Papillomaviridae — это семейство безоболочечных ДНК - вирусов , члены которого известны как папилломавирусы. [1] Было выявленонесколько сотен видов папилломавирусов, традиционно называемых «типами», [2], которые заражают всех тщательно обследованных млекопитающих, [2] а также других позвоночных, таких как птицы, змеи, черепахи и рыбы. [3] [4] [5] Инфекция большинством типов папилломавирусов, в зависимости от типа, либо протекает бессимптомно (например, большинство бета-ПВ), либо вызывает небольшие доброкачественные опухоли, известные как папилломы или бородавки (например, вирус папилломы человека 1, ВПЧ6 или ВПЧ11). Однако папилломы, вызванные некоторыми типами, такими как вирусы папилломы человека 16 и 18, несут риск превращения в раковые опухоли . [6]
Папилломавирусы обычно считаются высокотропными по отношению к хозяину и тканям и, как полагают, редко передаются между видами. [7] Папилломавирусы размножаются исключительно в базальном слое поверхностных тканей тела . Все известные типы папилломавирусов поражают определенную поверхность тела, [2] как правило, кожу или слизистый эпителий половых органов, ануса, рта или дыхательных путей. [8] Например, вирус папилломы человека (ВПЧ) типа 1 имеет тенденцию поражать подошвы ног, а ВПЧ типа 2 — ладони рук, где они могут вызывать бородавки . Кроме того, имеются описания присутствия ДНК папилломавируса в крови и в мононуклеарных клетках периферической крови .
Папилломавирусы были впервые идентифицированы в начале 20-го века, когда было показано, что кожные бородавки , или папилломы , могут передаваться между людьми фильтрующимся инфекционным агентом. В 1935 году Фрэнсис Пейтон Раус , который ранее продемонстрировал существование вируса саркомы , вызывающего рак , у кур, продолжил показывать, что папилломавирус может вызывать рак кожи у инфицированных кроликов. Это была первая демонстрация того, что вирус может вызывать рак у млекопитающих.
Известно более 100 видов папилломавирусов [9] , хотя по состоянию на 2019 год ICTV официально признает меньшее количество, разделенное на 53 рода. [10] [11] [12] Все папилломавирусы (ПВ) имеют схожую геномную организацию, и любая пара ПВ содержит не менее пяти гомологичных генов , хотя нуклеотидная последовательность может расходиться более чем на 50%. Филогенетические алгоритмы , которые позволяют сравнивать гомологии, привели к филогенетическим деревьям , которые имеют схожую топологию, независимо от анализируемого гена. [13]
Филогенетические исследования настоятельно предполагают, что PV обычно развиваются вместе с видами их хозяев — млекопитающих и птиц, но адаптивные излучения , случайные зоонозные события и рекомбинации также могут влиять на их диверсификацию. [13] Их базовая геномная организация, по-видимому, сохраняется в течение периода, превышающего 100 миллионов лет, и эти сравнения последовательностей заложили основу для таксономии PV, которая в настоящее время официально признана Международным комитетом по таксономии вирусов . Все PV образуют семейство Papillomaviridae , которое отличается от Polyomaviridae, таким образом устраняя термин Papovaviridae . Основные ветви филогенетического дерева PV считаются родами , которые идентифицируются греческими буквами. Второстепенные ветви считаются видами и объединяют типы PV, которые геномно отличаются, не проявляя известных биологических различий. Эта новая таксономическая система не влияет на традиционную идентификацию и характеристику «типов» PV и их независимых изолятов с незначительными геномными различиями, называемых «подтипами» и «вариантами», все из которых являются таксонами ниже уровня «вида». [14] Кроме того, были предложены филогенетические группировки на более высоком таксономическом уровне. [15]
Эта классификация может нуждаться в пересмотре в свете существования рекомбинантов вируса папилломы-полиомы. [16] Также были описаны дополнительные виды. Папилломавирус Sparus aurata 1 был выделен из рыб. [17]
Более 170 типов вируса папилломы человека были полностью секвенированы. [18] Они были разделены на 5 родов: Alphapapillomavirus, Betapapillomavirus, Gammapapillomavirus, Mupapillomavirus и Nupapillomavirus. Было идентифицировано по крайней мере 200 дополнительных вирусов, которые ждут секвенирования и классификации. [ необходима цитата ]
