stringtranslate.com

Герпесвирусы

Herpesviridae — большое семейство ДНК-вирусов ,вызывающих инфекции и некоторые заболевания у животных, включая людей. [1] [2] [3] Члены этого семейства также известны как герпесвирусы . Название семейства происходит от греческого слова ἕρπειν ( herpein «ползать»), что относится к распространяющимся кожным поражениям, обычно включающим волдыри, наблюдаемым при вспышках простого герпеса 1, простого герпеса 2 и опоясывающего лишая (herpes zoster ). [4] В 1971 году Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV) установил Herpesvirus как род с 23 вирусами из четырех групп. [5] По состоянию на 2020 год признано 115 видов, все, кроме одного, относятся к одному из трех подсемейств. [6] Герпесвирусы могут вызывать как скрытые , так и литические инфекции.

Известно, что девять типов вируса герпеса в первую очередь заражают людей [7], по крайней мере, пять из которых чрезвычайно широко распространены среди большинства человеческих популяций и вызывают распространенные заболевания: простой герпес 1 и 2 (HSV-1 и HSV-2, также известные как HHV-1 и HHV-2; оба могут вызывать оролабиальный и генитальный герпес ), вирус ветряной оспы (или HHV-3; причина ветряной оспы и опоясывающего лишая ), вирус Эпштейна-Барр (EBV или HHV-4; участвует в нескольких заболеваниях, включая мононуклеоз и некоторые виды рака) и цитомегаловирус человека (HCMV или HHV-5). Более 90% взрослых были инфицированы по крайней мере одним из них, и латентная форма вируса сохраняется почти у всех инфицированных людей. [8] [9] [10] Другими герпесвирусами человека являются вирус герпеса человека 6A и 6B (HHV-6A и HHV-6B) и вирус герпеса человека 7 (HHV-7), которые являются этиологическими агентами розеолы , и HHV-8 (также известный как KSHV), который вызывает герпесвирус, ассоциированный с саркомой Капоши . [7] HHV здесь означает «вирус герпеса человека».

Всего известно более 130 герпесвирусов, [11] некоторые из них от млекопитающих, птиц, рыб, рептилий, амфибий и моллюсков. [7] Среди герпесвирусов животных есть вирус псевдобешенства, вызывающий болезнь Ауески у свиней, и вирус герпеса крупного рогатого скота 1, вызывающий инфекционный ринотрахеит и пустулезный вульвовагинит крупного рогатого скота .

Таксономия

Кроме того, вид Iguanid herpesvirus 2 в настоящее время не отнесен к роду и подсемейству. [6]

Информацию о таксономической истории, филогенетических исследованиях и номенклатурной системе см. в разделе Herpesvirales#Taxonomy.

Структура

Схематическое изображение вириона Herpesviridae

Все члены семейства Herpesviridae имеют общую структуру: относительно большой, однокомпонентный, двухцепочечный, линейный ДНК- геном, кодирующий 100–200 генов, заключенных в икосаэдрическую белковую клетку (с симметрией T=16), называемую капсидом , которая сама по себе обернута в белковый слой, называемый тегументом, содержащий как вирусные белки, так и вирусные мРНК, и липидную двухслойную мембрану, называемую оболочкой . Вся эта частица известна как вирион . Структурными компонентами типичного вириона HSV являются липидная двухслойная оболочка, тегумент, ДНК, гликопротеиновые шипы и нуклеокапсид. Четырехкомпонентный вирион Herpes simplex охватывает двухцепочечный ДНК-геном в икосаэдрический нуклеокапсид. Вокруг есть тегумент. Тегумент содержит нити, каждая шириной 7 нм. Это аморфный слой с некоторыми структурированными областями. Наконец, он покрыт липопротеиновой оболочкой. Из каждого вириона выступают шипы из гликопротеина. Они могут увеличивать диаметр вируса до 225 нм. Диаметр вирионов без шипов составляет около 186 нм. Во внешней оболочке вириона есть по крайней мере два негликозилированных мембранных белка. Также имеется 11 гликопротеинов. Это gB, gC, gD, gE, gG, gH, gI, gJ, gK, gL и gM. Тегумент содержит 26 белков. Они выполняют такие функции, как транспорт капсида в ядро ​​и другие органеллы, активация ранней транскрипции генов и деградация мРНК. Икосаэдрический нуклеокапсид похож на таковой у хвостатого бактериофага в порядке Caudovirales . Этот капсид имеет 161 капсомер, состоящий из 150 гексонов и 11 пентонов, а также портальный комплекс, который обеспечивает вход и выход ДНК в капсид. [12] [13]

