Лентивирус — это род ретровирусов , вызывающих хронические и смертельные заболевания, характеризующиеся длительным инкубационным периодом , у людей и других видов млекопитающих. [2] Род включает вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий СПИД . Лентивирусы распространены по всему миру и, как известно, обитают у обезьян, коров , коз, лошадей, кошек и овец, а также у некоторых других млекопитающих. [2]
Лентивирусы могут интегрировать значительное количество вирусной комплементарной ДНК в ДНК клетки- хозяина и могут эффективно инфицировать неделящиеся клетки, поэтому они являются одним из наиболее эффективных методов доставки генов . [3] Они могут стать эндогенными , интегрируя свой геном в геном зародышевой линии хозяина , так что вирус в дальнейшем наследуется потомками хозяина. [1]
Выделяют пять серогрупп лентивирусов, отражающих позвоночных хозяев, с которыми они связаны (приматы, овцы и козы, лошади, домашние кошки и крупный рогатый скот). [4] Лентивирусы приматов отличаются использованием белка CD4 в качестве рецептора и отсутствием dUTPase . [5] Некоторые группы имеют перекрестно-реактивные gags ( группоспецифические антигены ) (например, лентивирусы овец , коз и кошек ). Антитела к gags у львов и других крупных кошачьих указывают на существование другого еще не идентифицированного вируса, связанного с лентивирусом кошек и лентивирусами овец/коз. [ требуется ссылка ]
Вирионы представляют собой оболочечные вирусы диаметром 80–100 нм. [6] Они сферические или плеоморфные , с капсидными ядрами, которые созревают до цилиндрической или конической формы. [6] [7] Выступы оболочки делают поверхность шероховатой, или крошечные шипы (около 8 нм) могут быть равномерно распределены по поверхности. [6]
Лентивирусы содержат 2 смысловых одноцепочечных РНК, которые связаны с белками нуклеокапсида. [8] Как и все ретровирусы, лентивирусы имеют гены gag , pol и env , кодирующие вирусные белки в следующем порядке: 5´- gag - pol - env -3´. Однако, в отличие от других ретровирусов, лентивирусы имеют два регуляторных гена , tat и rev . Они также могут иметь дополнительные вспомогательные гены в зависимости от вируса (например, для ВИЧ-1: vif , vpr , vpu , nef ), продукты которых участвуют в регуляции синтеза и обработки вирусной РНК и других репликативных функциях. Длинный концевой повтор (LTR) имеет длину около 600 нуклеотидов , из которых область U3 составляет 450, последовательность R - 100 и область U5 - около 70 нуклеотидов.
Ретровирусы несут белки внутри своих капсидов , которые связывают геном РНК. Эти белки обычно участвуют в ранних стадиях репликации генома и включают обратную транскриптазу и интегразу . Обратная транскриптаза — это вирусно-кодируемая РНК-зависимая ДНК-полимераза. Фермент использует вирусный РНК-геном в качестве матрицы для синтеза комплементарной копии ДНК. Обратная транскриптаза обладает активностью [РНКазы H] для разрушения РНК-матрицы. Интеграза связывает как вирусную кДНК, генерируемую обратной транскриптазой, так и ДНК хозяина. Затем она обрабатывает LTR перед вставкой вирусного генома в ДНК хозяина. Tat действует как транс-активатор во время транскрипции для усиления инициации и удлинения. Элемент Rev, отвечающий за реакцию, действует посттранскрипционно, регулируя сплайсинг мРНК и транспорт в цитоплазму. [9]
Протеом лентивируса состоит из пяти основных структурных белков и трех или четырех неструктурных белков (три в лентивирусах приматов). [ какие? ]
Структурные белки, перечисленные по размеру:
Белки оболочки SU и TM гликозилированы по крайней мере у некоторых лентивирусов (ВИЧ, SIV), если не у всех. Гликозилирование, по-видимому, играет структурную роль в сокрытии и изменении антигенных участков, необходимых для того, чтобы хозяин мог спровоцировать ответ иммунной системы.
Ферменты:
Белки, регулирующие гены:
Вспомогательные белки:
Серологические отношения: Детерминанты антигена являются типоспецифичными и группоспецифичными. Детерминанты антигена, обладающие типоспецифичной реактивностью, находятся на оболочке. Детерминанты антигена, обладающие типоспецифичной реактивностью и участвующие в нейтрализации, опосредованной антителами, находятся на гликопротеинах . Перекрестная реактивность была обнаружена среди некоторых видов одного и того же серотипа, но не между представителями разных родов. Классификация представителей этого таксона редко основывается на их антигенных свойствах.
Классифицируется как имеющий морфологию класса C
Лентивирус — это в первую очередь исследовательский инструмент, используемый для введения генного продукта в системы in vitro или модели животных. Ведутся масштабные совместные усилия по использованию лентивирусов для блокирования экспрессии определенного гена с использованием технологии РНК-интерференции в высокопроизводительных форматах. [10] И наоборот, лентивирусы также используются для стабильной сверхэкспрессии определенных генов, что позволяет исследователям изучать эффект повышенной экспрессии генов в модельной системе.
Другим распространенным применением является использование лентивируса для введения нового гена в клетки человека или животных. Например, модель гемофилии у мышей корректируется путем экспрессии дикого типа тромбоцитарного фактора VIII , гена, который мутирует при гемофилии у людей. [11] Лентивирусная инфекция имеет преимущества перед другими методами генной терапии, включая высокоэффективное инфицирование делящихся и неделящихся клеток, долгосрочную стабильную экспрессию трансгена и низкую иммуногенность. Лентивирусы также успешно использовались для трансдукции диабетических мышей с геном , кодирующим PDGF (тромбоцитарный фактор роста), [12] терапия, рассматриваемая для использования у людей. Наконец, лентивирусы также использовались для вызова иммунного ответа против опухолевых антигенов. [13] Эти методы лечения, как и большинство современных экспериментов по генной терапии, показывают многообещающие результаты, но их безопасность и эффективность еще не доказаны в контролируемых исследованиях на людях. Гаммаретровирусные и лентивирусные векторы до сих пор использовались в более чем 300 клинических испытаниях, посвященных вариантам лечения различных заболеваний. [14]
(подзаголовок) Быстро развивающаяся технология имеет потенциал для лечения гемофилии, СПИДа и рака