Отдельные типы папилломавируса, как правило, хорошо адаптированы к репликации у одного вида животных. В одном исследовании исследователи брали мазки с кожи лба у различных животных зоопарка и использовали ПЦР для амплификации любой ДНК папилломавируса, которая могла присутствовать. [19] Хотя в исследовании было выявлено большое разнообразие последовательностей папилломавируса, авторы обнаружили мало доказательств межвидовой передачи. У одного смотрителя зоопарка была обнаружена транзиторная положительная последовательность папилломавируса, специфичная для шимпанзе. Однако авторы отмечают, что последовательность папилломавируса, специфичная для шимпанзе, могла быть результатом поверхностного загрязнения кожи смотрителя зоопарка, а не продуктивной инфекции. [ необходима цитата ]
Папилломавирус кролика-хлопчатника (CRPV) может вызывать выпуклые бородавки у своего родного хозяина, североамериканского кролика рода Sylvilagus . Эти роговидные бородавки могут быть изначальной основой для городских легенд об американском рогатом кролике Jackalope и европейском Wolpertinger . [20] Европейские домашние кролики (род Oryctolagus ) могут быть временно инфицированы CRPV в лабораторных условиях. Однако, поскольку европейские домашние кролики не производят инфекционного потомства вируса, они считаются случайным или «тупиковым» хозяином для CRPV. [21]
Межвидовая передача также была задокументирована для вируса папилломы крупного рогатого скота (BPV) типа 1. [22] У своего естественного хозяина (крупного рогатого скота) BPV-1 вызывает крупные фиброзные кожные бородавки. Инфекция BPV-1 лошадей, которые являются случайным хозяином вируса, может привести к развитию доброкачественных опухолей, известных как саркоид . Сельскохозяйственное значение BPV-1 подтолкнуло успешные усилия по разработке вакцины против вируса. [ необходима цитата ]
В нескольких отчетах были выявлены папилломавирусы у более мелких грызунов, таких как сирийские хомяки , африканские многососковые крысы и евразийские мыши-малютки . [23] Однако не известно ни одного папилломавируса, способного инфицировать лабораторных мышей . Отсутствие поддающейся лечению мышиной модели для инфекции папилломавируса стало основным ограничением для лабораторного исследования папилломавирусов. [ необходима цитата ]
Известно, что четыре папилломавируса заражают птиц: папилломавирус Fringilla coelebs 1, папилломавирус Francolinus leucoscepus 1, папилломавирус Psittacus erithacus 1 и папилломавирус Pygoscelis adeliae 1. [24] Все эти виды имеют ген (E9) с неизвестной функцией, что предполагает общее происхождение.
Эволюция папилломавирусов считается медленной по сравнению со многими другими типами вирусов, но в настоящее время нет доступных экспериментальных измерений. Вероятно, это связано с тем, что геном папилломавируса состоит из генетически стабильной двухцепочечной ДНК, которая реплицируется с высокой точностью репликационным аппаратом ДНК клетки-хозяина. [ необходима цитата ]
Считается, что папилломавирусы обычно коэволюционируют с определенным видом животного-хозяина в течение многих лет, хотя существуют веские доказательства против гипотезы коэволюции. [13] [25] В особенно быстром примере ВПЧ-16 немного эволюционировал по мере расширения человеческих популяций по всему миру и теперь различается в разных географических регионах таким образом, что, вероятно, отражает историю миграции людей. [26] [27] Кожные типы ВПЧ иногда обмениваются между членами семьи в течение всей жизни, но других доноров также следует рассматривать в качестве факторов передачи вируса. [28]
Другие типы ВПЧ, такие как ВПЧ-13, относительно мало различаются в разных человеческих популяциях. Фактически, последовательность ВПЧ-13 очень похожа на папилломавирус бонобо (также известных как карликовые шимпанзе). [29] Неясно, является ли это сходство следствием недавней передачи между видами или же ВПЧ-13 просто очень мало изменился за шесть миллионов лет с тех пор, как люди и бонобо расстались. [27]
По оценкам, последний общий предок этой группы вирусов существовал 424 миллиона лет назад . [30]
Существует пять основных родов, инфицирующих людей (Alpha, Beta, Gamma, Mu и Nu). Самый последний общий предок этих родов появился 49,7 миллионов лет назад - 58,5 миллионов лет назад . [31] Самый последний предок рода gamma, по оценкам, появился между 45,3 миллионами лет назад и 67,5 миллионами лет назад . [ требуется ссылка ]
