Poxviridae — семейство вирусов с двухцепочечной ДНК . Естественными хозяевами служат позвоночные и членистоногие . В настоящее время в этом семействе насчитывается 83 вида, разделенных на 22 рода, которые делятся на два подсемейства. К заболеваниям, связанным с этим семейством, относится оспа . [1] [2]
Человека могут инфицировать четыре рода поксвирусов: ортопоксвирусы , парапоксвирусы , ятапоксвирусы , моллюскипоксвирусы . Ортопоксвирус : вирус оспы (оспа), вирус коровьей оспы , вирус коровьей оспы, вирус Mpox ; Парапоксвирусы : вирус орфа , псевдокоровья оспа , вирус папулезного стоматита крупного рогатого скота ; Ятапоксвирус : вирус танапокса , вирус опухоли обезьяны яба ; Моллюскопоксвирус : вирус контагиозного моллюска (MCV). [3] Наиболее распространенными являются коровья коровка (на Индийском субконтиненте) и контагиозный моллюск , однако число случаев заражения Mpox растет (наблюдается в странах с тропическими лесами Западной и Центральной Африки). Заболевание с таким же названием, ветряная оспа , не является настоящим поксвирусом и вызывается герпесвирусом ветряной оспы .
Название семейства Poxviridae является наследием первоначальной группы вирусов, связанных с болезнями, вызывающими оспу на коже. Современная классификация вирусов основана на фенотипических характеристиках; морфология, тип нуклеиновой кислоты, способ репликации, организмы-хозяева и тип заболевания, которое они вызывают. Вирус оспы остается наиболее заметным представителем семейства. [ нужна цитата ]
Заболевания, вызываемые вирусами оспы, особенно оспа, известны на протяжении веков. Одним из самых ранних подозреваемых случаев является случай египетского фараона Рамзеса V , который, как полагают, умер от оспы около 1150 лет до нашей эры. [4] [5] Считалось, что оспа была перенесена в Европу примерно в начале 8-го века, а затем в Америку в начале 16-го века, что привело к гибели 3,2 миллиона ацтеков в течение двух лет после заражения. Такое число погибших можно объяснить полным отсутствием воздействия вируса на коренное население на протяжении тысячелетий. [ нужна цитата ]
Спустя столетие после того , как Эдвард Дженнер показал, что менее мощная коровья оспа может быть использована для эффективной вакцинации против более смертоносной оспы, всемирные усилия по вакцинации всех против оспы начались с конечной целью избавить мир от эпидемии, похожей на чуму. [ нужна цитата ] Последний случай эндемической оспы произошел в Сомали в 1977 году. Обширные поиски в течение двух лет не выявили дальнейших случаев, и в 1979 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила, что болезнь официально искоренена. [ нужна цитата ]
В 1986 году все образцы вируса были уничтожены или переданы в две утвержденные справочные лаборатории ВОЗ: в штаб-квартире федеральных Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC) в Атланте , штат Джорджия (США), и в Институте вирусных препаратов в США. Москва. [6] После 11 сентября 2001 года правительства США и Великобритании усилили обеспокоенность по поводу использования оспы или озоподобного заболевания в биотерроризме. Однако несколько поксвирусов, включая вирус коровьей оспы, вирус миксомы, вирус танапокса и вирус оспы енота, в настоящее время исследуются на предмет их терапевтического потенциала при различных видах рака человека в доклинических и клинических исследованиях. [7] [8] [9]
Вирусные частицы (вирионы) Poxviridae обычно имеют оболочку (вирион с внешней оболочкой), хотя внутриклеточная зрелая вирионная форма вируса, которая содержит другую оболочку, также является заразной. Они различаются по форме в зависимости от вида, но обычно имеют форму кирпича или овальную форму, похожую на округлый кирпич, поскольку они обернуты эндоплазматической сетью. Вирион исключительно велик, его размер составляет около 200 нм в диаметре и 300 нм в длину, и он несет свой геном в одном линейном двухцепочечном сегменте ДНК. [10] Для сравнения, риновирусы по размеру составляют 1/10 размера типичного вириона Poxviridae . [11]
Филогенетический анализ 26 различных геномов хордопоксвирусов показал, что центральная область генома консервативна и содержит ~90 генов. [12] Концы, напротив, не сохраняются между видами. Из этой группы наиболее разнородным является авипоксвирус. Следующим по расхождению является Molluscipoxvirus. Роды Capripoxvirus, Leporipoxvirus, Suipoxvirus и Yatapoxvirus группируются вместе: Capripoxvirus и Suipoxvirus имеют общего предка и отличаются от рода Orthopoxvirus. Внутри рода Othopoxvirus штамм вируса коровьей оспы Brighton Red, вирус эктромелии и вирус Mpox не группируются тесно ни с одним другим представителем. Вирус натуральной оспы и вирус верблюжьей оспы образуют подгруппу. Вирус осповакцины наиболее близок к CPV-GRI-90. [ нужна цитата ]
GC -содержание геномов членов семейства значительно различается. [13] Авипоксвирусы, каприпоксвирусы, цервидпоксвирусы, ортопоксвирусы, суипоксвирусы, ятапоксвирусы и один род энтомопокс (бетаэнтомопоксвирусы) вместе с некоторыми другими неклассифицированными энтомопоксвирусами имеют низкое содержание G+C, в то время как другие - моллюскипоксвирусы, ортопоксвирусы, парапоксвирусы и некоторые неклассифицированные хордопоксвирусы - имеют относительно высокое содержание G+C. Причины этих различий не известны. [ нужна цитата ]
Репликация поксвируса включает несколько стадий. [14] Вирус сначала связывается с рецептором на поверхности клетки-хозяина; Считается, что рецепторами поксвируса являются гликозаминогликаны . [ нужна цитация ] После связывания с рецептором вирус проникает в клетку, где снимается. [ нужна цитация ] Снятие покрытия с вируса представляет собой двухэтапный процесс. [ нужна цитация ] Во-первых, внешняя мембрана удаляется, когда частица попадает в клетку; во-вторых, вирусная частица (без внешней мембраны) сливается с клеточной мембраной, высвобождая ядро в цитоплазму. [ нужна цитация ] Гены вируса оспы экспрессируются в две фазы. [ нужна цитация ] Ранние гены кодируют неструктурный белок, включая белки, необходимые для репликации вирусного генома, и экспрессируются до репликации генома. [ нужна цитация ] Поздние гены экспрессируются после репликации генома и кодируют структурные белки, из которых состоит вирусная частица. [ нужна цитация ] Сборка вирусной частицы происходит в пять стадий созревания, которые приводят к окончательному экзоцитозу нового окутанного вириона. [ нужна цитация ] После репликации генома незрелый вирион собирает белок А5 для создания внутриклеточного зрелого вириона. [ нужна ссылка ] Белок выравнивает кирпичную оболочку внутриклеточного вириона. [ нужна цитация ] Эти частицы затем сливаются с клеточной плазмой, образуя связанный с клеткой вирион с оболочкой, который встречается с микротрубочками и готовится выйти из клетки в виде внеклеточного вириона с оболочкой. [ нужна цитация ] Сборка вирусной частицы происходит в цитоплазме клетки и представляет собой сложный процесс, который в настоящее время исследуется для более глубокого понимания каждой стадии. [ нужна цитация ] Учитывая тот факт, что этот вирус большой и сложный, репликация происходит относительно быстро и занимает примерно 12 часов, пока клетка-хозяин не умрет в результате высвобождения вируса. [ нужна цитата ]
Репликация поксвируса необычна для вируса с двухцепочечным ДНК- геномом, поскольку происходит в цитоплазме [15] , хотя это типично для других крупных ДНК-вирусов. [16] Поксвирус кодирует собственный механизм транскрипции генома — ДНК-зависимую РНК-полимеразу, [17] которая делает возможной репликацию в цитоплазме. Большинству вирусов с двухцепочечной ДНК для выполнения транскрипции требуется ДНК-зависимая РНК-полимераза клетки-хозяина. Эти полимеразы хозяина находятся в ядре , и поэтому большинство вирусов с двухцепочечной ДНК проводят часть своего инфекционного цикла внутри ядра клетки-хозяина. [ нужна цитата ]
Предок поксвирусов неизвестен, но структурные исследования предполагают, что это мог быть аденовирус или вид, родственный как поксвирусам, так и аденовирусам. [18]
На основе организации генома и механизма репликации ДНК могут существовать филогенетические связи между рудивирусами ( Rudiviridae ) и крупными эукариальными ДНК-вирусами: вирусом африканской чумы свиней ( Asfarviridae ), вирусами хлореллы ( Phycodnaviridae ) и поксвирусами ( Poxviridae ). [19]
По оценкам, частота мутаций в геномах поксвирусов составляет 0,9–1,2 x 10 -6 замен на сайт в год. [20] По второй оценке, эта скорость составляет 0,5–7 × 10 -6 нуклеотидных замен на сайт в год. [21] Согласно третьей оценке, этот показатель составляет 4–6 × 10 −6 . [22]
Последний общий предок современных поксвирусов, поражающих позвоночных, существовал 0,5 миллиона лет назад . Род Avipoxvirus отделился от предка 249 ± 69 тысяч лет назад. Предок рода Orthopoxvirus отделился от других клад 0,3 миллиона лет назад . Вторая оценка времени этого расхождения предполагает, что это событие произошло 166 000 ± 43 000 лет назад. [21] Разделение ортопоксвируса на современные роды произошло примерно 14 000 лет назад. Род Leporipoxvirus разошелся примерно 137 000 ± 35 000 лет назад. За ним последовал предок рода Yatapoxvirus . Последний общий предок каприпоксвируса и суипоксвируса разошелся 111 000 ± 29 000 лет назад. [ нужна цитата ]
Изолят рыбы – жаберный поксвирус лосося – по-видимому, является самой ранней ветвью Chordopoxvirinae . [23] Новая систематика была предложена недавно после обнаружения нового поксвируса белок в Берлине, Германия. [24]
Дата появления оспы не установлена. Скорее всего, он произошел от вируса грызунов между 68 000 и 16 000 лет назад. [25] [26] Широкий диапазон дат обусловлен различными записями, используемыми для калибровки молекулярных часов. Одной из клад были основные штаммы натуральной оспы (более клинически тяжелая форма оспы), которые распространились из Азии между 400 и 1600 годами назад. Вторая клада включала как аластрим минор (фенотипически легкая оспа), описанная с американских континентов, так и изоляты из Западной Африки, которые произошли от предкового штамма между 1400 и 6300 годами ранее. По крайней мере 800 лет назад эта клада разделилась на два субклада. [ нужна цитата ]
По второй оценке, отделение натуральной оспы от татерапоксы произошло 3000–4000 лет назад. [22] Это согласуется с археологическими и историческими данными о появлении оспы как болезни человека, что предполагает относительно недавнее происхождение. Однако если предположить, что частота мутаций аналогична частоте мутаций вирусов герпеса , то дата расхождения между натуральной оспой и татерапоксой, по оценкам, наступит 50 000 лет назад. [22] Хотя это согласуется с другими опубликованными оценками, это предполагает, что археологические и исторические свидетельства очень неполны. Необходимы более точные оценки частоты мутаций этих вирусов. [ нужна цитата ]
Виды подсемейства Chordopoxvirinae заражают позвоночных , а виды подсемейства Entomopoxvirinae заражают насекомых . Есть десять признанных родов Chordopoxvirinae и три рода Entomopoxvirinae .
Распознаются следующие подсемейства и роды (- virinae обозначает подсемейство и - вирус обозначает род): [2]
Оба подсемейства также содержат ряд неклассифицированных видов, для которых в будущем могут быть созданы новые роды.
Прототипом поксвируса является вирус коровьей оспы , известный своей ролью в ликвидации оспы. Вирус осповакцины является эффективным инструментом экспрессии чужеродных белков, поскольку он вызывает сильный иммунный ответ хозяина. Вирус коровьей оспы проникает в клетки преимущественно путем слияния клеток, хотя в настоящее время ответственный за это рецептор неизвестен. [ нужна цитата ]
Vaccinia содержит три класса генов: ранние, промежуточные и поздние. Эти гены транскрибируются вирусной РНК-полимеразой и связанными с ней факторами транскрипции. Осповакцина реплицирует свой геном в цитоплазме инфицированных клеток и после поздней стадии экспрессии гена подвергается морфогенезу вирионов, в результате которого образуются внутриклеточные зрелые вирионы, содержащиеся внутри мембраны оболочки. Происхождение оболочки оболочки до сих пор неизвестно. Внутриклеточные зрелые вирионы затем транспортируются в аппарат Гольджи, где они покрываются еще двумя мембранами, становясь вирусом с внутриклеточной оболочкой. Он транспортируется по микротрубочкам цитоскелета, достигая периферии клетки, где сливается с плазматической мембраной, образуя клеточно-ассоциированный оболочечный вирус. Это запускает актиновые хвосты на поверхности клеток или высвобождается в виде вириона, окруженного внешней оболочкой. [ нужна цитата ]
По специальному разрешению покойного президента Анвара эль-Садата мне было разрешено осмотреть переднюю верхнюю половину развернутой мумии Рамзеса V в Каирском музее в 1979 году. …Осмотр мумии выявил сыпь приподнятых «пустул», каждая примерно диаметром от двух до четырех миллиметров, …(Попытка доказать, что эта сыпь вызвана оспой, путем электронно-микроскопического исследования крошечных кусочков ткани, попавших на саван, не увенчалась успехом. Вырезать один из постул мне не разрешили. ) …Внешний вид более крупных пустул и видимое распространение сыпи похожи на сыпь при оспе, которую я видел у более поздних жертв.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )