Poxviridae — это семейство вирусов с двухцепочечной ДНК . Позвоночные и членистоногие служат естественными хозяевами. В настоящее время в этом семействе насчитывается 83 вида, разделенных на 22 рода, которые делятся на два подсемейства. Заболевания, связанные с этим семейством, включают оспу . [1] [2]
Четыре рода поксвирусов могут инфицировать человека: Orthopoxvirus , Parapoxvirus , Yatapoxvirus , Molluscipoxvirus . Orthopoxvirus : вирус натуральной оспы (variola), вирус вакцинии , вирус коровьей оспы , вирус Mpox ; Parapoxvirus : вирус orf , псевдокоровья оспа , вирус папулезного стоматита крупного рогатого скота ; Yatapoxvirus : вирус танапокс , вирус опухоли обезьяны yaba ; Molluscipoxvirus : вирус контагиозного моллюска (MCV). [3] Наиболее распространенными являются вакциния (встречается на индийском субконтиненте) [ необходима ссылка ] и контагиозный моллюск, но инфекции Mpox растут (встречаются в странах с тропическими лесами Западной и Центральной Африки). Болезнь с похожим названием ветряная оспа не является истинным поксвирусом и вызывается вирусом герпеса varicella zoster .
Название семейства, Poxviridae , является наследием первоначальной группировки вирусов, связанных с заболеваниями, вызывающими оспу на коже. Современная вирусная классификация основана на фенотипических характеристиках: морфологии, типе нуклеиновой кислоты, способе репликации, организмах-хозяевах и типе заболевания, которое они вызывают. Вирус оспы остается наиболее заметным членом семейства. [ необходима цитата ]
Заболевания, вызываемые вирусами оспы, особенно натуральной оспы, известны уже много веков. Одним из самых ранних предполагаемых случаев является случай египетского фараона Рамзеса V, который, как полагают, умер от натуральной оспы около 1150 года до нашей эры. [4] [5] Считалось, что оспа была занесена в Европу около начала VIII века, а затем в Америку в начале XVI века, что привело к гибели 3,2 миллиона ацтеков в течение двух лет после завоза. Такое количество смертей можно объяснить полным отсутствием у коренного населения контакта с вирусом на протяжении тысячелетий. [ необходима цитата ]
Спустя столетие после того, как Эдвард Дженнер показал, что менее мощная коровья оспа может быть использована для эффективной вакцинации против более смертоносной натуральной оспы, начались всемирные усилия по вакцинации всех против натуральной оспы с конечной целью избавить мир от эпидемии, подобной чуме. [ необходима цитата ] Последний случай эндемической оспы произошел в Сомали в 1977 году. Обширные поиски в течение двух лет не выявили никаких других случаев, и в 1979 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила болезнь официально искорененной. [ необходима цитата ]
В 1986 году все образцы вируса были уничтожены или переданы в две утвержденные ВОЗ референтные лаборатории: в штаб-квартире федеральных Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC) в Атланте , штат Джорджия (США) и в Институте вирусных препаратов в Москве. [6] После атак 11 сентября 2001 года правительства США и Великобритании стали проявлять повышенную обеспокоенность по поводу использования оспы или похожего на оспу заболевания в биотерроризме. Однако несколько поксвирусов, включая вирус вакцинии, вирус миксомы, вирус танапокса и вирус оспы енота, в настоящее время изучаются на предмет их терапевтического потенциала при различных видах рака у человека в доклинических и клинических исследованиях. [7] [8] [9]
Вирусные частицы Poxviridae (вирионы) обычно имеют оболочку (внешний оболочный вирион), хотя внутриклеточная зрелая вирионная форма вируса, которая содержит другую оболочку, также является инфекционной. Они различаются по форме в зависимости от вида, но обычно имеют форму кирпича или овальную форму, похожую на округлый кирпич, поскольку они обернуты эндоплазматическим ретикулумом. Вирион исключительно большой, его размер составляет около 200 нм в диаметре и 300 нм в длину, и несет свой геном в одном линейном двухцепочечном сегменте ДНК. [10] Для сравнения, риновирусы в 1/10 раза меньше типичного вириона Poxviridae . [11]
Филогенетический анализ 26 различных геномов хордопоксвирусов показал, что центральная область генома консервативна и содержит ~90 генов. [12] Концы, напротив, не консервативны между видами. Из этой группы Avipoxvirus является наиболее расходящимся. Следующим по расхождению является Molluscipoxvirus. Роды Capripoxvirus, Leporipoxvirus, Suipoxvirus и Yatapoxvirus группируются вместе: Capripoxvirus и Suipoxvirus имеют общего предка и отличаются от рода Orthopoxvirus. В пределах рода Othopoxvirus штамм вируса коровьей оспы Brighton Red, вирус Ectromelia и вирус Mpox не группируются близко ни с одним другим членом. Вирус натуральной оспы и вирус верблюжьей оспы образуют подгруппу. Вирус вакцинии наиболее тесно связан с CPV-GRI-90. [ необходима цитата ]
Содержание GC в геномах членов семейства значительно различается. [13] Avipoxvirus, capripoxvirus, cervidpoxvirus, orthopoxvirus, suipoxvirus, yatapoxvirus и один род Entomopox (Betaentomopoxvirus) вместе с несколькими другими неклассифицированными Entomopoxvirus имеют низкое содержание G+C, в то время как другие - Molluscipoxvirus, Orthopoxvirus, Parapoxvirus и некоторые неклассифицированные Chordopoxvirus - имеют относительно высокое содержание G+C. Причины этих различий неизвестны. [ необходима цитата ]
Репликация поксвируса включает несколько стадий. [14] Сначала вирус связывается с рецептором на поверхности клетки-хозяина; рецепторами для поксвируса считаются гликозаминогликаны . [ требуется цитата ] После связывания с рецептором вирус проникает в клетку, где он снимает оболочку. [ требуется цитата ] Снятие оболочки с вируса — двухэтапный процесс. [ требуется цитата ] Во-первых, внешняя мембрана удаляется, когда частица попадает в клетку; во-вторых, вирусная частица (без внешней мембраны) сливается с клеточной мембраной, чтобы высвободить ядро в цитоплазму. [ требуется цитата ] Гены вируса оспы экспрессируются в две фазы. [ требуется цитата ] Ранние гены кодируют неструктурный белок, включая белки, необходимые для репликации вирусного генома, и экспрессируются до репликации генома. [ требуется цитата ] Поздние гены экспрессируются после репликации генома и кодируют структурные белки для создания вирусной частицы. [ необходима цитата ] Сборка вирусной частицы происходит в пять стадий созревания, которые приводят к окончательному экзоцитозу нового оболочечного вириона. [ необходима цитата ] После репликации генома незрелый вирион собирает белок А5 для создания внутриклеточного зрелого вириона. [ необходима цитата ] Белок выравнивается и образует кирпичную оболочку внутриклеточного оболочечного вириона. [ необходима цитата ] Затем эти частицы сливаются с клеточной плазмой, образуя связанный с клеткой оболочечный вирион, который сталкивается с микротрубочками и готовится выйти из клетки как внеклеточный оболочечный вирион. [ необходима цитата ] Сборка вирусной частицы происходит в цитоплазме клетки и представляет собой сложный процесс, который в настоящее время изучается для более глубокого понимания каждой стадии. [ необходима цитата ] Учитывая тот факт, что этот вирус большой и сложный, репликация происходит относительно быстро, занимая примерно 12 часов, пока клетка-хозяин не погибнет из-за высвобождения вирусов. [ необходима цитата ]
Репликация поксвируса необычна для вируса с двухцепочечным ДНК- геномом, поскольку она происходит в цитоплазме, [15] хотя это типично для других крупных ДНК-вирусов. [16] Поксвирус кодирует свой собственный аппарат для транскрипции генома, ДНК-зависимую РНК-полимеразу, [17] которая делает репликацию в цитоплазме возможной. Большинству двухцепочечных ДНК-вирусов требуется ДНК-зависимая РНК-полимераза клетки-хозяина для выполнения транскрипции. Эти полимеразы хозяина находятся в ядре , и поэтому большинство двухцепочечных ДНК-вирусов выполняют часть своего инфекционного цикла внутри ядра клетки-хозяина. [ необходима цитата ]
Предок поксвирусов неизвестен, но структурные исследования предполагают, что это мог быть аденовирус или вид, родственный как поксвирусам, так и аденовирусам. [18]
На основании организации генома и механизма репликации ДНК филогенетические связи могут существовать между рудивирусами ( Rudiviridae ) и крупными эукариотическими ДНК-вирусами: вирусом африканской чумы свиней ( Asfarviridae ), вирусами хлореллы ( Phycodnaviridae ) и поксвирусами ( Poxviridae ). [19]
Скорость мутаций в геномах поксвирусов оценивается в 0,9–1,2 x 10−6 замен на сайт в год. [20] Согласно второй оценке, эта скорость составляет 0,5–7 × 10−6 замен нуклеотидов на сайт в год. [21] Согласно третьей оценке, эта скорость 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 следующим отделился от других клад 0,3 миллиона лет назад . Вторая оценка времени этого расхождения относит это событие к 166 000 ± 43 000 лет назад. [21] Разделение Orthopoxvirus на современные роды произошло ~14 000 лет назад. Род Leporipoxvirus отделился ~137 000 ± 35 000 лет назад. За ним последовал предок рода Yatapoxvirus . Последний общий предок Capripoxvirus и Suipoxvirus разделился 111 000 ± 29 000 лет назад. [ необходима цитата ]
Изолят из рыбы – вирус оспы жабр лосося – по-видимому, является самой ранней ветвью в Chordopoxvirinae . [23] Недавно была предложена новая систематика после обнаружения нового вируса оспы белки в Берлине, Германия. [24]
Дата появления оспы не установлена. Скорее всего, она произошла от вируса грызунов между 68 000 и 16 000 лет назад. [25] [26] Широкий диапазон дат обусловлен различными записями, используемыми для калибровки молекулярных часов. Одна клада была штаммами variola major (более клинически тяжелая форма оспы), которая распространилась из Азии между 400 и 1600 лет назад. Вторая клада включала как alastrim minor (фенотипически мягкая оспа), описанную с американских континентов, так и изоляты из Западной Африки, которые отделились от предкового штамма между 1400 и 6300 годами до настоящего времени. Эта клада далее разделилась на две субклады по крайней мере 800 лет назад. [ необходима цитата ]
Вторая оценка поместила отделение натуральной оспы от Taterapox на 3000–4000 лет назад. [22] Это согласуется с археологическими и историческими свидетельствами относительно появления оспы как человеческого заболевания, что предполагает относительно недавнее происхождение. Однако, если предположить, что скорость мутации аналогична скорости мутации вирусов герпеса, дата расхождения между натуральной оспой и Taterapox оценивается в 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 скорости мутаций в этих вирусах. [ необходима цитата ]
Виды подсемейства Chordopoxvirinae поражают позвоночных , а виды подсемейства Entomopoxvirinae — насекомых . Существует десять признанных родов в Chordopoxvirinae и три в Entomopoxvirinae .
Выделяют следующие подсемейства и роды (-virinae обозначает подсемейство, а -virus обозначает род): [2]
Оба подсемейства также содержат ряд неклассифицированных видов, для которых в будущем могут быть созданы новые роды.
Прототипическим поксвирусом является вирус вакцинии , известный своей ролью в искоренении оспы. Вирус вакцинии является эффективным инструментом для экспрессии чужеродного белка, поскольку он вызывает сильный иммунный ответ хозяина. Вирус вакцинии проникает в клетки в основном путем слияния клеток, хотя в настоящее время ответственный рецептор неизвестен. [ необходима цитата ]
Вакцина содержит три класса генов: ранние, промежуточные и поздние. Эти гены транскрибируются вирусной РНК-полимеразой и связанными с ней факторами транскрипции. Вакцина реплицирует свой геном в цитоплазме инфицированных клеток, а после экспрессии гена на поздней стадии проходит морфогенез вириона, который производит внутриклеточные зрелые вирионы, заключенные в оболочку. Происхождение оболочки до сих пор неизвестно. Внутриклеточные зрелые вирионы затем транспортируются в аппарат Гольджи, где он обертывается двумя дополнительными мембранами, становясь внутриклеточным оболочечным вирусом. Он транспортируется по микротрубочкам цитоскелета, чтобы достичь периферии клетки, где он сливается с плазматической мембраной, становясь связанным с клеткой оболочечным вирусом. Это запускает актиновые хвосты на поверхности клеток или высвобождается как внешний оболочечный вирион. [ необходима цитата ]
По особому разрешению покойного президента Анвара Садата мне разрешили осмотреть переднюю верхнюю половину развернутой мумии Рамзеса V в Каирском музее в 1979 году. …Осмотр мумии выявил сыпь из приподнятых «пустул», каждая примерно от двух до четырех миллиметров в диаметре, …(Попытка доказать, что эта сыпь была вызвана оспой, путем электронно-микроскопического исследования крошечных кусочков ткани, упавших на плащаницу, оказалась безуспешной. Мне не разрешили вырезать один из постул.) …Внешний вид более крупных пустул и видимое распределение сыпи похожи на сыпь от оспы, которую я видел у более поздних жертв
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )