stringtranslate.com

Рабдовирусы

Rhabdoviridae — это семейство вирусов с отрицательной цепью РНК в порядке Mononegavirales . [1] Позвоночные (включая млекопитающих и людей), беспозвоночные , растения , грибы и простейшие служат естественными хозяевами. [2] [3] [4] Заболевания, связанные с вирусами-членами, включают бешеный энцефалит, вызываемый вирусом бешенства , и гриппоподобные симптомы у людей, вызываемые везикуловирусами . Название происходит от древнегреческого rhabdos , что означает стержень, что указывает на форму вирусных частиц. [5] Семейство насчитывает 40 родов, большинство из которых отнесены к трем подсемействам. [6]

Структура

Отдельные вирусные частицы (вирионы) рабдовирусов состоят из РНК, белка, углевода и липида. Они имеют сложную палочковидную или пулевидную форму. Все эти вирусы имеют структурное сходство и были классифицированы как одно семейство. [7]

Вирионы имеют ширину около 75 нм и длину 180 нм. [2] Рабдовирусы имеют оболочку и спиральные нуклеокапсиды , а их геномы линейные, длиной около 11–15 кб. [5] [2] Рабдовирусы несут свой генетический материал в форме одноцепочечной РНК с отрицательным зарядом . Обычно они несут гены пяти белков: большого белка (L), гликопротеина (G), нуклеопротеина (N), фосфопротеина (P) и матричного белка (M). [8] Последовательность этих белковых генов от 3'-конца до 5'-конца в геноме составляет N–P–M–G–L. [9] Каждый рабдовирус кодирует эти пять белков в своих геномах. В дополнение к этим белкам многие рабдовирусы кодируют один или несколько белков. [10] Первые четыре гена кодируют основные структурные белки, которые участвуют в структуре оболочки вириона. [9]

Матричный белок (M) образует слой между оболочкой вириона и ядром нуклеокапсида рабдовируса. [10] В дополнение к функциям сборки вируса, морфогенеза и отпочкования от плазматической мембраны хозяина, были обнаружены дополнительные функции, такие как регуляция синтеза РНК, влияющие на баланс продуктов репликации и транскрипции, что было обнаружено в ходе экспериментов по обратной генетике с вирусом бешенства, членом семейства Rhabdoviridae. [11] Большой белок (L) имеет несколько ферментативных функций в синтезе и обработке вирусной РНК. [8] Ген L кодирует этот белок L, который содержит несколько доменов. В дополнение к синтезу РНК, считается, что он участвует в метильной кэппинге и полиаденилировании. [9]

Белок P играет важную и множественную роль во время транскрипции и репликации генома РНК. Многофункциональный белок P кодируется геном P. Белок P действует как некаталитический кофактор большой белковой полимеразы. Он связывается с белком N и L. Белок P имеет две независимые области связывания. Образуя комплексы NP, он может сохранять белок N в форме, подходящей для специфической инкапсуляции. Белок P вмешивается в врожденную иммунную систему хозяина посредством ингибирования активности фактора регуляции интерферона 3 (IRF3) и сигнального трансдуктора и активатора транскрипции 1 (STAT1), тем самым устраняя клеточный путь интерферона 1 типа. Кроме того, белок P действует как антагонист против противовирусной функции PML. [12] [13]

Рабдовирусы, поражающие позвоночных (особенно млекопитающих и рыб), растения и насекомых, обычно имеют форму пули. [14] Однако, в отличие от парамиксовирусов , рабдовирусы не обладают гемагглютинирующей и нейраминидазной активностью. [14]

Транскрипция

Транскрипция и репликация генома вируса везикулярного стоматита

Транскриптаза рабдовируса состоит из 1 L и 3 P белков. Компоненты транскриптазы всегда присутствуют в полном вирионе, позволяя рабдовирусам начинать транскрипцию сразу после проникновения. [ необходима цитата ]

Транскриптаза рабдовируса движется в направлении от 3' к 5' по геному, и транскрипция заканчивается случайным образом в конце белковых последовательностей. Например, если транскрипция заканчивается в конце последовательности M, лидерная РНК и мРНК N, P и M образуются отдельно друг от друга. [ необходима цитата ]

Кроме того, мРНК накапливаются в соответствии с порядком белковых последовательностей в геноме, решая проблему логистики в клетке. Например, белок N необходим в больших количествах для вируса, так как он полностью покрывает внешнюю часть реплицированных геномов. Поскольку последовательность белка N расположена в начале генома (3'-конец) после лидерной последовательности РНК, мРНК для белка N всегда могут быть получены и накапливаться в больших количествах с каждым завершением транскрипции. После процессов транскрипции все мРНК кэпируются на 5'-конце и полиаденилируются на 3'-конце белком L.

Таким образом, этот механизм транскрипции обеспечивает мРНК в соответствии с потребностями вирусов. [10] : 173–184 

Перевод

Вирусные белки транслируются на свободных рибосомах, но белок G транслируется шероховатым эндоплазматическим ретикулумом. Это означает, что белок G имеет сигнальный пептид на стартовых кодах его мРНК. Фосфопротеины (P) и гликопротеин (G) подвергаются посттрансляционной модификации. Тримеры белка P образуются после фосфорилирования киназной активностью белка L. Белок G гликозилируется в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме и комплексе Гольджи. [10] : 180 

Репликация

Цикл репликации вируса везикулярного стоматита (ВВС)

Репликация вируса цитоплазматическая. Цикл репликации одинаков для большинства рабдовирусов. Все компоненты, необходимые для ранней транскрипции, и нуклеокапсид высвобождаются в цитоплазму инфицированной клетки после того, как происходят первые шаги связывания, проникновения и снятия оболочки. [9] Проникновение в клетку-хозяина достигается путем прикрепления вирусных гликопротеинов G к рецепторам хозяина, что опосредует эндоцитоз, опосредованный клатрином. Репликация следует модели репликации вируса с отрицательной цепью РНК. Транскрипция вируса с отрицательной цепью РНК, использующая полимеразное заикание, является методом транскрипции. Вирус покидает клетку-хозяина путем почкования и вирусного движения, направляемого канальцами. Пути передачи - зооноз и укус. [5] [2]

Репликация многих рабдовирусов происходит в цитоплазме , хотя несколько вирусов, инфицирующих растения, реплицируются в ядре. [15] Белок матрицы рабдовируса (M) очень мал (~20–25 кДа), однако играет ряд важных ролей в цикле репликации вируса. Эти белки рабдовирусов составляют основные структурные компоненты вируса, и они являются многофункциональными белками и необходимы для созревания вируса и процесса вирусного почкования, которые также регулируют баланс синтеза вирусной РНК, сдвигая синтез с транскрипции на репликацию. [16] Для репликации должны быть экспрессированы как белок L, так и белок P для регулирования транскрипции . [17] Фосфопротеин (P) также играет решающую роль в репликации, поскольку для надлежащей и селективной инкапсуляции вирусной РНК необходимы комплексы NP, а не только N. Следовательно, репликация невозможна после заражения, пока первичная транскрипция и трансляция не произведут достаточное количество белка N. [18]

Электронная микрофотография, иллюстрирующая структуру и сборку VSV

Белок L обладает большой ферментативной активностью, такой как репликация РНК, кэппинг мРНК фосфорилирования P. Белок L дает характеристику репликации в цитоплазме. [17] Транскрипция приводит к образованию пяти моноцистронных мРНК , поскольку межгенные последовательности действуют как терминирующие и промоутерные последовательности для соседних генов . Этот тип механизма транскрипции объясняется моделью остановки-старта (прерывистая транскрипция). Благодаря модели остановки-старта производится большое количество структурных белков. Согласно этой модели, связанная с вирусом РНК-полимераза сначала начинает синтез лидерной РНК, а затем пяти мРНК, которые будут производить белки N, P, M, G, L соответственно. После того, как лидерная РНК была произведена, фермент полимераза повторно инициирует транскрипцию вириона на гене N и продолжает ее синтез, пока он не закончится на 3'-конце цепи. Затем синтез мРНК P осуществляется тем же ферментом с новым стартером sinyal. Эти шаги продолжаются до тех пор, пока фермент не достигнет конца гена L. В процессе транскрипции фермент полимераза может покинуть шаблон в любой точке, а затем привязаться только к 3'-концу геномной РНК, чтобы снова начать синтез мРНК. Этот процесс приведет к градиенту концентрации количества мРНК на основе ее места и ее диапазона от 3'-конца. В этих обстоятельствах количество видов мРНК изменится, и будут произведены белки N>P>M>G>L. [19] Во время их синтеза мРНК обрабатываются, чтобы ввести 5'-кэп и 3'-полиаденилированный хвост в каждую из молекул. Эта структура гомологична клеточным мРНК и, таким образом, может транслироваться клеточными рибосомами для производства как структурных, так и неструктурных белков.

Геномная репликация требует источника вновь синтезированного белка N для инкапсуляции РНК. Это происходит во время ее синтеза и приводит к производству полноразмерной антигеномной копии. Это, в свою очередь, используется для производства большего количества геномной РНК с отрицательной полярностью. Для этого процесса требуется вирусная полимераза, но то, как полимераза участвует как в синтезе мРНК, так и в геномной репликации, не совсем понятно.

Репликация обычно происходит в тельце включения внутри цитоплазмы, откуда они почковаются через различные цитоплазматические мембраны и внешнюю мембрану клетки. Этот процесс приводит к приобретению белков M + G, ответственных за характерную пулевидную морфологию вируса .

Классификация

Клады

Эти вирусы делятся на четыре группы на основе гена РНК-полимеразы. [20] Базальная клада, по-видимому, состоит из novirhabdoviruses , которые заражают рыбу. Cytorhabdoviruses и nucleorhabdoviruses , которые заражают растения, являются сестринскими кладами. Lyssaviruses образуют свою собственную кладу, которая более тесно связана с кладами наземных позвоночных и насекомых, чем с растительными вирусами. Остальные вирусы образуют ряд сильно разветвленных клад и заражают членистоногих и наземных позвоночных.

Анализ 99 видов рабдовирусов животных, проведенный в 2015 году, показал, что они попадают в 17 таксономических групп, восемь из которых — Lyssavirus , Vesiculovirus , Perhabdovirus , Sigmavirus , Ephemerovirus , Tibrovirus , Tupavirus и Sprivivirus — были ранее признаны. [21] Авторы предложили семь новых таксонов на основе своих выводов: «Almendravirus», «Bahiavirus», «Curiovirus», «Hapavirus», «Ledantevirus», «Sawgravirus» и «Sripuvirus». Семь видов не сгруппировались с другими, что указывает на необходимость дополнительных таксонов.

Предлагаемые классификации

Неофициальная супергруппа – «Dimarhabdovirus» – относится к родам Ephemerovirus и Vesiculovirus . [22] Ряд других вирусов, которые не были классифицированы в роды, также принадлежат к этому таксону. Эта супергруппа содержит роды с видами, которые реплицируются как в позвоночных, так и в беспозвоночных хозяевах и имеют биологические циклы, которые включают передачу гематофагическими двукрылыми (кровососущими мухами).

Прототипические рабдовирусы

Прототипическим и наиболее изученным рабдовирусом является вирус везикулярного стоматита Индианы . Это предпочтительная модельная система для изучения биологии рабдовирусов и мононегавирусов в целом. Болезнь млекопитающих бешенство вызывается лиссавирусами, несколько из которых были идентифицированы.

Рабдовирусы являются важными патогенами животных и растений. Рабдовирусы передаются хозяевам членистоногими, такими как тли, цикадки, цикадки, черные мухи, москиты и комары.

В сентябре 2012 года исследователи, пишущие в журнале PLOS Pathogens, описали новый вид рабдовируса, названный вирусом Бас-Конго (BASV), который был обнаружен в образце крови пациента, пережившего болезнь, напоминающую геморрагическую лихорадку. [20] С момента его открытия не было зарегистрировано ни одного случая BASV, и неизвестно, был ли BASV фактической причиной заболевания пациента. [23]

В 2015 году два новых рабдовируса, вирус Экпома 1 и вирус Экпома 2, были обнаружены в образцах крови двух здоровых женщин на юго-западе Нигерии. Вирус Экпома 1 и вирус Экпома 2, по-видимому, хорошо реплицируются в организме человека (вирусная нагрузка варьировалась от ~45 000 до ~4,5 миллионов копий РНК/мл плазмы), но не вызывали никаких наблюдаемых симптомов заболевания. [24] Воздействие вируса Экпома 2, по-видимому, широко распространено в некоторых частях Нигерии, где показатели серопревалентности близки к 50%. [24]

Таксономия

В подсемействе Alpharhabdovirinae выделяют следующие роды: [6]

Роды других подсемейств следующие: [6]

Следующие роды не отнесены к подсемейству: [6]

В дополнение к вышеперечисленным, существует большое количество рабдоподобных вирусов, которые пока официально не классифицированы ICTV . [ 5]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Walker PJ, Blasdell KR, Calisher CH , Dietzgen RG, Kondo H, Kurath G и др. (апрель 2018 г.). «Профиль таксономии вируса ICTV: Rhabdoviridae». Журнал общей вирусологии . 99 (4): 447–448. doi : 10.1099/jgv.0.001020 . hdl : 10871/31776 . PMID  29465028.
  2. ^ abcd "Viral Zone". ExPASy . Получено 15 июня 2015 г. .
  3. ^ Bird, RG; McCaul, TF (март 1976). «Рабдовирусы Entamoeba histolytica и Entamoeba invadens». Annals of Tropical Medicine & Parasitology . 70 (1): 81–93. doi :10.1080/00034983.1976.11687098. PMID  178279.
  4. ^ Фань Му, Бо Ли, Шуфэнь Чэн, Цзичун Цзя, Даохун Цзян, Яньпин Фу, Цзясэнь Чэн, Ян Линь, Тао Чен, Цзятао Се (2021). Девять вирусов из восьми линий, демонстрирующих новые пути эволюции, которые одновременно инфицируют гиповирулентный фитопатогенный гриб. Плос Патогены.
  5. ^ abcd «Семейство: Rhabdoviridae | ICTV». www.ictv.global .
  6. ^ abcd "Virus Taxonomy: 2020 Release". Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV). Март 2021 г. Получено 18 мая 2021 г.
  7. ^ Джексон, АО; Франки, RIB; Зюйдема, Доуве (1987). «Биология, структура и репликация растительных рабдовирусов». Рабдовирусы . стр. 427–508. doi :10.1007/978-1-4684-7032-1_10. ISBN 978-1-4684-7034-5.
  8. ^ ab Ogino M, Ito N, Sugiyama M, Ogino T (май 2016 г.). "Белок L вируса бешенства катализирует кэпирование мРНК с помощью GDP полирибонуклеотидилтрансферазной активности". Вирусы . 8 (5): 144. doi : 10.3390/v8050144 . PMC 4885099 . PMID  27213429. 
  9. ^ abcd Assenberg, R.; Delmas, O.; Morin, B.; Graham, SC; De Lamballerie, X.; Laubert, C.; Coutard, B.; Grimes, JM; Neyts, J.; Owens, RJ; Brandt, BW; Gorbalenya, A.; Tucker, P.; Stuart, DI; Canard, B.; Bourhy, H. (август 2010 г.). "Геномика и структурно-функциональные исследования белков Rhabdoviridae, участвующих в репликации и транскрипции" (PDF) . Antiviral Research . 87 (2): 149–161. doi :10.1016/j.antiviral.2010.02.322. PMID  20188763. S2CID  8840157.
  10. ^ abcd Carter JB, Saunders VA (2007). Вирусология: принципы и применение . Чичестер, Англия: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-02386-0. OCLC  124160564.