Папилломавирусы не имеют оболочки, что означает, что внешняя оболочка или капсид вируса не покрыта липидной мембраной . Один вирусный белок, известный как L1, необходим и достаточен для образования капсида размером 55–60 нанометров, состоящего из 72 звездообразных капсомеров (см. рисунок). Как и большинство безоболочечных вирусов, капсид геометрически правильный и имеет икосаэдрическую симметрию . Самоорганизующиеся вирусоподобные частицы , состоящие из L1, являются основой успешной группы профилактических вакцин против ВПЧ, разработанных для выработки вируснейтрализующих антител , которые защищают от первичной инфекции ВПЧ. Таким образом, папилломавирусы стабильны в окружающей среде . [ необходима цитата ]
Геном вируса папилломы представляет собой двухцепочечную кольцевую молекулу ДНК длиной ~8000 пар оснований . Она упакована в оболочку L1 вместе с клеточными гистоновыми белками, которые служат для обмотки и уплотнения ДНК. [ необходима цитата ]
Капсид папилломавируса также содержит вирусный белок, известный как L2, который встречается реже. Хотя неясно, как L2 располагается внутри вириона, известно, что он выполняет несколько важных функций, включая содействие упаковке вирусного генома в зарождающиеся вирионы, а также инфекционное проникновение вируса в новые клетки-хозяева. L2 представляет интерес как возможная цель для более широкомасштабных защитных вакцин против ВПЧ .
Вирусный капсид состоит из 72 капсомеров, из которых 12 являются пятикоординированными, а 60 — шестикоординированными, расположенными на икосаэдрической поверхностной решетке T = 7d. [32]
Папилломавирусы размножаются исключительно в кератиноцитах . Кератиноциты образуют самые внешние слои кожи, а также некоторые слизистые поверхности , такие как внутренняя часть щек или стенки влагалища. Эти поверхностные ткани, которые известны как многослойный плоский эпителий , состоят из сложенных друг на друга слоев уплощенных клеток. Клеточные слои формируются в результате процесса, известного как клеточная дифференциация , в котором кератиноциты постепенно становятся специализированными, в конечном итоге образуя твердую, сшитую поверхность, которая предотвращает потерю влаги и действует как барьер против патогенов. Менее дифференцированные стволовые клетки кератиноцитов, восполняемые в поверхностном слое, считаются первоначальной целью продуктивных инфекций папилломавируса. Последующие этапы жизненного цикла вируса строго зависят от процесса дифференциации кератиноцитов. В результате папилломавирусы могут размножаться только в поверхностных тканях тела. [ необходима цитата ]
Папилломавирусы получают доступ к стволовым клеткам кератиноцитов через небольшие раны, известные как микротравмы, на поверхности кожи или слизистой оболочки. Взаимодействие между L1 и сульфатированными сахарами на поверхности клетки способствует первоначальному прикреплению вируса. [33] [34] Затем вирус может проникнуть внутрь с поверхности клетки посредством взаимодействия со специфическим рецептором, вероятно, через интегрин альфа-6 бета-4, [35] [36] и транспортироваться в заключенные в мембрану везикулы , называемые эндосомами . [37] [38] Капсидный белок L2 разрушает мембрану эндосомы посредством катионного проникающего в клетку пептида , позволяя вирусному геному вырваться и переместиться вместе с L2 в ядро клетки. [39] [40] [41]
После успешного заражения кератиноцита вирус экспрессирует белки E1 и E2, которые необходимы для репликации и поддержания вирусной ДНК в виде кольцевой эписомы . Вирусные онкогены E6 и E7 способствуют росту клеток, инактивируя белки-супрессоры опухолей p53 и pRb . Стволовые клетки кератиноцитов в базальном слое эпителия могут поддерживать геномы папилломавируса в течение десятилетий. [8]
Текущее понимание заключается в том, что репликация вирусной ДНК, вероятно, происходит в фазе G 2 клеточного цикла и полагается на рекомбинационно-зависимую репликацию, поддерживаемую механизмами ответа на повреждение ДНК (активируемыми белком E7) для производства потомства вирусных геномов. [42] Геномы папилломавируса иногда интегрируются в геном хозяина, что особенно заметно в случае онкогенных ВПЧ, но это не является нормальной частью жизненного цикла вируса и представляет собой тупик, который исключает возможность производства вирусного потомства. [42]
Экспрессия вирусных поздних генов, L1 и L2, ограничивается исключительно дифференцирующимися кератиноцитами в самых наружных слоях кожи или слизистой поверхности. Повышенная экспрессия L1 и L2 обычно коррелирует с резким увеличением числа копий вирусного генома. Поскольку внешние слои многослойного плоского эпителия подвергаются относительно ограниченному надзору со стороны клеток иммунной системы, считается, что это ограничение экспрессии вирусных поздних генов представляет собой форму иммунного уклонения. [ необходима цитата ]
Новые инфекционные вирусы-потомки собираются в ядре клетки . Папилломавирусы выработали механизм высвобождения вирионов в окружающую среду. Другие виды безоболочечных вирусов животных используют активный литический процесс для уничтожения клетки-хозяина, что позволяет высвободить частицы вируса-потомка. Часто этот литический процесс связан с воспалением , которое может вызвать иммунную атаку против вируса. Папилломавирусы используют шелушение как скрытый, невоспалительный механизм высвобождения. [ необходима цитата ]
Хотя некоторые типы папилломавируса могут вызывать рак в эпителиальных тканях, в которых они обитают, рак не является типичным результатом инфекции. Развитие рака, вызванного папилломавирусом, обычно происходит в течение многих лет. Папилломавирусы связаны с развитием рака шейки матки , рака полового члена [43] и рака полости рта . [44] Также была отмечена связь между раком вульвы и уротелиальной карциномой с плоскоклеточной дифференциацией у пациентов с нейрогенным мочевым пузырем. [45] [46] Существуют геномы папилломавируса, вызывающего рак, который кодирует два небольших белка, называемых E6 и E7, которые имитируют онкогены, вызывающие рак. Они работают так, что стимулируют неестественный рост клеток и блокируют их естественную защиту. Также они действуют на многие сигнальные белки, которые контролируют пролиферацию и апоптоз. [47]
Тот факт, что жизненный цикл папилломавируса строго требует дифференциации кератиноцитов, создал существенное препятствие для изучения папилломавирусов в лабораторных условиях, поскольку это исключало использование обычных клеточных линий для выращивания вирусов. Поскольку инфекционные вирионы BPV-1 можно извлечь из больших бородавок, которые вирус вызывает у крупного рогатого скота, он был рабочей лошадкой модельного типа папилломавируса в течение многих лет. CRPV, кроличий оральный папилломавирус (ROPV) и собачий оральный папилломавирус (COPV) также широко использовались для лабораторных исследований. Как только исследователи обнаружили, что эти вирусы вызывают рак, они работали вместе, чтобы найти вакцину против него. В настоящее время наиболее эффективным способом сделать это является имитация вируса, который состоит из белка L1, но не имеет ДНК. По сути, наша иммунная система выстраивает защиту от инфекций, но если эти инфекции не вызывают заболевания, их можно использовать в качестве вакцины. Запись PDB 6bt3 показывает, как поверхности антител атакуют поверхность вируса, чтобы обезвредить его. [48]
Некоторые типы ВПЧ, передающиеся половым путем, были размножены с помощью мышиной системы «ксенотрансплантата», в которой инфицированные ВПЧ человеческие клетки имплантируются иммунодефицитным мышам . Совсем недавно некоторые группы преуспели в выделении инфекционного ВПЧ-16 из поражений шейки матки человека. Однако выделение инфекционных вирионов с использованием этой техники является трудоемким, а выход инфекционного вируса очень низок. [ необходима цитата ]
Дифференциацию кератиноцитов можно имитировать in vitro , подвергая культивированные кератиноциты воздействию интерфейса воздух/жидкость. Адаптация таких систем «плот-культуры» к изучению вирусов папилломы стала значительным прорывом для изучения жизненного цикла вируса in vitro . [49] Однако системы плот-культуры относительно громоздки, а выход инфекционных ВПЧ может быть низким. [50]
Разработка системы на основе дрожжей, которая обеспечивает стабильную эписомальную репликацию ВПЧ, обеспечивает удобный, быстрый и недорогой способ изучения нескольких аспектов жизненного цикла ВПЧ (Angeletti 2002). Например, зависимая от E2 транскрипция, амплификация генома и эффективная инкапсидация полноразмерных ДНК ВПЧ могут быть легко воссозданы в дрожжах (Angeletti 2005).
