטנים על תאי מארח בריאים ומפעילים ביטוי גנים מונעים על ידי אינטרפרון.גנים אלו גורמים לסינתזה של מספר חלבונים אנטי-ויראליים, שמופיעים בתחילה במצב לא פעיל.שלושה מהם, קינאז חלבון R, אוליגואדנילאט סינתטאז ו-RNase L, ממלאים תפקיד מרכזי בהפרעת תרגום mRNA ויראלי.בעת זיהום ויראלי, נוכחות RNA דו-גדילי ויראלי מפעילה חלבונים אלה.קינאז חלבון פעיל R מזרחן את גורם תחילת התרגום האאוקריוטי 2⍺, ומונע תרגום של mRNA ויראלי ומארח כאחד.בנוסף, אוליגואדנילאט סינתטאז מסנתז שרשראות קצרות של מולקולות אדנילט שמפעילות RNase L.RNase L פעיל מפרק אז mRNA ויראלי ומארח, ועוצר את סינתזת החלבונים בתאים נגועים. דבר זה מקדם מוות תאים ומגביל את שכפול הוויראלים.

מעכבים של סינתזת חלבונים ויראליים

Inhibitors of Viral Protein Synthesis

סינתזת חלבונים חיונית לשכפול ויראלי, שכן לווירוסים חסרה את המנגנון התאית הנדרש לתהליך זה וחייבים להשתלט על מנגנון התרגום של המארח. בתגובה, תאי המארח מפעילים הגנה חיסונית מולדת קריטית הכוללת אינטרפרונים, ציטוקינים מיוחדים שממלאים תפקיד מרכזי בעיכוב התפשטות הווירוסים.בעת גילוי הוויראלים, תאים נגועים משחררים אינטרפרונים שנקשרים לקולטנים בתאים סמוכים לא נגועים, ומפעילים את מסלול האיתות JAK-STAT ומפעילים ביטוי גנים מונעים אינטרפרון (ISGs). ISGs אלו מעוררים ביטוי של שלושה חלבונים אנטי-ויראליים מרכזיים: קינאז חלבון R (PKR), 2',5'-אוליגואדנילאט סינתטאז (OAS), ו-RNase L. RNA דו-גדילי ויראלי (dsRNA), דפוס מולקולרי הקשור לזיהום, מפעיל ישירות את PKR ו-OAS.PKR מופעל מזרחן את תת-היחידה האלפא של פקטור התחלת התרגום האאוקריוטי 2 (eIF2α), עוצר את תחילת תרגום ה-mRNA ומדכא את סינתזת החלבונים הוויראלית והמארחת. במקביל, OAS מזרז את ייצור האוליגואדנילטים המקושרים ב-2',5', שמפעילים RNase L. RNase פעיל L חותך RNA ויראלי ותאי, כולל RNA ריבוזומי, ובכך מחמיר את כיבוי סינתזת החלבונים ומגביר את המצב האנטי-ויראלי בתוך התא.יישומים קליניים של אינטרפרונים רקומביננטייםבהתחשב בתכונותיהם האנטי-ויראליות החזקות, אינטרפרונים רקומביננטיים שימשו בניהול קליני של מספר מחלות ויראליות:<ul><li>טיפול אנטי-ויראלי: אינטרפרון-אלפא (IFN-α) היה אבן יסוד היסטורית בטיפול בזיהומים כרוניים של הפטיטיס B ו-C, הפחתת עומס ויראלי ועיכוב התקדמות המחלה. בהפטיטיס C, אינטרפרון פגיליאט בשילוב עם ריבבירין היה טיפול סטנדרטי לפני הופעת התרופות האנטי-ויראליות הפועלות ישירות (DAAs), שכיום מציעות יעילות וסבילות עליונות. IFN-α משמש גם לטיפול בנגעים הקשורים לנגיף הפפילומה האנושי (HPV) ולסרקומת קפוסי הקשורה ל-HIV.</li><li>אונקולוגיה: IFN-α פועל כסוכן אימונומודולטורי במלמאירויות המטולוגיות מסוימות, כגון לוקמיה של תאי שיער ולוקמיה מיאלואידית כרונית, מלנומה ממאירה וקרצינומה של תאי כליה.</li><li>אימונולוגיה: אינטרפרון-בטא (IFN-β) משמש באופן נרחב לניהול טרשת נפוצה, מה שמפחית את תדירות ההישנות ומעכב את התקדמות הנכות.</li></ul>למרות יתרונותיהם הקליניים, טיפולי אינטרפרון קשורים לתופעות לוואי, כולל תסמינים דמויי שפעת, עייפות, דיכאון וחריגות המטולוגיות, שעלולות להגביל את השימוש בהם אצל חלק מהמטופלים. עם זאת, יישומים מגוונים אלו מדגישים את הרב-גוניות והמשמעות הקלינית של אינטרפרונים בתחומים אנטי-ויראליים, אונקולוגיים ואימונולוגיים.

Protein synthesis is indispensable for viral replication, as viruses lack the cellular machinery required for this process and must hijack the host's ...

https://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/40862/40862_article_thumb_40862.jpg

Education

JoVE Core

Microbiology

מיקרוביולוגיה

Unit

יחידה

Antimicrobial Agents

חומרים אנטי-מיקרוביאליים

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחים ומושגי מפתח

interferons block viral replication

Interferons block viral replication by shutting down protein synthesis and activating the cell’s antiviral defenses. Viruses need the host cell’s translational machinery to make proteins, because they do not have the machinery to do this on their own. When a virus is detected, infected cells release interferons, which are cytokines, or signaling proteins, that warn nearby uninfected cells.

Interferons bind to receptors on nearby cells and activate the JAK-STAT signaling pathway. This turns on interferon-stimulated genes, or ISGs. These genes lead to the production of three key antiviral proteins: protein kinase R (PKR), 2',5'-oligoadenylate synthetase (OAS), and RNase L.

Viral double-stranded RNA, or dsRNA, helps activate PKR and OAS. PKR phosphorylates the alpha subunit of eukaryotic translation initiation factor 2, called eIF2alpha. This blocks the start of mRNA translation and slows both viral and host protein synthesis. At the same time, OAS makes 2',5'-linked oligoadenylates, which activate RNase L.

Active RNase L breaks down viral and cellular RNA, including ribosomal RNA. This deepens the shutdown of protein synthesis and strengthens the antiviral state in the cell. Recombinant interferons have also been used in medicine, especially for chronic hepatitis B and C, HPV-associated lesions, and Kaposi's sarcoma linked to HIV.

Interferon-alpha, or IFN-alpha, was a historical treatment for hepatitis C before direct-acting antivirals became available. Pegylated interferon with ribavirin was once standard therapy for hepatitis C. IFN-alpha is also used in some cancers, including hairy cell leukemia, chronic myeloid leukemia, malignant melanoma, and renal cell carcinoma.

Interferon-beta, or IFN-beta, is used to manage multiple sclerosis. It can reduce relapse frequency and slow disability progression. Interferon treatments can also cause flu-like symptoms, fatigue, depression, and blood-related abnormalities, which may limit their use.

Interferons Block Viral Replication

inhibitors of gram-positive cell wall synthesis

inhibitors-of-gram-positive-cell-wall-synthesis

How Antibiotics Block Bacterial Cell Walls

Bacterial cell walls are rigid structures built mainly from peptidoglycan. This mesh-like polymer gives bacteria strength and helps maintain cell shape. Because peptidoglycan synthesis is essential for growth, it is a major target for antibiotics. Beta-lactam antibiotics, such as penicillin, stop peptidoglycan synthesis in actively growing cells. They have a four-membered beta-lactam ring that mimics the D-alanyl-D-alanine dipeptide, which is the natural substrate for transpeptidase, also...

inhibitors of bacterial protein synthesis

inhibitors-of-bacterial-protein-synthesis

Aminoglycosides: How They Stop Bacteria

Aminoglycosides are bactericidal antibiotics that stop bacteria by targeting the ribosome and disrupting protein synthesis. They are highly potent drugs made of amino-modified sugars linked by glycosidic bonds to an aminocyclitol core, such as 2-deoxystreptamine or streptamine. Their strong positive charge helps them bind tightly to the negatively charged phosphate backbone of ribosomal RNA, especially the 16S rRNA of the 30S subunit in the bacterial 70S ribosome. These antibiotics act at the...

inhibitors of bacterial dna synthesis

Fluoroquinolone Antibiotics and Bacterial DNA

Fluoroquinolone antibiotics target bacterial DNA replication by blocking two key type II topoisomerases: DNA gyrase and topoisomerase IV. These enzymes help bacteria manage DNA supercoiling and separate chromosomes during replication. When they are disrupted, bacterial pathogens cannot copy DNA efficiently and infection can spread less effectively. Fluoroquinolones are synthetic versions of quinolones. They work by stabilizing the short-lived DNA-enzyme cleavage complex, which stops strand...

inhibitors of viral protein synthesis

Interferons block viral replication by shutting down protein synthesis and activating the cell’s antiviral defenses. Viruses need the host cell’s translational machinery to make proteins, because they do not have the machinery to do this on their own. When a virus is detected, infected cells release interferons, which are cytokines, or signaling proteins, that warn nearby uninfected cells. Interferons bind to receptors on nearby cells and activate the JAK-STAT signaling pathway. This turns on...

inhibitors of virion release

Neuraminidase Inhibitors and Flu Spread

Influenza viruses spread when new virions leave an infected cell and reach nearby cells. Influenza A and B are negative-sense, single-stranded RNA viruses with segmented genomes. They depend on two surface glycoproteins, hemagglutinin (HA) and neuraminidase (NA), to infect cells, make new viral particles, and release them. HA starts infection by binding to sialic acid on the surface of host epithelial cells. This binding helps the virus enter the cell by receptor-mediated endocytosis. After...

antiviral nucleoside inhibitors

How Antiviral Drugs Stop Viral Replication

Antiviral nucleoside inhibitors stop viruses by blocking DNA or RNA synthesis. These drugs are structural analogs, which means they look like natural nucleosides, the building blocks cells use to make genetic material. Because they resemble host nucleosides, they can interfere with viral polymerases and disrupt viral genome replication. Acyclovir is a guanosine analog with a three-carbon acyclic side chain. It mainly targets herpes simplex virus type 1 (HSV-1), herpes simplex virus type 2...

antifungal agents

Amphotericin B and Fungal Membranes

Amphotericin B targets fungal cell membranes by binding to ergosterol, a sterol found mainly in fungal plasma membranes. Its amphipathic structure helps this selective binding. It has a hydrophobic polyene-lactone ring and a hydrophilic region with mycosamine and carboxylic acid groups. Weak binding to cholesterol can also affect human cells and helps explain the drug’s toxicity. One way amphotericin B kills fungi is through pore formation. In this model, amphotericin B-ergosterol complexes...

mechanism of antibiotic resistance in mrsa

mechanism-of-antibiotic-resistance-in-mrsa

How Bacteria Outsmart Antibiotics

Antibiotic resistance in bacteria happens when microbes evolve the ability to survive drugs that once killed them or slowed their growth. Genetic change and antibiotic exposure drive this process. Over time, useful treatments can stop working. Bacteria can resist antibiotics in several ways. Some make drug-inactivating enzymes, such as beta-lactamases. Others use efflux pumps to push antibiotics out of the cell. Resistance can also come from mutations that change the drug target, from lower...

anthelminthic agents

Helminth Drugs and How They Work

Helminth drugs work by attacking the weak points of parasitic worms. These anthelmintic medicines are different from drugs used against protozoa, because they are usually aimed at mature helminths rather than fast-dividing cells. They target the worm’s movement, glucose use, and microtubule structure to stop survival, reproduction, and location inside the host. Benzimidazoles are broad-spectrum anthelmintics that block tubulin polymerization, which means they interfere with microtubules, the...

clinical significance of antibiotic resistance

clinical-significance-of-antibiotic-resistance

MRSA: Host Adaptation and Transmission

MRSA, or methicillin-resistant Staphylococcus aureus, is a major public health threat. It resists beta-lactam antibiotics because it carries the mecA gene inside the staphylococcal cassette chromosome mec, or SCCmec. The mecA gene makes penicillin-binding protein 2a, which reduces how well methicillin and related beta-lactam drugs can bind. MRSA has spread into separate clonal lineages that affect both humans and animals. These lineages fit the One Health idea, which links human, animal, and...

inhibitors of virion maturation and assembly

inhibitors-of-virion-maturation-and-assembly

HIV Protease Inhibitors and Maturation

HIV protease inhibitors block a key step in virus maturation. In human immunodeficiency virus (HIV), infected cells make two long precursor proteins called polyproteins. These are Gag and Gag-Pol. Gag provides the virus structure. Gag-Pol carries important viral enzymes, including reverse transcriptase, integrase, and protease. After these polyproteins are made, they move to the host cell membrane. There, they help build an immature viral particle that buds from the cell surface. Budding...

antiprotozoal agents

Leishmaniasis and Trypanothione Reductase

Leishmaniasis is a parasitic disease caused by several Leishmania species. It affects millions of people each year and remains a major public health problem in endemic regions. Treatment often relies on pentavalent antimonials, including meglumine antimoniate and sodium stibogluconate. The way these drugs work has not been fully clear. One important target is trypanothione reductase, or TR, an enzyme that helps keep Leishmania in redox balance. TR is not found in mammalian hosts, so it is a...

key terms and concepts

Learn how interferons stop viral replication by turning on PKR, OAS, and RNase L, and see their uses in hepatitis, HPV, cancer, and multiple sclerosis.

Interferons Block Viral Replication | JoVE K12

JoVE Core Microbiology provides an engaging introduction to the microbial world and its influence on health, industry, and the environment. This comprehensive collection covers key concepts such as microbial structure, metabolism, genetics, and ecology. It introduces essential laboratory techniques and microscopy methods through visually engaging animations. Corresponding scientist-in-action videos bridge classroom concepts with real-world research and applications.

microbiology

Interferons Block Viral Replication

Description

Transcript

Tags