  11. ^ Finke S, Conzelmann KK (ноябрь 2003 г.). «Диссоциация функций матричного белка вируса бешенства в регуляции синтеза вирусной РНК и сборки вируса». Журнал вирусологии . 77 (22): 12074–12082. doi :10.1128/JVI.77.22.12074-12082.2003. PMC 254266. PMID  14581544 . 
  12. ^ Wang L, Wu H, Tao X, Li H, Rayner S, Liang G, Tang Q (январь 2013 г.). «Генетическая и эволюционная характеристика RABV из Китая с использованием гена фосфопротеина». Virology Journal . 10 (1): 14. doi : 10.1186/1743-422X-10-14 . PMC 3548735 . PMID  23294868. 
  13. ^ Окада К., Ито Н., Ямаока С., Масатани Т., Эбихара Х., Гото Х. и др. (сентябрь 2016 г.). Лайлс Д.С. (ред.). «Роль изоформ фосфопротеина вируса бешенства в патогенезе». Журнал вирусологии . 90 (18): 8226–37. дои : 10.1128/JVI.00809-16. ПМК 5008078 . ПМИД  27384657. 
  14. ^ ab Николас Х (2007). Основы молекулярной вирусологии . Англия: Wiley. С. 175–187.
  15. ^ "Род: Alphanucleorhabdovirus - Rhabdoviridae - Вирусы с отрицательной РНК - ICTV". talk.ictvonline.org . Архивировано из оригинала 23 июня 2021 г. . Получено 24 июня 2021 г. .
  16. ^ Graham SC, Assenberg R, Delmas O, Verma A, Gholami A, Talbi C и др. (декабрь 2008 г.). «Структуры белков матрикса рабдовируса обнаруживают новый способ самоассоциации». PLOS Pathogens . 4 (12): e1000251. doi : 10.1371/journal.ppat.1000251 . PMC 2603668. PMID  19112510 . 
  17. ^ ab Acheson NH (2011). Основы молекулярной вирусологии (2-е изд.). John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0470900598.
  18. ^ Finke S, Conzelmann KK (ноябрь 2003 г.). «Диссоциация функций матричного белка вируса бешенства в регуляции синтеза вирусной РНК и сборки вируса». Журнал вирусологии . 77 (22): 12074–82. doi :10.1128/JVI.77.22.12074-12082.2003. PMC 254266. PMID  14581544 . 
  19. ^ Маклахлан, штат Нью-Джерси, Дубови Э.Дж., ред. (2011). «Рабдовирусиды». Ветеринарная вирусология Феннера . стр. 327–41. дои : 10.1016/B978-0-12-375158-4.00018-3. ISBN 978-0-12-375158-4.
  20. ^ ab Grard G, Fair JN, Lee D, Slikas E, Steffen I, Muyembe JJ и др. (сентябрь 2012 г.). «Новый рабдовирус, связанный с острой геморрагической лихорадкой в ​​Центральной Африке». PLOS Pathogens . 8 (9): e1002924. doi : 10.1371/journal.ppat.1002924 . PMC 3460624. PMID  23028323 . 
  21. ^ Walker PJ, Firth C, Widen SG, Blasdell KR, Guzman H, Wood TG и др. (февраль 2015 г.). «Эволюция размера и сложности генома у рабдовирусов». PLOS Pathogens . 11 (2): e1004664. doi : 10.1371/journal.ppat.1004664 . PMC 4334499. PMID  25679389 . 
  22. ^ Bourhy H, Cowley JA, Larrous F, Holmes EC, Walker PJ (октябрь 2005 г.). «Филогенетические отношения между рабдовирусами, выведенные с использованием гена полимеразы L». Журнал общей вирусологии . 86 (Pt 10): 2849–2858. doi : 10.1099/vir.0.81128-0 . PMID  16186241.
  23. ^ Branco LM, Garry RF (3 декабря 2018 г.). "Bas-Congo virus - not an installed pathogen". Архивировано из оригинала 30 января 2020 г. Получено 30 января 2020 г.
  24. ^ ab Stremlau MH, Andersen KG, Folarin OA, Grove JN, Odia I, Ehiane PE и др. (март 2015 г.). Rupprecht CE (ред.). «Обнаружение новых рабдовирусов в крови здоровых людей из Западной Африки». PLOS Neglected Tropical Diseases . 9 (3): e0003631. doi : 10.1371/journal.pntd.0003631 . PMC 4363514. PMID  25781465 . 

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки