stringtranslate.com

Полиомавирус мышей

Полиомавирус мышей (также известный как полиомавирус мышей , Polyomavirus muris или полиомавирус Mus musculus 1 , а в более ранней литературе как SE полиома или вирус опухоли околоушной железы ; сокращенно MPyV ) — это безоболочечный двухцепочечный ДНК-вирус семейства полиомавирусов . Первый обнаруженный член семейства, он был первоначально идентифицирован случайно в 1950-х годах. [2] [3] Компонент экстракта лейкемии мышей, способный вызывать опухоли , особенно в околоушной железе , у новорожденных мышей, был описан Людвиком Гроссом в 1953 году [4] и идентифицирован как вирус Сарой Стюарт и Бернис Эдди из Национального института рака , в честь которой он когда-то был назван «SE полиома». [5] [6] [7] Стюарт и Эдди продолжили изучать родственные полиомавирусы, такие как SV40 , которые заражают приматов , включая людей. Эти открытия широко освещались в то время и сформировали ранние этапы понимания онковирусов . [8] [9]

Патология

MPyV в основном распространяется среди мышей интраназальным путем и выделяется с мочой . Генетическая восприимчивость к инфекции MPyV среди мышей значительно различается, и не все штаммы MPyV являются онкогенными. [7] В целом, только у новорожденных и мышей с ослабленным иммунитетом (обычно трансгенных ) развиваются опухоли при заражении; хотя первоначально вирус наблюдался как причина опухолей околоушной железы , он может вызывать солидные опухоли в самых разных типах тканей как эпителиального , так и мезенхимального происхождения. [10] : 107–9  Хотя вирусы, циркулирующие среди диких мышей, могут быть онкогенными, в естественных условиях вирус не вызывает опухолей; было показано, что материнские антитела играют решающую роль в защите новорожденных. [3] [10] [11] Он был описан как редкий в современных лабораторных исследовательских колониях мышей. [7]

MPyV также способен инфицировать и вызывать опухоли у других видов грызунов , включая морских свинок , хомяков и крыс , хотя разнообразие типов тканей, вызывающих опухоли, у этих видов снижено. [10] : 107–9  MPyV не инфицирует людей и не связан с раковыми заболеваниями у людей. [12]

Структура

Напечатанная на 3D-принтере модель полого изокаэдрического капсида, состоящая из двух частей.
Напечатанная на 3D-принтере модель капсида полиомавируса.

Как и другие члены семейства полиомавирусов, MPyV имеет безоболочечный икосаэдрический ( T = 7) вирусный капсид диаметром около 45 нанометров . [3] [13] Капсид содержит три белка ; белок капсида VP1 является основным компонентом и самоорганизуется в 360-единичный внешний слой капсида, состоящий из 72 пентамеров. Два других компонента, VP2 и VP3, имеют высокое сходство последовательностей друг с другом, причем VP3 усечен на N-конце относительно VP2. VP2 и VP3 собираются внутри капсида в контакте с VP1. [3] [13]

Визуализированное изображение капсида с симметрично связанными мономерами VP1, показанными разными цветами и центрированными на строгом пентамере, что создает эффект радиальной симметрии.
Структура капсида, окрашенная для иллюстрации сборки икосаэдрической архитектуры из пентамеров VP1. Каждый мономер VP1, связанный с симметрией, показан в другом цвете. Из PDB : 1SIE ​.

VP1 способен к самосборке в вирусоподобные частицы даже при отсутствии других вирусных компонентов. [14] Этот процесс требует связанных ионов кальция , а полученные частицы стабилизируются, но не требуют внутрипентамерных дисульфидных связей . [15]

Геном

MPyV имеет замкнутый, кольцевой двухцепочечный ДНК- геном размером около 5 килопар оснований . Он содержит две транскрипционные единицы, расположенные на противоположных цепях, называемые «ранней областью» и «поздней областью» для стадии жизненного цикла вируса, на которой они экспрессируются ; каждая область производит молекулу премессенджерной РНК, из которой шесть генов экспрессируются посредством альтернативного сплайсинга . Три гена в ранней области экспрессируют большие , средние и малые опухолевые антигены (LT, MT, ST) и достаточны для индукции опухолей. Три гена в поздней области экспрессируют три капсидных белка VP1, VP2 и VP3. Между ранней и поздней областями находится область некодирующей ДНК , содержащая начало репликации и элементы промотора и энхансера . [16] : 786–7  Также была идентифицирована экспрессия микроРНК из области, перекрывающей один из экзонов LT , и считается, что она участвует в подавлении экспрессии опухолевых антигенов. [17]

