|
Alphavirus
Alphavirus — род РНК-вирусов, единственный род в семействе Togaviridae. Альфавирусы принадлежат к группе IV Балтиморской классификации вирусов с одноцепочечным геномом (+)РНК. Существует 32 альфавируса, которые заражают различных позвоночных, таких как люди, грызуны, рыбы, птицы и более крупных млекопитающих, таких как лошади, а также беспозвоночных. Альфавирусы, которые могут инфицировать как позвоночных, так и членистоногих, называются альфавирусами с двойным хозяином, в то время как альфавирусы, специфичные для насекомых, такие как вирус Эйлат и вирус Яда-яда, ограничены их компетентным переносчиком из членистоногих[2]. Передача между видами и отдельными особями происходит в основном через комаров, что делает альфавирусы членом коллекции арбовирусов или вирусов, переносимых членистоногими. Частицы альфавируса имеют оболочку диаметром в 70 нм, сферической формы (существует некоторый плеоморфизм). Нуклеокапсид изометрический 40 нм в диаметре[3]. Геном
Альфавирусы представляют собой маленькие, сферические, оболочечные вирусы с геномом, состоящим из одной нити РНК с положительной полярностью. Общая длина генома колеблется от 11 000 до 12 000 нуклеотидов и имеет 5'-кэп и 3'- поли-А-хвост. Четыре гена неструктурных белков кодируются в 5'-двух третях генома, тогда как три структурных белка транслируются с субгеномной мРНК, коллинеарной 3'-трети генома. В геноме есть две открытые рамки считывания (ОРС): неструктурная и структурная. Первый неструктурный и кодирует белки (nsP1–nsP4), необходимые для транскрипции и репликации вирусной РНК. Второй кодирует три структурных белка: основной нуклеокапсидный белок С и оболочечные белки Р62 и Е1, которые связываются в виде гетеродимера. Поверхностные гликопротеины вируса, закрепленные на мембране, ответственны за распознавание рецепторов и проникновение в клетки-мишени посредством слияния мембран. Структурные белкиПротеолитическое созревание Р62 в Е2 и Е3 вызывает изменение поверхности вируса. Вместе E1, E2 и иногда E3 гликопротеиновые «шипы» образуют димер E1/E2 или тример E1/E2/E3, где E2 простирается от центра к вершинам, E1 заполняет пространство между вершинами, а E3 может рисутствовать на дистальном конце шипа[3]. При воздействии на вирус кислотностью эндосомы E1 отделяется от E2 с образованием гомотримера E1, который необходим для стадии слияния, чтобы свести вместе клеточные и вирусные мембраны. Альфавирусный гликопротеин E1 представляет собой слитый белок вируса класса II, который структурно отличается от слитых белков класса I, обнаруженных в вирусе гриппа и ВИЧ. Структура вируса леса Семлики показала структуру, аналогичную структуре флавивирусного гликопротеина Е, с тремя структурными доменами в той же первичной последовательности[4]. Гликопротеин Е2 взаимодействует с нуклеокапсидом через свой цитоплазматический домен, а его эктодомен отвечает за связывание с клеточным рецептором. Большинство альфавирусов теряют периферический белок Е3, но у вирусов Семлики он остается связанным с вирусной поверхностью. Неструктурные белкиЧетыре неструктурных белка (nsP1–4), которые продуцируются как один полипротеин, составляют механизм репликации вируса[5]. Процессинг полипротеина происходит строго регулируемым образом, при этом расщепление в месте соединения P2/3 влияет на использование матрицы РНК во время репликации генома. Этот участок расположен у основания узкой расщелины и труднодоступен. После расщепления nsP3 создает кольцевую структуру, окружающую nsP2. Эти два белка имеют обширный интерфейс. Мутации в nsP2, которые продуцируют нецитопатические вирусы или фенотипы, чувствительные к температуре, кластеризуются в области интерфейса P2/P3. Мутации P3, расположенные напротив нецитопатических мутаций nsP2, предотвращают эффективное расщепление P2/3. Это, в свою очередь, влияет на инфекционность РНК, изменяя уровни продукции вирусной РНК. ВирусологияВирус имеет диаметр 60–70 нанометров. Он имеет оболочку, сферическую форму и имеет геном РНК с положительной цепью размером ~ 12 килобаз. Геном кодирует два полипротеина. Первый полипротеин состоит из четырех неструктурных единиц: по порядку от N-конца к С-концу - nsP1, nsP2, nsP3 и nsP4. Второй представляет собой структурный полипротеин, состоящий из пяти экспрессионных единиц: от N-конца до С-конца - Капсид, Е3, Е2, 6К и Е1. Субгеномная РНК с положительной цепью - 26S РНК - реплицируется из промежуточной РНК с отрицательной цепью. Это служит матрицей для синтеза вирусных структурных белков. Большинство альфавирусов имеют консервативные домены, участвующие в регуляции синтеза вирусной РНК. Нуклеокапсид диаметром 40 нанометров содержит 240 копий капсидного белка и имеет икосаэдрическую симметрию T = 4. Вирусные гликопротеины Е1 и Е2 встроены в липидный бислой. Одиночные молекулы Е1 и Е2 связываются с образованием гетеродимеров. Гетеродимеры Е1-Е2 образуют контакты один к одному между белком Е2 и мономерами нуклеокапсида. Белки Е1 и Е2 опосредуют контакт между вирусом и клеткой-хозяином. Было идентифицировано несколько рецепторов. К ним относятся запретин, фосфатидилсерин, гликозаминогликаны и β-субъединица АТФ-синтазы. Репликация происходит в цитоплазме, особенно в областях, называемых «сферулами», отделенных от остальных инвагинациями плазматической мембраны. Каждый комплекс занимает одну такую область с внутренним диаметром около 50 нм[6]. Вирионы созревают путем почкования через плазматическую мембрану, где ассимилируются кодируемые вирусом поверхностные гликопротеины Е2 и Е1. Эти два гликопротеина являются мишенями многочисленных серологических реакций и тестов, включая нейтрализацию и ингибирование гемагглютинации. Альфавирусы проявляют различную степень антигенной перекрестной реактивности в этих реакциях, и это формирует основу для семи антигенных комплексов, 32 видов и многих подтипов и разновидностей. Белок Е2 содержит большинство нейтрализующих эпитопов, в то время как белок Е1 содержит более консервативные перекрестно-реактивные эпитопы. ЭволюцияИзучение таксона предполагает, что данная группа вирусов имеет морское происхождение, конкретно из области Южного океана, откуда впоследствии они распространились как в Старый, так и в Новый Свет[7]. В этом роде есть три подгруппы: подгруппа вирусов Semliki Forest (вирусы Semliki Forest, O'nyong-nyong и Ross River); подгруппа вируса восточного энцефалита лошадей (вирусы восточного энцефалита лошадей и венесуэльского энцефалита лошадей) и подгруппа вируса Синдбис[8]. Вирус Синдбис, географически ограниченный Старым Светом, более тесно связан с подгруппой восточного лошадиного энцефалита, которая относится к вирусам Нового Света, чем с подгруппой вирусов Семлики, которая также встречается в Старом Свете. ТаксономияК роду отнесены следующие виды:[9] Семь комплексов:
ЗаметкиВирус леса Бармах связан с вирусом леса Семлики. Вирус Мидделбурга, хотя и классифицируется как отдельный комплекс, может быть членом группы вирусов леса Семлики. Вполне вероятно, что этот род произошел в Старом Свете от переносимого насекомыми растительного вируса[11]. Вирус Синдбис, возможно, возник в Южной Америке[12]. Вирусы энцефалита лошадей и вирус Синдбис родственны. Вирусы Старого Света и Нового Света, по-видимому, разошлись между 2000 и 3000 лет назад[13]. Расхождение между вирусом венесуэльского лошадиного энцефалита и восточным вирусом лошадей, по-видимому, произошло ~ 1400 лет назад[14]. Клада вирусов, заражающая рыбу, кажется базальной по отношению к другим видам. Вирус южного морского слона, по-видимому, связан с кладой Sinbis. Патогенез и иммунный ответ
В мире распространено множество альфавирусов, способных вызывать заболевания человека. Инфекционный артрит, энцефалит, сыпь и лихорадка являются наиболее часто наблюдаемыми симптомами. Более крупные млекопитающие, такие как люди и лошади, обычно являются тупиковыми хозяевами или играют незначительную роль в передаче вируса; однако в случае венесуэльского энцефалита лошадей вирус в основном амплифицируется у лошадей. В большинстве других случаев вирус сохраняется в природе у комаров, грызунов и птиц. Наземные альфавирусные инфекции распространяются насекомыми-переносчиками, такими как комары. После укуса человека зараженным комаром вирус может попасть в кровоток, вызывая виремию. Альфавирус также может проникать в ЦНС, где он способен расти и размножаться в нейронах. Это может привести к энцефалиту, который может привести к летальному исходу. Когда человек заражен этим конкретным вирусом, его иммунная система может играть роль в уничтожении вирусных частиц. Альфавирусы способны вызывать продукцию интерферонов. Также участвуют антитела и Т-клетки. Нейтрализующие антитела также играют важную роль в предотвращении дальнейшего заражения и распространения. Диагностика, профилактика и контрольДиагноз ставится на основании клинических образцов, из которых можно легко выделить и идентифицировать вирус. В настоящее время вакцин против альфавируса не существует. Борьба с переносчиками с помощью репеллентов, защитной одежды, уничтожения мест размножения и опрыскивания являются предпочтительными профилактическими мерами. Исследовательская работаАльфавирусы представляют интерес для исследователей генной терапии, в частности, вирус Росс-Ривер, вирус Синдбиса, вирус лесов Семлики и вирус венесуэльского конского энцефалита использовались для разработки вирусных векторов для доставки генов. Особый интерес представляют химерные вирусы, которые могут образовываться с альфавирусными оболочками и ретровирусными капсидами. Такие химеры называются псевдотипированными вирусами. Альфавирусные псевдотипы оболочки ретровирусов или лентивирусов способны интегрировать гены, которые они несут, в обширный диапазон потенциальных клеток-хозяев, которые распознаются и инфицируются белками оболочки альфавирусов E2 и E1. Стабильная интеграция вирусных генов опосредована ретровирусной внутренней частью этих векторов. Существуют ограничения на использование альфавирусов в области генной терапии из-за отсутствия у них таргетинга, однако за счет введения вариабельных доменов антител в неконсервативную петлю в структуре E2 мишенями становятся определенные популяции клеток. Кроме того, использование цельных альфавирусов для генной терапии имеет ограниченную эффективность как из-за того, что несколько внутренних альфавирусных белков участвуют в индукции апоптоза при инфицировании, так и из-за того, что альфавирусный капсид опосредует только временное введение мРНК в клетки-хозяева. Ни одно из этих ограничений не распространяется на псевдотипы альфавирусной оболочки ретровирусов или лентивирусов. Однако экспрессия оболочек вируса Синдбис может привести к апоптозу, а их введение в клетки-хозяева при заражении псевдотипированными ретровирусами оболочки вируса Синдбис также может привести к гибели клеток. Токсичность вирусных оболочек Sindbis может быть причиной очень низких титров продукции, полученных из упаковочных клеток, сконструированных для производства псевдотипов Sindbis. Еще одно направление исследований с участием альфавирусов — вакцинация. Альфавирусы могут быть сконструированы для создания векторов репликонов, которые эффективно индуцируют гуморальный и Т-клеточный иммунный ответ. Поэтому их можно использовать для вакцинации против вирусных, бактериальных, простейших и опухолевых антигенов. ИсторияПервоначально семейство Togaviridae включало то, что сейчас называется Flaviviruses, в пределах рода Alphavirus. Флавивирусы были сформированы в свое собственное семейство, когда были отмечены достаточные различия с альфавирусами благодаря развитию секвенирования[15]. Вирус краснухи ранее был включен в семейство Togaviridae в отдельный род Rubivirus, но теперь классифицируется в отдельное семейство Matonaviridae[16]. Alphavirus в настоящее время является единственным родом в семействе.
См. такжеИсточники
Внешние ссылки |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Portal di Ensiklopedia Dunia
