РНК-вирусы с положительной цепью ( +оцРНК-вирусы ) представляют собой группу родственных вирусов , которые имеют одноцепочечные геномы с положительным смыслом, состоящие из рибонуклеиновой кислоты . Геном с положительным смыслом может действовать как информационная РНК (мРНК) и может напрямую транслироваться в вирусные белки рибосомами клетки -хозяина . РНК-вирусы с положительной цепью кодируют РНК-зависимую РНК-полимеразу (RdRp), которая используется во время репликации генома для синтеза антигенома с отрицательным смыслом, который затем используется в качестве матрицы для создания нового вирусного генома с положительным смыслом.
Вирусы с РНК с положительной цепью делятся на типы Kitrinoviricota , Lenarviricota и Pisuviricota (в частности, классы Pisoniviricetes и Stelpavirictes ), все из которых относятся к царству Orthornavirae и царству Riboviria . [1] Они монофилетичны и произошли от общего предка РНК-вируса. В Балтиморской классификационной системе вирусы +ssRNA относятся к группе IV. [2]
РНК-вирусы с положительным смыслом включают такие патогены , как вирус гепатита С , вирус Западного Нила , вирус денге и коронавирусы MERS , SARS и SARS-CoV-2 [3] , а также менее клинически серьезные патогены, такие как коронавирусы и риновирусы , вызывающие простуду . [4] [5] [6]
Геномы вирусов с РНК с положительной цепью обычно содержат относительно мало генов, обычно от трех до десяти, включая РНК-зависимую РНК-полимеразу. [4] Коронавирусы имеют самые большие известные РНК-геномы, длиной от 27 до 32 тысяч оснований , и, вероятно, обладают механизмами корректировки репликации в форме экзорибонуклеазы в неструктурном белке nsp14. [7]
РНК-вирусы с положительной цепью имеют генетический материал, который может функционировать как геном , так и как информационная РНК ; он может быть напрямую транслирован в белок в клетке-хозяине с помощью рибосом хозяина . [8] Первые белки, которые экспрессируются после заражения, выполняют функции репликации генома; они рекрутируют вирусный геном с положительной цепью в комплексы репликации вируса , образующиеся в ассоциации с внутриклеточными мембранами. Эти комплексы содержат белки как вирусного, так и клеточного происхождения и могут быть связаны с мембранами различных органелл — часто с шероховатой эндоплазматической сетью , но также включая мембраны, происходящие из митохондрий , вакуолей , аппарата Гольджи , хлоропластов , пероксисом , плазмы. мембраны , аутофагосомные мембраны и новые цитоплазматические компартменты. [4]
Репликация генома положительной смысловой РНК происходит через промежуточные двухцепочечные РНК , и целью репликации в этих мембранных инвагинациях может быть предотвращение клеточного ответа на присутствие дцРНК. Во многих случаях субгеномные РНК также создаются во время репликации. [8] После заражения весь механизм трансляции клетки-хозяина может быть переключен на производство вирусных белков в результате очень высокого сродства к рибосомам элементов внутреннего сайта входа в рибосомы вирусного генома (IRES); у некоторых вирусов, таких как полиовирус и риновирусы , нормальный синтез белка дополнительно нарушается вирусными протеазами , разрушающими компоненты, необходимые для инициации трансляции клеточной мРНК. [6]
Все геномы РНК-вирусов с положительной цепью кодируют РНК-зависимую РНК-полимеразу , вирусный белок, который синтезирует РНК из матрицы РНК. Белки клетки-хозяина, рекрутируемые вирусами +ssRNA во время репликации, включают РНК-связывающие белки , белки-шапероны , а также белки ремоделирования мембраны и синтеза липидов , которые коллективно участвуют в использовании секреторного пути клетки для репликации вируса. [4]
Многочисленные РНК-вирусы с положительной цепью могут подвергаться генетической рекомбинации , если в одной и той же клетке-хозяине присутствуют по крайней мере два вирусных генома. [9] Способность к рекомбинации среди +оцРНК-вирусных патогенов человека широко распространена. Рекомбинация РНК, по-видимому, является основной движущей силой в определении архитектуры генома и хода вирусной эволюции пикорнавирусов (например, полиовируса). [10] У ретровирусов (например, ВИЧ ) повреждения генома, по-видимому, можно избежать во время обратной транскрипции за счет переключения цепи, формы рекомбинации. [11] [12] [13] Рекомбинация происходит у Coronaviridae (например, SARS ). [14] Рекомбинация РНК-вирусов, по-видимому, является адаптацией, позволяющей справиться с повреждением генома. [9] Рекомбинация также может происходить нечасто между вирусами +ssRNA одного и того же вида, но разных линий. Полученные в результате рекомбинантные вирусы могут иногда вызывать вспышки инфекции у людей, как в случае с SARS и MERS. [14]
Вирусы с положительной цепью РНК часто встречаются у растений. У томбусвирусов и кармовирусов во время репликации часто происходит рекомбинация РНК. [15] Способность РНК-зависимой РНК-полимеразы этих вирусов переключать матрицы РНК предполагает модель выбора копии рекомбинации РНК, которая может быть адаптивным механизмом борьбы с повреждениями в вирусном геноме. [15] Сообщалось, что другие +ssRNA-вирусы растений также способны к рекомбинации, например, бромовирус мозаики Брома [16] и вирус Синдбис . [17]
Вирусы с РНК с положительной цепью встречаются в трех типах: Kitrinoviricota , Lenarviricota и Pisuviricota , каждый из которых относится к царству Orthornavirae в царстве Riboviria . В системе классификации Балтимора , которая группирует вирусы в зависимости от способа синтеза мРНК, вирусы +ssRNA относятся к группе IV. [ нужна цитата ]
Первый тип +оцРНК — Kitrinoviricota . Этот тип содержит так называемые « супергруппа альфавирусов » и « супергруппа флавивирусов », а также различные другие вирусы с коротким геномом. В этом типе выделяются четыре класса: Alsuviricetes , супергруппа альфавирусов, которая содержит большое количество вирусов растений и вирусов членистоногих; Flasuviricetes , содержащий флавивирусы, Magsaviricetes , содержащий нодавирусы и сингаливирусы; и Tolucaviricetes , которые в основном содержат вирусы растений. [18] [19]
Lenarviricota — второй тип +ssRNA. Он содержит класс Leviviricetes , поражающий прокариотов , и очевидных потомков левивирусов, поражающих эукариотов . Тип разделен на четыре класса: Leviviricetes , который содержит левивирусы и их родственники, Amabiliviricetes , который содержит нарнавирусы и их родственники, Howeltoviricetes , который содержит митовирусы и их родственники, и Miaviricetes , который содержит ботурмиавирусы и их родственники. На основании филогенетического анализа RdRp считается, что все остальные РНК-вирусы составляют сестринскую кладу по отношению к Lenarviricota . [18] [19]
Третий тип вирусов, содержащий +ssRNA, — это Pisuviricota , который неофициально называют «супергруппой пикорнавирусов». Этот тип содержит большое количество эукариотических вирусов, которые, как известно, заражают животных, растения, грибы и простейших. Тип содержит три класса, два из которых содержат только +оцРНК-вирусы: Pisoniviricetes , который содержит нидовирусы , пикорнавирусы и собеливирусы , и Stelpaviricetes , который содержит потивирусы и астровирусы . Третий класс — Duplopiviricetes , представители которого представляют собой вирусы с двухцепочечной РНК, происходящие от вирусов +ssRNA. [18] [19]