Репликация

Вход сотовой связи

Пять выровненных микрофотографий, демонстрирующих различные положения вириона относительно внешней мембраны инфицированной клетки; на первой микрофотографии вирион расположен на внешней поверхности, а на последней он полностью проник через мембрану.
Серия размороженных криосрезов клеток, инфицированных MPyV, иллюстрирующая процесс вирусной интернализации. Обозначение «pm» указывает на положение плазматической мембраны . [18]

Вирусы, не имеющие вирусной оболочки , часто имеют сложные механизмы проникновения в клетку-хозяина . Капсидный белок MPyV VP1 связывается с сиаловыми кислотами ганглиозидов GD1a и GT1b на поверхности клетки. [1] [19] Функции VP2 и VP3 изучены меньше, но, по крайней мере, сообщалось, что VP2 подвергается воздействию при эндоцитозе вирусной частицы и может участвовать в высвобождении вируса из эндоплазматического ретикулума . [20] [21] Сообщалось, что MPyV проникает в клетки как через механизм эндоцитоза, зависящий от кавеол, так и через независимый механизм через непокрытые везикулы . [21] [22]

В отличие от многих вирусов, которые проникают в клетку через эндоцитоз, полиомавирусы проникают через клеточную мембрану и попадают в цитозоль из позднего эндоплазматического ретикулума , а не из эндосом , хотя конформационные изменения в ответ на низкий pH в эндолизосомах были выдвинуты в качестве критических этапов в этом процессе. [23] Считается, что выход MPyV из мембраны зависит от присутствия специфических белков хозяина, расположенных в позднем ER; например, было показано, что белок хозяина ERp29 , член семейства протеиндисульфидизомераз , нарушает конформацию VP1. [24] Неизвестно, является ли проникновение в цитозоль обязательным для заражения MPyV или частица может проникнуть в ядро ​​клетки непосредственно из ER. Даже одной вирусной частицы, проникающей в ядро, может быть достаточно для заражения. [21]

Сборка вириона

Микрофотография, показывающая скопление длинных трубчатых структур, окруженных собранными круглыми вирионами, где оба типа структур иногда заполнены плотным материалом, а иногда пусты.
Микрофотография тонкого среза клетки, инфицированной MPyV, иллюстрирующая структуру вирусных фабрик , в которых производятся новые вирионы. Красные индикаторы указывают на трубчатые структуры (стрелка: пустая трубочка; наконечник стрелки: заполненная трубочка), а синие индикаторы указывают на вирионы (стрелка: пустой вирион; наконечник стрелки: заполненный вирион). Плотный центр заполненных структур, вероятно, указывает на присутствие геномной ДНК вируса. [25]

Новые вирионы MPyV собираются в ядре в плотные локальные скопления, известные как вирусные фабрики . Капсидные белки, вырабатываемые в цитоплазме клетки-хозяина, попадают в ядро ​​в виде собранных капсомеров, состоящих из пентамерного VP1, связанного с VP2 или VP3. Последовательности ядерной локализации, соответствующие взаимодействиям кариоферина , были идентифицированы в последовательностях капсидных белков, что облегчает их транзит через ядерные поры . Попав внутрь ядра, они собираются в зрелые капсиды, содержащие копию вирусного генома, хотя точный механизм инкапсуляции не совсем понятен. [26] Нитевидные или трубчатые структуры, представляющие полимеризованный VP1, были обнаружены в ядрах инфицированных клеток в качестве промежуточных звеньев в процессе сборки, из которого производятся зрелые вирионы. [25] [27]

Опухолеобразование

MPyV содержит три белка, которые широко изучаются на предмет их способности вызывать неопластическую трансформацию (то есть канцерогенез); эти белки экспрессируются из ранней области вирусного генома и известны как большой, средний и малый опухолевый антиген . Полиомавирус мышей и его близкий родственник полиомавирус хомяка исторически являются единственными двумя известными вирусами, геномы которых содержат средний опухолевый антиген , безусловно, самый эффективный из трех ранних белков в индукции канцерогенеза. В 2015 году было сообщено, что последовательность генома полиомавируса крысы также содержит средний опухолевый антиген, [28] что соответствует ожиданиям, что он эволюционировал уникально в линии грызунов семейства полиомавирусов. [29] Экспрессия MT из трансгена или введение в клеточную культуру может быть достаточным для индукции трансформации. Исследования с использованием MT сыграли ключевую роль в понимании онкогенов клетки-хозяина и их влияния на канцерогенез, особенно в изучении семейства тирозинкиназ Src . [30] Трансгенные мыши, экспрессирующие МТ, широко используются в качестве моделей прогрессирования рака и метастазирования , особенно рака молочной железы . [31] [32] [33]

Таксономия

В таксономическом обновлении группы полиомавирусов 2015 года Международный комитет по таксономии вирусов классифицировал MPyV как типовой вид рода Alphapolyomavirus под его новым официальным названием Mus musculus polyomavirus 1. [ 34]

Ссылки

  1. ^ ab Stehle, T; Harrison, SC (15 февраля 1996 г.). «Кристаллические структуры мышиного полиомавируса в комплексе с фрагментами рецепторов сиалилолигосахаридов с прямой и разветвленной цепью». Структура . 4 (2): 183–94. doi : 10.1016/s0969-2126(96)00021-4 . PMID  8805524.
  2. ^ Гросс, Л. (ноябрь 1976 г.). «Удачная изоляция и идентификация вируса полиомы». Cancer Research . 36 (11 Pt 1): 4195–6. PMID  184928.
  3. ^ abcd Ramqvist, T; Dalianis, T (август 2009 г.). «Трансплантационные антигены мышиного полиомавируса, специфичные для опухолей, и вирусная персистенция в связи с иммунным ответом и развитием опухоли». Семинары по биологии рака . 19 (4): 236–43. doi :10.1016/j.semcancer.2009.02.001. PMID  19505651.
  4. ^ Гросс, Л. (1953). «Фильтруемый агент, извлеченный из экстрактов лейкемии Ак, вызывающий карциномы слюнных желез у мышей C3H». Экспериментальная биология и медицина . 83 (2): 414–21. doi :10.3181/00379727-83-20376. PMID  13064287. S2CID  34223353.
  5. ^ STEWART, SE; EDDY, BE; BORGESE, N (июнь 1958). «Новообразования у мышей, инокулированных опухолевым агентом, переносимым в культуре ткани». Журнал Национального института рака . 20 (6): 1223–43. doi :10.1093/jnci/20.6.1223. PMID  13549981.
  6. ^ Эдди, Бернис Э.; Стюарт, Сара Э. (ноябрь 1959 г.). «Характеристики вируса полиомы SE». Американский журнал общественного здравоохранения и здоровья нации . 49 (11): 1486–1492. doi :10.2105/AJPH.49.11.1486. ​​PMC 1373056. PMID  13819251 . 
  7. ^ abc Percy, Dean H.; Barthold, Stephen W. (2013). «Инфекция вирусом полиомы». Патология лабораторных грызунов и кроликов (3-е изд.). John Wiley & Sons. ISBN 978-1118704639.
  8. ↑ Харрис, Р. Дж. К. (7 июля 1960 г.). «Вирусы, вызывающие рак». New Scientist . 8 (190): 21–3.
  9. ^ Морган, Грегори Дж. (декабрь 2014 г.). «Людвик Гросс, Сара Стюарт и открытия Гроссом вируса мышиной лейкемии и полиомавируса в 1950-х годах». Исследования по истории и философии науки Часть C: Исследования по истории и философии биологических и биомедицинских наук . 48 : 200–209. doi :10.1016/j.shpsc.2014.07.013. PMID  25223721.
  10. ^ abc Fox, James G., ред. (2006). Мышь в биомедицинских исследованиях, том 2 Болезни (2-е изд.). Burlington: Elsevier. ISBN 9780080467719.
  11. ^ Кэрролл, Дж.; Дей, Д.; Крейсман, Л.; Велупиллаи, П.; Даль, Дж.; Телфорд, С.; Бронсон, Р.; Бенджамин, Т. (декабрь 2007 г.). «Связывание рецепторов и онкогенные свойства вирусов полиомы, выделенных из диких мышей». PLOS Pathogens . 3 (12): e179. doi : 10.1371/journal.ppat.0030179 . PMC 2134959. PMID  18085820 . 
  12. ^ Купер, Джеффри М. (2000). Клетка: молекулярный подход (2-е изд.). Вашингтон (округ Колумбия): ASM Press. ISBN 0-87893-106-6.
  13. ^ ab Ramqvist, T; Dalianis, T (февраль 2010 г.). «Уроки иммунных реакций и вакцин против мышиной полиомавирусной инфекции и опухолей, вызванных полиомавирусом, потенциально полезные для исследований человеческих полиомавирусов». Anticancer Research . 30 (2): 279–84. PMID  20332429.
  14. ^ Salunke, DM; Caspar, DL; Garcea, RL (12 сентября 1986 г.). «Самосборка очищенного полиомавирусного капсидного белка VP1». Cell . 46 (6): 895–904. doi :10.1016/0092-8674(86)90071-1. PMID  3019556. S2CID  25800023.
  15. ^ Шмидт, У; Рудольф, Р; Бём, Г (февраль 2000 г.). «Механизм сборки рекомбинантных мышиных полиомавирусоподобных частиц». Журнал вирусологии . 74 (4): 1658–62. doi :10.1128/jvi.74.4.1658-1662.2000. PMC 111640. PMID  10644335 . 
  16. ^ Лоуренс, главный редактор, сэр Джон Кендрю; исполнительный редактор, Элеанор (1994). Энциклопедия молекулярной биологии . Оксфорд: Blackwell Science. ISBN 9781444313840. {{cite book}}: |first1=имеет общее название ( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  17. ^ Lagatie, Ole; Tritsmans, Luc; Stuyver, Lieven J (2013). «Мир miRNA полиомавирусов». Virology Journal . 10 (1): 268. doi : 10.1186/1743-422X-10-268 . PMC 3765807. PMID 23984639  . 
  18. ^ Зила, В.; Дифато, Ф.; Климова, Л.; Уэрфано, С.; Форстова, Дж. (2014). «Участие микротрубочковой сети и ее моторов в продуктивном эндоцитозном трафике мышиного полиомавируса». PLOS ONE . 9 (5): e96922. Bibcode : 2014PLoSO...996922Z. doi : 10.1371/journal.pone.0096922 . PMC 4014599. PMID  24810588 . 
  19. ^ Tsai, B; Gilbert, JM; Stehle, T; Lencer, W; Benjamin, TL; Rapoport, TA (1 сентября 2003 г.). «Ганглиозиды являются рецепторами для вируса полиомы мышей и SV40». The EMBO Journal . 22 (17): 4346–55. doi :10.1093/emboj/cdg439. PMC 202381. PMID  12941687 . 
  20. ^ Burkert, O; Kreßner, S; Sinn, L; Giese, S; Simon, C; Lilie, H (июль 2014 г.). «Биофизическая характеристика второстепенных капсидных белков полиомавируса». Biological Chemistry . 395 (7–8): 871–80. doi :10.1515/hsz-2014-0114. PMID  24713574. S2CID  32118880.
  21. ^ abc Tsai, B; Qian, M (2010). "Клеточное проникновение полиомавирусов". Current Topics in Microbiology and Immunology . 343 : 177–94. doi :10.1007/82_2010_38. ISBN 978-3-642-13331-2. PMID  20373089.
  22. ^ Gilbert, JM; Benjamin, TL (сентябрь 2000 г.). «Ранние шаги проникновения полиомавируса в клетки». Journal of Virology . 74 (18): 8582–8. doi :10.1128/jvi.74.18.8582-8588.2000. PMC 116371 . PMID  10954560. 
  23. ^ Qian, M; Cai, D; Verhey, KJ; Tsai, B (июнь 2009 г.). «Липидный рецептор сортирует полиомавирус из эндолизосомы в эндоплазматический ретикулум, чтобы вызвать инфекцию». PLOS Pathogens . 5 (6): e1000465. doi : 10.1371/journal.ppat.1000465 . PMC 2685006. PMID  19503604 . 
  24. ^ Магнусон, Б; Рейни, ЕК; Бенджамин, Т; Барышев М; Мкртчян, С; Цай, Б. (28 октября 2005 г.). «ERp29 запускает конформационные изменения полиомавируса для стимуляции мембранного связывания». Молекулярная клетка . 20 (2): 289–300. doi : 10.1016/j.molcel.2005.08.034 . ПМИД  16246730.
  25. ^ ab Erickson, KD; Bouchet-Marquis, C; Heiser, K; Szomolanyi-Tsuda, E; Mishra, R; Lamothe, B; Hoenger, A; Garcea, RL (2012). "Фабрики сборки вирионов в ядре клеток, инфицированных полиомавирусом". PLOS Pathogens . 8 (4): e1002630. doi : 10.1371/journal.ppat.1002630 . PMC 3320610. PMID  22496654 . 
  26. ^ Almendral, JM (2013). «Сборка простых икосаэдрических вирусов». Структура и физика вирусов . Субклеточная биохимия. Том 68. С. 307–28. doi : 10.1007/978-94-007-6552-8_10. hdl : 10261/117126 . ISBN 978-94-007-6551-1. PMID  23737056.
  27. ^ Риско, Кристина; де Кастро, Исабель Фернандес; Санс-Санчес, Лаура; Нараян, Кедар; Грандинетти, Джованна; Субраманиам, Шрирам (3 ноября 2014 г.). «Трехмерное изображение вирусных инфекций». Ежегодный обзор вирусологии . 1 (1): 453–473. doi : 10.1146/annurev-virology-031413-085351 . ПМИД  26958730.
  28. ^ Элерс, Б.; Рихтер, Д.; Матушка, Ф.Р.; Ульрих, Р.Г. (3 сентября 2015 г.). «Геномные последовательности крысиного полиомавируса, родственного мышиному полиомавирусу, Rattus norvegicus Polyomavirus 1». Genome Announcements . 3 (5): e00997-15. doi :10.1128/genomeA.00997-15. PMC 4559740 . PMID  26337891. 
  29. ^ Gottlieb, KA; Villarreal, LP (июнь 2001 г.). «Естественная биология среднего антигена T полиомавируса». Microbiology and Molecular Biology Reviews . 65 (2): 288–318, вторая и третья страницы, оглавление. doi :10.1128/MMBR.65.2.288-318.2001. PMC 99028. PMID 11381103  . 
  30. ^ Fluck, MM; Schaffhausen, BS (сентябрь 2009 г.). «Уроки сигнализации и опухолегенеза от полиомавирусного среднего антигена T». Microbiology and Molecular Biology Reviews . 73 (3): 542–63, Содержание. doi : 10.1128/mmbr.00009-09. PMC 2738132. PMID  19721090 . 
  31. ^ Maglione, JE; Moghanaki, D; Young, LJ; Manner, CK; Ellies, LG; Joseph, SO; Nicholson, B; Cardiff, RD; MacLeod, CL (15 ноября 2001 г.). «Трансгенные мыши с полиомой среднего T-типа, моделирующие предраковое заболевание молочной железы». Cancer Research . 61 (22): 8298–305. PMID  11719463.
  32. ^ Lin, EY; Jones, JG; Li, P; Zhu, L; Whitney, KD; Muller, WJ; Pollard, JW (ноябрь 2003 г.). «Прогрессирование злокачественности в модели рака молочной железы у мышей с полиома-средним онкопротеином T обеспечивает надежную модель для заболеваний человека». The American Journal of Pathology . 163 (5): 2113–26. doi :10.1016/s0002-9440(10)63568-7. PMC 1892434 . PMID  14578209. 
  33. ^ Гай, CT; Кардифф, RD; Мюллер, WJ (март 1992 г.). «Индукция опухолей молочной железы экспрессией онкогена полиомавируса среднего T: трансгенная модель мыши для метастатического заболевания». Молекулярная и клеточная биология . 12 (3): 954–61. doi :10.1128/mcb.12.3.954. PMC 369527. PMID  1312220 . 
  34. ^ Группа по изучению полиомавирусов Международного комитета по таксономии вирусов; Calvignac-Spencer, S; Feltkamp, ​​MC; Daugherty, MD; Moens, U; Ramqvist, T; Johne, R; Ehlers, B (29 февраля 2016 г.). «Обновление таксономии для семейства полиомавирусов». Архивы вирусологии . 161 (6): 1739–50. doi : 10.1007/s00705-016-2794-y . hdl : 10037/13151 . PMID  26923930.

Медиа, связанные с MPyV-инфицированными ядрами и фабриками вируса MPyV на Wikimedia Commons