Недавно были разработаны транзиентные высокопродуктивные методы получения псевдовирусов ВПЧ , несущих репортерные гены. Хотя псевдовирусы не подходят для изучения некоторых аспектов жизненного цикла вируса, первоначальные исследования показывают, что их структура и первоначальное инфекционное проникновение в клетки, вероятно, во многом схожи с аутентичными папилломавирусами.
Вирус папилломы человека связывается с молекулами гепарина на поверхности клеток, которые он инфицирует. Исследования показали, что кристалл изолированных капсомеров L1 имеет цепи гепарина, распознаваемые лизиновыми линиями бороздками на поверхности вируса. Также те, у кого есть антитела, показывают, что они могут блокировать это распознавание. [51]
[52]
Геном папилломавируса разделен на раннюю область (E), кодирующую шесть открытых рамок считывания (ORF) (E1, E2, E4, E5, E6 и E7), которые экспрессируются сразу после первоначального заражения клетки-хозяина, и позднюю область (L), кодирующую основной капсидный белок L1 и второстепенный капсидный белок L2. Все вирусные ORF кодируются на одной нити ДНК (см. рисунок). Это представляет собой резкое различие между папилломавирусами и полиомавирусами , поскольку последний тип вируса экспрессирует свои ранние и поздние гены путем двунаправленной транскрипции обеих нитей ДНК. Это различие стало основным фактором в установлении консенсуса о том, что папилломавирусы и полиомавирусы, вероятно, никогда не имели общего предка, несмотря на поразительное сходство в структурах их вирионов. [ необходима цитата ]
После инфицирования клетки-хозяина активируется ранний промотор HPV16 и транскрибируется полицистронная первичная РНК, содержащая все шесть ранних ORF. Эта полицистронная РНК содержит три экзона и два интрона и подвергается активному сплайсингу РНК для генерации множественных изоформ мРНК. [52] Одна из сплайсированных изоформ РНК, E6*I, служит в качестве мРНК E7 для трансляции онкопротеина E7. [53] Напротив, интрон в ORF E6, который остается нетронутым без сплайсинга, необходим для трансляции онкопротеина E6. [53] Однако вирусная ранняя транскрипция подчиняется вирусной регуляции E2, а высокие уровни E2 подавляют транскрипцию. Геномы HPV интегрируются в геном хозяина путем нарушения ORF E2, предотвращая репрессию E2 на E6 и E7. Таким образом, интеграция вирусного генома в геном ДНК хозяина увеличивает экспрессию E6 и E7, способствуя клеточной пролиферации и вероятности злокачественности. [ необходима ссылка ]
Основной вирусный поздний промотор в вирусном раннем регионе становится активным только в дифференцированных клетках, и его активность может быть значительно усилена репликацией вирусной ДНК. Поздний транскрипт также является полицистронной РНК, которая содержит два интрона и три экзона. Альтернативный сплайсинг РНК этого позднего транскрипта необходим для экспрессии L1 и L2 и может регулироваться цис-элементами РНК и факторами сплайсинга хозяина. [52] [54] [55]
Гены в геноме папилломавируса обычно идентифицируются по сходству с другими ранее идентифицированными генами. Однако некоторые ложные открытые рамки считывания могли быть ошибочно приняты за гены просто после их положения в геноме и не являться истинными генами. Это особенно касается определенных открытых рамок считывания E3, E4, E5 и E8 . [ необходима цитата ]
Кодирует белок, который связывается с вирусным началом репликации в длинной контрольной области вирусного генома. E1 использует АТФ для проявления геликазной активности, которая разъединяет нити ДНК, тем самым подготавливая вирусный геном к репликации с помощью клеточных факторов репликации ДНК .
Белок E2 служит главным регулятором транскрипции для вирусных промоторов , расположенных в основном в длинной контрольной области. У белка есть домен трансактивации, связанный относительно неструктурированной шарнирной областью с хорошо охарактеризованным доменом связывания ДНК. E2 облегчает связывание E1 с вирусным источником репликации. E2 также использует клеточный белок, известный как бромодомен -4 (Brd4), для присоединения вирусного генома к клеточным хромосомам. [56] Эта привязка к ядерному матриксу клетки обеспечивает точное распределение вирусных геномов в каждую дочернюю клетку после деления клетки. Считается, что E2 служит отрицательным регулятором экспрессии онкогенов E6 и E7 в латентно инфицированных ВПЧ кератиноцитах базального слоя . Генетические изменения, такие как интеграция вирусной ДНК в хромосому клетки-хозяина, которые инактивируют экспрессию E2, как правило, увеличивают экспрессию онкогенов E6 и E7, что приводит к клеточной трансформации и, возможно, дальнейшей генетической дестабилизации.
Этот небольшой предполагаемый ген существует только в нескольких типах вируса папилломы. Ген не известен, чтобы он был выражен как белок и, по-видимому, не выполняет никакой функции.
Хотя белки E4 экспрессируются на низких уровнях во время ранней фазы вирусной инфекции, экспрессия E4 резко возрастает во время поздней фазы инфекции. Другими словами, его название «E» может быть не совсем правильным. В случае HPV-1, E4 может составлять до 30% от общего белка на поверхности бородавки. [57] Считается, что белок E4 многих типов папилломавируса облегчает высвобождение вирионов в окружающую среду, разрушая промежуточные филаменты цитоскелета кератиноцитов . Вирусные мутанты, неспособные экспрессировать E4, не поддерживают репликацию вирусной ДНК на высоком уровне, но пока не ясно, как E4 облегчает репликацию ДНК. Было также показано, что E4 участвует в остановке клеток в фазе G2 клеточного цикла .
E5 — это небольшие, очень гидрофобные белки, которые дестабилизируют функцию многих мембранных белков в инфицированной клетке. [58] Белок E5 некоторых типов папилломавирусов животных (в основном, бычьего папилломавируса типа 1) функционирует как онкоген, в первую очередь, активируя сигнализацию рецепторов тромбоцитарного фактора роста , стимулирующую рост клеток . Однако белки E5 вирусов папилломы человека, связанные с раком, по-видимому, активируют каскад сигналов, инициированных эпидермальным фактором роста при связывании лиганда. Было также показано, что HPV16 E5 и HPV2 E5 подавляют поверхностную экспрессию белков главного комплекса гистосовместимости класса I, что может помешать уничтожению инфицированной клетки Т-клетками-киллерами .
E6 – это пептид из 151 аминокислоты, который включает мотив типа 1 с консенсусной последовательностью –(T/S)-(X)-(V/I)-COOH. [60] [61] Он также имеет два мотива цинковых пальцев . [60]
E6 представляет особый интерес, поскольку, по-видимому, он выполняет множество функций в клетке и взаимодействует со многими другими белками. Однако его главная роль заключается в опосредовании деградации p53 , основного белка- супрессора опухолей , что снижает способность клетки реагировать на повреждение ДНК . [62] [63]
E6 также, как было показано, воздействует на другие клеточные белки, тем самым изменяя несколько метаболических путей . Одной из таких целей является NFX1-91 , который обычно подавляет выработку теломеразы , белка, который позволяет клеткам делиться неограниченное количество раз. Когда NFX1-91 разрушается E6, уровни теломеразы увеличиваются, инактивируя основной механизм, сдерживающий рост клеток. [64] Кроме того, E6 может действовать как транскрипционный кофактор — в частности, активатор транскрипции — при взаимодействии с клеточным фактором транскрипции E2F1/DP1. [60]
E6 также может связываться с PDZ-доменами , короткими последовательностями, которые часто встречаются в сигнальных белках. Структурный мотив E6 позволяет взаимодействовать с PDZ-доменами на генах-супрессорах опухолей DLG (discs large) и hDLG (Drosophila large). [61] [65] Связывание в этих местах вызывает трансформацию белка DLG и нарушение его супрессорной функции. Белки E6 также взаимодействуют с белками MAGUK (семейство мембрано-ассоциированных гуанилаткиназ). Эти белки, включая MAGI-1, MAGI-2 и MAGI-3, обычно являются структурными белками и могут помогать в передаче сигналов. [61] [65] Что еще более важно, они, как полагают, участвуют в подавляющей активности DLG. Когда E6 образует комплексы с PDZ-доменами на белках MAGI, он искажает их форму и тем самым препятствует их функции. В целом белок E6 препятствует нормальной активности белка, позволяя клетке расти и размножаться с повышенной скоростью, характерной для рака.
Поскольку экспрессия E6 строго необходима для поддержания злокачественного фенотипа при раке, вызванном ВПЧ, он является привлекательной целью терапевтических вакцин против ВПЧ , предназначенных для искоренения уже существующих опухолей рака шейки матки.
В большинстве типов папилломавирусов основная функция белка E7 заключается в инактивации членов семейства белков-супрессоров опухолей pRb . Вместе с E6, E7 служит для предотвращения гибели клеток ( апоптоза ) и содействия прогрессированию клеточного цикла , тем самым подготавливая клетку к репликации вирусной ДНК. E7 также участвует в иммортализации инфицированных клеток, активируя клеточную теломеразу . Как и E6, E7 является предметом интенсивного исследовательского интереса и, как полагают, оказывает широкий спектр других эффектов на инфицированные клетки. Как и в случае с E6, постоянная экспрессия E7 необходима для выживания линий раковых клеток, таких как HeLa , которые происходят от опухолей, вызванных ВПЧ. [66]
Только несколько типов папилломавирусов кодируют короткий белок из гена E8. В случае BPV-4 (род папилломавирусов Xi ) открытая рамка считывания E8 может заменять открытую рамку считывания E6, которая отсутствует в этом роде папилломавирусов. [67] Эти гены E8 химически и функционально похожи на гены E5 из некоторых вирусов папилломы человека и также называются E5/E8.
L1 спонтанно самоорганизуется в пентамерные капсомеры. Очищенные капсомеры могут далее образовывать капсиды, которые стабилизируются дисульфидными связями между соседними молекулами L1. Капсиды L1, собранные in vitro , являются основой профилактических вакцин против нескольких типов ВПЧ. По сравнению с другими генами папилломавируса, аминокислотные последовательности большинства частей L1 хорошо сохраняются между типами. Однако поверхностные петли L1 могут существенно различаться даже для разных членов определенного вида папилломавируса. Это, вероятно, отражает механизм уклонения от нейтрализующих реакций антител, вызванных предыдущими инфекциями папилломавируса. [68]
L2 существует в окисленном состоянии внутри вириона папилломавируса, при этом два консервативных остатка цистеина образуют внутримолекулярную дисульфидную связь. [69] В дополнение к сотрудничеству с L1 для упаковки вирусной ДНК в вирион, было показано, что L2 взаимодействует с рядом клеточных белков во время процесса инфекционного проникновения. После первоначального связывания вириона с клеткой L2 должен быть расщеплен клеточной протеазой фурином . [70] Вирион интернализуется, вероятно, через клатрин-опосредованный процесс, в эндосому, где кислые условия, как полагают, приводят к воздействию мембранодестабилизирующих частей L2. [39] Клеточные белки бета- актин [71] и синтаксин -18 [72] также могут участвовать в событиях проникновения, опосредованных L2. После выхода из эндосомы L2 и вирусный геном импортируются в ядро клетки, где они перемещаются в субъядерный домен, известный как тело ND-10, которое богато факторами транскрипции . [40] Небольшие части L2 хорошо сохраняются между различными типами папилломавируса, и экспериментальные вакцины, нацеленные на эти консервативные домены, могут обеспечить защиту от широкого спектра типов ВПЧ. [73]