Жизненный цикл

Все вирусы герпеса являются ядернореплицирующимися — вирусная ДНК транскрибируется в мРНК внутри ядра инфицированной клетки . [ необходима цитата ]

Инфекция начинается, когда вирусная частица контактирует с клеткой с определенными типами рецепторных молекул на поверхности клетки . После связывания вирусных гликопротеинов оболочки с рецепторами клеточной мембраны вирион интернализуется и разбирается, позволяя вирусной ДНК мигрировать в ядро ​​клетки. Внутри ядра происходит репликация вирусной ДНК и транскрипция вирусных генов. [ необходима цитата ]

Во время симптоматической инфекции инфицированные клетки транскрибируют литические вирусные гены. В некоторых клетках-хозяевах вместо этого накапливается небольшое количество вирусных генов, называемых латентно-ассоциированным транскриптом (LAT). Таким образом, вирус может сохраняться в клетке (и, следовательно, в хозяине) неопределенно долго. В то время как первичная инфекция часто сопровождается самоограничивающимся периодом клинического заболевания, длительная латентность протекает без симптомов. [ необходима цитата ]

Динамика хроматина регулирует транскрипционную компетентность целых геномов вируса герпеса. Когда вирус проникает в клетку, клеточный иммунный ответ направлен на защиту клетки. Клетка делает это, оборачивая вирусную ДНК вокруг гистонов и конденсируя ее в хроматин, заставляя вирус стать спящим или латентным. Если клетки неуспешны и хроматин связан неплотно, вирусная ДНК все еще доступна. Вирусные частицы могут включать свои гены и реплицироваться, используя клеточные механизмы для реактивации, запуская литическую инфекцию. [14]

Реактивация латентных вирусов была связана с рядом заболеваний (например, опоясывающий лишай , розовый лишай ). После активации транскрипция вирусных генов переходит от LAT к множественным литическим генам; это приводит к усилению репликации и продукции вируса. Часто литическая активация приводит к гибели клеток . Клинически литическая активация часто сопровождается появлением неспецифических симптомов , таких как субфебрильная температура, головная боль, боль в горле, недомогание и сыпь, а также клиническими признаками, такими как опухшие или болезненные лимфатические узлы , и иммунологическими данными, такими как снижение уровня естественных клеток-киллеров . [ необходима ссылка ]

В животных моделях было обнаружено, что локальная травма и системный стресс вызывают реактивацию латентной инфекции герпесвируса. Клеточные стрессоры, такие как временное прерывание синтеза белка и гипоксия, также достаточны для того, чтобы вызвать вирусную реактивацию. [15]

Эволюция

Три подсемейства млекопитающих – Alpha -, Beta - и Gamma - herpesviridae – возникли приблизительно 180–220 млн лет назад . [16] Основные сублинии в пределах этих подсемейств, вероятно, были сформированы до радиации млекопитающих 80–60 млн лет назад. Видообразование в пределах сублиний произошло в последние 80 миллионов лет, вероятно, с основным компонентом совместного видообразования с линиями хозяев. [ необходима цитата ]

Все известные в настоящее время виды птиц и рептилий являются альфагерпесвирусами. Хотя порядок ветвления вирусов герпеса пока не определен, поскольку вирусы герпеса и их хозяева имеют тенденцию к совместной эволюции, это предполагает, что альфагерпесвирусы могли быть самой ранней ветвью. [ необходима цитата ]

Время возникновения рода Iltovirus оценивается в 200 миллионов лет назад, тогда как время возникновения родов mardivirus и simplex оценивается в 150–100 миллионов лет назад. [17]

Уклонения иммунной системы

Герпесвирусы известны своей способностью вызывать пожизненные инфекции. Один из способов, которым это возможно, — это уклонение от иммунного ответа. Герпесвирусы имеют много разных способов уклонения от иммунной системы. Один из таких способов — кодирование белка, имитирующего человеческий интерлейкин 10 (hIL-10), а другой — подавление главного комплекса гистосовместимости II (MHC II) в инфицированных клетках.

cmvIL-10

Исследования, проведенные на цитомегаловирусе (ЦМВ), показывают, что вирусный гомолог человеческого IL-10, cmvIL-10, важен для ингибирования синтеза провоспалительных цитокинов . Белок cmvIL-10 имеет 27% идентичности с hIL-10 и только один консервативный остаток из девяти аминокислот, которые составляют функциональный сайт для ингибирования синтеза цитокинов на hIL-10. Однако существует много сходства в функциях hIL-10 и cmvIL-10. Было показано, что оба они снижают регуляцию IFN-γ , IL-1α , GM-CSF , IL-6 и TNF-α , которые все являются провоспалительными цитокинами. Было также показано, что они играют роль в снижении регуляции MHC I и MHC II и повышении регуляции HLA-G (неклассический MHC I). Эти два события позволяют иммунному уклонению путем подавления клеточно-опосредованного иммунного ответа и ответа естественных клеток-киллеров соответственно. Сходство между hIL-10 и cmvIL-10 можно объяснить тем фактом, что hIL-10 и cmvIL-10 оба используют один и тот же рецептор клеточной поверхности, рецептор hIL-10. Одно из различий в функции hIL-10 и cmvIL-10 заключается в том, что hIL-10 заставляет мононуклеарные клетки периферической крови человека ( PBMC ) как увеличивать, так и уменьшать пролиферацию, тогда как cmvIL-10 вызывает только уменьшение пролиферации PBMC. Это указывает на то, что cmvIL-10 может не иметь стимулирующего эффекта, который hIL-10 оказывает на эти клетки. [18]

Было обнаружено, что cmvIL-10 функционирует через фосфорилирование белка Stat3 . Первоначально считалось, что это фосфорилирование является результатом пути JAK-STAT . Однако, несмотря на доказательства того, что JAK действительно фосфорилирует Stat3, его ингибирование не оказывает существенного влияния на ингибирование синтеза цитокинов. Было обнаружено, что другой белок, PI3K , также фосфорилирует Stat3. Ингибирование PI3K, в отличие от ингибирования JAK, оказало существенное влияние на синтез цитокинов. Разница между PI3K и JAK в фосфорилировании Stat3 заключается в том, что PI3K фосфорилирует Stat3 по остатку S727, тогда как JAK фосфорилирует Stat3 по остатку Y705. Эта разница в позициях фосфорилирования, по-видимому, является ключевым фактором в активации Stat3, приводящей к ингибированию синтеза провоспалительных цитокинов. Фактически, когда ингибитор PI3K добавляется к клеткам, уровни синтеза цитокинов значительно восстанавливаются. Тот факт, что уровни цитокинов не восстанавливаются полностью, указывает на то, что существует другой путь, активируемый cmvIL-10, который ингибирует синтез системы цитокинов. Предполагаемый механизм заключается в том, что cmvIL-10 активирует PI3K, который в свою очередь активирует PKB (Akt). Затем PKB может активировать mTOR , который может нацеливаться на Stat3 для фосфорилирования остатка S727. [19]

снижение регуляции MHC

Еще один из многочисленных способов, с помощью которых вирусы герпеса уклоняются от иммунной системы, — это подавление MHC I и MHC II . Это наблюдается почти у каждого вируса герпеса человека. Понижение MHC I и MHC II может происходить с помощью множества различных механизмов, большинство из которых приводит к отсутствию MHC на поверхности клетки. Как обсуждалось выше, одним из способов является гомолог вирусного хемокина, такой как IL-10. Другим механизмом подавления MHC является кодирование вирусных белков, которые задерживают новообразованный MHC в эндоплазматическом ретикулуме (ER). MHC не может достичь поверхности клетки и, следовательно, не может активировать ответ Т-клеток . MHC также могут быть направлены на разрушение в протеасоме или лизосоме . Белок ER TAP также играет роль в подавлении MHC. Вирусные белки ингибируют TAP, не давая MHC захватить вирусный антигенный пептид. Это препятствует правильному сворачиванию MHC, и, следовательно, MHC не достигает поверхности клетки. [20]

Типы вируса герпеса человека

Ниже приведены девять различных вирусов этого семейства, которые, как известно, вызывают заболевания у людей. [21] [22] [23]

Зоонозные герпесвирусы

Помимо вирусов герпеса, которые считаются эндемичными для человека, некоторые вирусы, связанные в первую очередь с животными, могут инфицировать человека. Это зоонозные инфекции:

Герпесвирусы животных

В вирусологии животных наиболее известные герпесвирусы принадлежат к подсемейству Alphaherpesvirinae . Исследования вируса псевдобешенства (PrV), возбудителя болезни Ауески у свиней, стали пионерами в борьбе с болезнями животных с помощью генетически модифицированных вакцин. PrV в настоящее время широко изучается как модель для основных процессов во время литической герпесвирусной инфекции и для раскрытия молекулярных механизмов нейротропизма герпесвируса, тогда как бычий герпесвирус 1 , возбудитель инфекционного ринотрахеита крупного рогатого скота и пустулезного вульвовагинита , анализируется для выяснения молекулярных механизмов латентности. Вирус инфекционного ларинготрахеита птиц филогенетически далек от этих двух вирусов и служит для подчеркивания сходства и разнообразия в пределах Alphaherpesvirinae . [2] [3]

Исследовать

В настоящее время ведутся исследования различных побочных эффектов или сопутствующих состояний, связанных с вирусами герпеса. К ним относятся:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Ryan KJ; Ray CG, ред. (2004). Sherris Medical Microbiology (4-е изд.). McGraw Hill. ISBN 0-8385-8529-9.
  2. ^ ab Mettenleiter; et al. (2008). "Молекулярная биология вирусов герпеса животных". Вирусы животных: молекулярная биология . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-22-6. {{cite book}}: |website=проигнорировано ( помощь )
  3. ^ ab Sandri-Goldin RM, ред. (2006). Альфа-герпесвирусы: молекулярная и клеточная биология. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-09-7. {{cite book}}: |website=проигнорировано ( помощь )
  4. ^ Beswick TS (1962). «Происхождение и использование слова герпес». Med Hist . 6 (3): 214–232. doi :10.1017/S002572730002737X. PMC 1034725. PMID  13868599 . 
  5. ^ Wildy P (1971). «Классификация и номенклатура вирусов. Первый доклад Международного комитета по номенклатуре вирусов». Монографии по вирусологии . 5 : 1–81. OCLC  333944.
  6. ^ ab "Virus Taxonomy: 2020 Release". Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV). Март 2021 г. Получено 10 мая 2021 г.
  7. ^ abc Джон Картер; Венеция Сондерс (15 августа 2007 г.). Вирусология, принципы и применение . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-02386-0.
  8. ^ Chayavichitsilp P, Buckwalter JV, Krakowski AC, Friedlander SF (апрель 2009 г.). «Herpes simplex». Pediatrics in Review . 30 (4): 119–29, quiz 130. doi :10.1542/pir.30-4-119. PMID  19339385. S2CID  34735917.
  9. ^ В Соединенных Штатах инфицировано до 15% взрослых в возрасте от 35 до 72 лет. Архивировано 20 апреля 2012 г. в Национальном центре инфекционных заболеваний Wayback Machine
  10. ^ Staras SA, Dollard SC, Radford KW, Flanders WD, Pass RF, Cannon MJ (ноябрь 2006 г.). «Серопревалентность цитомегаловирусной инфекции в Соединенных Штатах, 1988–1994 гг.». Клинические инфекционные заболевания . 43 (9): 1143–51. doi : 10.1086/508173 . PMID  17029132.
  11. ^ Brown JC, Newcomb WW (август 2011 г.). «Сборка капсида вируса герпеса: выводы из структурного анализа». Current Opinion in Virology . 1 (2): 142–9. doi :10.1016/j.coviro.2011.06.003. PMC 3171831. PMID 21927635  . 
  12. ^ Лю, И., Цзи, Дж., Дай, Х. и др. Крио-ЭМ структуры портальной вершины вируса простого герпеса типа 1 и упакованного генома. Nature 570, 257–261 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1248-6
  13. ^ Дас, Д. и Хонг, Дж. (2019). Ингибиторы полимеразы вируса герпеса. В вирусных полимеразах (стр. 333–356). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815422-9.00012-7
  14. ^ Hu M, Depledge DP, Flores Cortes E, Breuer J, Schang LM (ноябрь 2019 г.). «Динамика хроматина и транскрипционная компетентность геномов HSV-1 во время литических инфекций». PLOS Pathogens . 15 (11): e1008076. doi : 10.1371/journal.ppat.1008076 . PMC 6855408. PMID  31725813. 
  15. ^ Grinde B (октябрь 2013 г.). «Вирусы герпеса: латентность и реактивация – вирусные стратегии и реакция хозяина». Журнал микробиологии полости рта . 5 (1): 22766. doi :10.3402/jom.v5i0.22766. PMC 3809354. PMID  24167660 . 
  16. ^ McGeoch DJ, Cook S, Dolan A, Jamieson FE, Telford EA (март 1995 г.). «Молекулярная филогения и эволюционная временная шкала для семейства герпесвирусов млекопитающих». Журнал молекулярной биологии . 247 (3): 443–58. doi :10.1006/jmbi.1995.0152. PMID  7714900.
  17. ^ McGeoch DJ, Rixon FJ, Davison AJ (апрель 2006 г.). «Темы геномики и эволюции вирусов герпеса». Virus Research . 117 (1): 90–104. doi :10.1016/j.virusres.2006.01.002. PMID  16490275.
  18. ^ Spencer JV, Lockridge KM, Barry PA, Lin G, Tsang M, Penfold ME, Schall TJ (февраль 2002 г.). «Мощная иммуносупрессивная активность интерлейкина-10, кодируемого цитомегаловирусом». Journal of Virology . 76 (3): 1285–92. doi :10.1128/JVI.76.3.1285-1292.2002. PMC 135865 . PMID  11773404. 
  19. ^ Spencer JV (февраль 2007 г.). «Гомолог интерлейкина-10 цитомегаловируса требует активности фосфатидилинозитол-3-киназы для ингибирования синтеза цитокинов в моноцитах». Журнал вирусологии . 81 (4): 2083–6. doi :10.1128/JVI.01655-06. PMC 1797587. PMID 17121792  . 
  20. ^ Линь А, Сюй Х, Ян В (апрель 2007 г.). «Модуляция экспрессии HLA при уклонении от иммунного ответа цитомегаловируса человека». Клеточная и молекулярная иммунология . 4 (2): 91–8. PMID  17484802.
  21. ^ Адамс М.Дж., Карстенс Э.Б. (июль 2012 г.). «Ратификационное голосование по таксономическим предложениям в Международный комитет по таксономии вирусов (2012 г.)». Архивы вирусологии . 157 (7): 1411–22. doi : 10.1007/s00705-012-1299-6 . PMC 7086667. PMID  22481600 . 
  22. ^ ab Whitley RJ (1996). Baron S; et al. (ред.). Herpesviruses. в: Baron's Medical Microbiology (4-е изд.). Медицинское отделение Техасского университета. ISBN 0-9631172-1-1.
  23. ^ Мюррей PR, Розенталь KS, Пфаллер MA (2005). Медицинская микробиология (5-е изд.). Elsevier Mosby. ISBN 978-0-323-03303-9.
  24. ^ Боттио Э., Клеринкс Дж., Ван ден Энден Э., Ван Эсбрук М., Колебандерс Р., Ван Гомпель А., Ван ден Энде Дж. (2006). «Инфекционный мононуклеозоподобный синдром у путешественников с лихорадкой, возвращающихся из тропиков». Журнал туристической медицины . 13 (4): 191–7. дои : 10.1111/j.1708-8305.2006.00049.x . ПМИД  16884400.
  25. ^ ab Weigler BJ (февраль 1992 г.). «Биология вируса B у макак и людей-хозяев: обзор». Клинические инфекционные заболевания . 14 (2): 555–67. doi :10.1093/clinids/14.2.555. PMID  1313312.
  26. ^ Huff JL, Barry PA (февраль 2003 г.). «Инфекция вируса B (герпесвирус церкопитецина 1) у людей и макак: потенциальная опасность зоонозного заболевания». Emerging Infectious Diseases . 9 (2): 246–50. doi :10.3201/eid0902.020272. PMC 2901951 . PMID  12603998. 
  27. ^ Herpes-B Fact Sheet Архивировано 6 января 2008 г. на Wayback Machine
  28. ^ аб Хрикова М, Мистрикова Дж (2007). «Сывороточные антитела к мышиному гаммагерпевирусу 68 в общей популяции людей». Акта вирусологика . 51 (4): 283–7. ПМИД  18197737.
  29. ^ Wang Y, Tibbetts SA, Krug LT (29 сентября 2021 г.). «Покорение хозяина: детерминанты патогенеза, изученные на примере мышиного гамма-герпесвируса 68». Annual Review of Virology . 8 (1): 349–371. doi : 10.1146/annurev-virology-011921-082615 . ISSN  2327-056X. PMC 9153731. PMID 34586873  . 

Внешние ссылки

Wikispecies содержит информацию, связанную с Herpesviridae .
На Викискладе есть медиафайлы по теме Herpesviridae .