Вирусы с двухцепочечной РНК ( вирусы dsRNA ) представляют собой полифилетическую группу вирусов , имеющих двухцепочечные геномы, состоящие из рибонуклеиновой кислоты . Двухцепочечный геном используется в качестве шаблона вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразой (RdRp) для транскрипции положительной цепи РНК, функционирующей как матричная РНК (мРНК) для рибосом клетки-хозяина , которые транслируют ее в вирусные белки. Положительная цепь РНК также может быть реплицирована RdRp для создания нового двухцепочечного вирусного генома. [1]
Отличительной особенностью вирусов dsRNA является их способность осуществлять транскрипцию сегментов dsRNA внутри капсида , а необходимые ферменты являются частью структуры вириона. [2]
Вирусы с двухцепочечной РНК классифицируются на два типа, Duplornaviricota и Pisuviricota (в частности, класс Duplopiviricetes ), в царстве Orthornavirae и области Riboviria . Эти два типа не имеют общего предка вируса дсРНК, но эволюционировали свои двойные цепи два раза отдельно от вирусов с положительной цепью РНК . В системе классификации Балтимора вирусы дсРНК относятся к группе III. [3]
Члены группы вирусов сильно различаются по диапазону хозяев ( животные , растения , грибы и бактерии ), числу сегментов генома (от одного до двенадцати) и организации вириона ( число Т , слои капсида или башни). К двухцепочечным РНК-вирусам относятся ротавирусы , известные во всем мире как распространенная причина гастроэнтерита у маленьких детей, и вирус синего языка , экономически значимый патоген крупного рогатого скота и овец. Семейство Reoviridae является крупнейшим и наиболее разнообразным семейством вирусов дцРНК с точки зрения диапазона хозяев. [2]
Существуют две клады вирусов dsRNA: тип Duplornaviricota и класс Duplopiviricetes , который находится в типе Pisuviricota . Оба включены в царство Orthornavirae в области Riboviria . На основании филогенетического анализа RdRp, две клады не имеют общего предка dsRNA, а вместо этого произошли от разных вирусов с положительной полярностью, одноцепочечной РНК. В системе классификации Балтимора , которая группирует вирусы на основе их способа синтеза мРНК, вирусы dsRNA относятся к группе III. [3] [4]
Duplornaviricota содержит большинство вирусов dsRNA, включая реовирусы , которые заражают широкий спектр эукариот, и цистовирусы , которые являются единственными вирусами dsRNA, которые, как известно, заражают прокариот. Помимо RdRp, вирусы в Duplornaviricota также имеют икосаэдрические капсиды, которые содержат 60 гомо- или гетеродимеров капсидного белка, организованных на псевдорешетке T=2. Тип делится на три класса: Chrymotiviricetes , который в основном содержит вирусы грибов и простейших, Resentoviricetes , который содержит реовирусы, и Vidaverviricetes , который содержит цистовирусы. [3] [4]
Класс Duplopiviricetes является вторым кладом вирусов dsRNA и находится в типе Pisuviricota , который также содержит вирусы с положительной полярностью одноцепочечной РНК. Duplopiviricetes в основном содержит вирусы растений и грибов и включает следующие четыре семейства: Amalgaviridae , Hypoviridae , Partitiviridae и Picobirnaviridae . [3] [4]
Reoviridae в настоящее время классифицируются на девять родов . Геномы этих вирусов состоят из 10–12 сегментов dsRNA , каждый из которых обычно кодирует один белок . Зрелые вирионы не имеют оболочки. Их капсиды, образованные несколькими белками, имеют икосаэдрическую симметрию и обычно располагаются концентрическими слоями.
Ортореовирусы ( реовирусы ) являются прототипическими членами семейства вирусов Reoviridae и представителями башенных членов, которые составляют около половины родов. Как и другие члены семейства, реовирусы не имеют оболочки и характеризуются концентрическими капсидными оболочками, которые инкапсулируют сегментированный геном dsRNA. В частности, реовирус имеет восемь структурных белков и десять сегментов dsRNA. Серия этапов снятия оболочки и конформационных изменений сопровождает проникновение в клетку и репликацию. Структуры высокого разрешения известны почти для всех белков реовируса млекопитающих (MRV), который является наиболее изученным генотипом. Электронная криомикроскопия ( криоЭМ) и рентгеновская кристаллография предоставили обширную структурную информацию о двух конкретных штаммах MRV, тип 1 Ланга (T1L) и тип 3 Диринга (T3D). [5]
Вирусы цитоплазматического полиэдроза (CPV) образуют род Cypovirus семейства Reoviridae . CPV классифицируются на 14 видов на основе профилей электрофоретической миграции их геномных сегментов. Cypovirus имеет только одну капсидную оболочку, которая похожа на внутреннее ядро ортореовируса. CPV демонстрирует поразительную стабильность капсида и полностью способен к эндогенной транскрипции и процессингу РНК. Общие складки белков CPV похожи на складки других реовирусов. Однако белки CPV имеют инсерционные домены и уникальные структуры, которые способствуют их обширным межмолекулярным взаимодействиям. Башенный белок CPV содержит два домена метилазы с высококонсервативной сэндвич-складкой спираль -пара/β-слой/спиральная пара, но не имеет β-бочонка, присутствующего в ортореовирусе λ2 . Наложение функциональных доменов башенных белков и наличие сужений и A-шипов вдоль пути высвобождения мРНК указывают на механизм, который использует поры и каналы для регулирования высокоскоординированных этапов транскрипции, процессинга и высвобождения РНК. [6]
Ротавирус является наиболее распространенной причиной острого гастроэнтерита у младенцев и маленьких детей во всем мире. Этот вирус содержит геном dsRNA и является членом семейства Reoviridae . Геном ротавируса состоит из одиннадцати сегментов dsRNA. Каждый сегмент генома кодирует один белок, за исключением сегмента 11, который кодирует два белка. Из двенадцати белков шесть являются структурными, а шесть — неструктурными белками. [7] Это двухцепочечный РНК-безоболочечный вирус.
Члены рода Orbivirus в семействе Reoviridae являются вирусами, переносимыми членистоногими , и ответственны за высокую заболеваемость и смертность у жвачных животных . Вирус синего языка (BTV), вызывающий заболевание у скота ( овец , коз , крупного рогатого скота ), находится на переднем крае молекулярных исследований в течение последних трех десятилетий и в настоящее время представляет собой наиболее изученный орбивирус на молекулярном и структурном уровнях. BTV, как и другие члены семейства, является сложным безоболочечным вирусом с семью структурными белками и РНК-геномом, состоящим из 10 сегментов дцРНК разного размера. [8] [9]
Фитореовирусы — это небашенные реовирусы , которые являются основными сельскохозяйственными патогенами, особенно в Азии. Один из членов этого семейства, вирус карликовости риса (RDV), был тщательно изучен с помощью электронной криомикроскопии и рентгеновской кристаллографии . Из этих анализов были получены атомные модели белков капсида и правдоподобная модель сборки капсида. Хотя структурные белки RDV не имеют сходства последовательностей с другими белками, их складки и общая структура капсида похожи на таковые у других реовирусов . [10]
Вирус LA dsRNA дрожжей Saccharomyces cerevisiae имеет один геномный сегмент размером 4,6 кб, который кодирует его основной белок оболочки Gag (76 кДа) и белок слияния Gag-Pol (180 кДа), образованный сдвигом рамки считывания рибосомы -1. LA может поддерживать репликацию и инкапсидацию в отдельных вирусных частицах любой из нескольких сателлитных dsRNA, называемых M dsRNA, каждая из которых кодирует секретируемый белковый токсин (токсин-киллер) и иммунитет к этому токсину. LA и M передаются от клетки к клетке путем цитоплазматического смешивания, которое происходит в процессе спаривания. Ни один из них естественным образом не высвобождается из клетки и не проникает в клетки другими механизмами, но высокая частота спаривания дрожжей в природе приводит к широкому распространению этих вирусов в природных изолятах. Более того, структурное и функциональное сходство с вирусами dsRNA млекопитающих сделало полезным рассматривать эти сущности как вирусы. [11]
Вирус инфекционной бурсальной болезни (IBDV) является наиболее охарактеризованным членом семейства Birnaviridae . Эти вирусы имеют двусоставные геномы dsRNA, заключенные в однослойные икосаэдрические капсиды с геометрией T = 13l. IBDV разделяет функциональные стратегии и структурные особенности со многими другими икосаэдрическими вирусами dsRNA, за исключением того, что у него отсутствует ядро T = 1 (или псевдо T = 2), общее для Reoviridae , Cystoviridae и Totiviridae . Капсидный белок IBDV демонстрирует структурные домены, которые показывают гомологию с капсидными белками некоторых одноцепочечных РНК-вирусов с положительным смыслом, таких как нодавирусы и тетравирусы, а также с капсидным оболочечным белком T = 13 Reoviridae . Оболочка T = 13 капсида IBDV образована тримерами VP2, белка, полученного путем удаления C-концевого домена из его предшественника pVP2. Обрезка pVP2 выполняется на незрелых частицах как часть процесса созревания. Другой основной структурный белок, VP3, является многофункциональным компонентом, лежащим под оболочкой T = 13, который влияет на присущий структурный полиморфизм pVP2. Кодируемая вирусом РНК-зависимая РНК-полимераза , VP1, включена в капсид через свою ассоциацию с VP3. VP3 также активно взаимодействует с вирусным геномом dsRNA. [12]
Бактериофаг Φ6 является членом семейства Cystoviridae . Он инфицирует бактерии Pseudomonas (обычно фитопатогенные P. syringae ). Он имеет трехчастный, сегментированный, двухцепочечный РНК-геном общей длиной ~13,5 кб. Φ6 и его родственники имеют липидную мембрану вокруг своего нуклеокапсида, редкую черту среди бактериофагов . Это литический фаг, хотя при определенных обстоятельствах наблюдалось, что он демонстрирует задержку лизиса, которую можно описать как «состояние носителя». [13]
Поскольку клетки не производят двухцепочечную РНК во время нормального метаболизма нуклеиновых кислот , естественный отбор благоприятствовал эволюции ферментов, которые разрушают dsRNA при контакте. Наиболее известным классом этого типа ферментов является Dicer . Есть надежда, что могут быть синтезированы противовирусные препараты широкого спектра действия, которые используют эту уязвимость вирусов с двухцепочечной РНК. [14]
...новый противовирусный подход широкого спектра действия, названный олигомеризатором активированной каспазы с двойной цепочкой РНК (dsRNA) (DRACO)...
