stringtranslate.com

Область (вирусология)

В вирусологии царство — это высший таксономический ранг, установленный для вирусов Международным комитетом по таксономии вирусов (ICTV) , который курирует таксономию вирусов. Шесть вирусных царств признаны и объединены специфическими высококонсервативными признаками:

Ранг области соответствует рангу домена , используемого для клеточной жизни, но отличается тем, что вирусы в области не обязательно имеют общего предка, основанного на общем происхождении , и сферы не имеют общего предка . Вместо этого вирусы группируются по областям на основе конкретных признаков, которые хорошо сохраняются с течением времени и могут быть получены в одном или нескольких случаях. Таким образом, каждая сфера представляет собой по крайней мере один случай появления вирусов. Хотя исторически было трудно определить глубокие эволюционные связи между вирусами, в 21 веке такие методы, как метагеномика и криогенная электронная микроскопия, позволили провести такие исследования, что привело к созданию рибовирий в 2018 году, трех областей в 2019 году и двух в 2019 году. 2020.

Именование

Имена миров состоят из описательной первой части и суффикса — viria , который используется для вирусных миров. [1] Первая часть слова « дуплоднавирия » означает «двойная ДНК», относясь к вирусам с дцДНК, [2] первая часть слова « моноднавирия» означает «одиночная ДНК», имея в виду вирусы с оцДНК, [3] первая часть слова «рибовирия » взята из рибо нуклеиновая кислота (РНК), [4] и первая часть Varidnaviria означает «различные ДНК». [5] Для вироидов суффикс обозначается как -viroidia , а для спутников суффикс -satellitia , [ 1] но по состоянию на 2019 год ни вироидное, ни спутниковое царство не обозначались. [6]

Царства

Дуплоднавирия

Иллюстрированный образец вирионов дуплоднавирии

Дуплоднавирия содержит вирусы с двухцепочечной ДНК (дцДНК), которые кодируют основной капсидный белок (MCP), имеющий складку HK97. Вирусы в этой области также имеют ряд других общих характеристик, включающих капсид и сборку капсида, включая икосаэдрическую форму капсида и фермент терминазу, который упаковывает вирусную ДНК в капсид во время сборки. В сферу включены две группы вирусов: хвостатые бактериофаги, поражающие прокариотов и отнесенные к порядку Caudovirales , и герпесвирусы, поражающие животных и отнесенные к порядку Herpesvirales . [2]

Связь между каудовирусами и герпесвирусами не определена, поскольку они могут либо иметь общего предка, либо герпесвирусы могут быть дивергентной кладой внутри Caudovirales . Общей чертой дуплоднавирусов является то, что они вызывают латентные инфекции без репликации, но при этом способны реплицироваться в будущем. [7] [8] Хвостатые бактериофаги повсеместно распространены во всем мире, [9] важны для морской экологии, [10] и являются предметом многих исследований. [11] Известно, что вирусы герпеса вызывают различные эпителиальные заболевания, включая простой герпес , ветряную оспу и опоясывающий лишай , а также саркому Капоши . [12] [13] [14]

Моноднавирия

Моноднавирия содержит вирусы с одноцепочечной ДНК (оцДНК), которые кодируют эндонуклеазу суперсемейства HUH, которая инициирует репликацию по катящемуся кругу, а также все другие вирусы, произошедшие от таких вирусов. Прототипические представители этого мира называются вирусами CRESS-ДНК и имеют кольцевые геномы оцДНК. От них произошли вирусы оцДНК с линейными геномами, а некоторые вирусы дцДНК с кольцевыми геномами, в свою очередь, произошли от вирусов с линейной оцДНК. [3]

Вирусы CRESS-ДНК включают три царства, поражающие прокариоты: Loebvirae , Sangervirae и Trapavirae . Царство Shotokuvirae содержит эукариотические CRESS-ДНК-вирусы и атипичных представителей Monodnaviria . [3] Эукариотические моноднавирусы связаны со многими заболеваниями, в том числе папилломавирусы и полиомавирусы , которые вызывают многие виды рака, [15] [16] и геминивирусы , которые заражают многие экономически важные культуры. [17]

Рибовирия

Рибовирии содержат все РНК-вирусы, кодирующие РНК-зависимую РНК-полимеразу (RdRp), отнесенные к царству Orthornavirae , и все вирусы с обратной транскрипцией, т. е. все вирусы, кодирующие обратную транскриптазу (RT), отнесенные к царству Pararnavirae . Эти ферменты жизненно важны в жизненном цикле вируса, поскольку RdRp транскрибирует вирусную мРНК и реплицирует геном, а RT аналогичным образом реплицирует геном. [4] Рибовирия в основном содержит эукариотические вирусы, и большинство эукариотических вирусов, включая большинство вирусов человека, животных и растений, относятся к этой области. [18]

Наиболее широко известные вирусные заболевания вызываются вирусами рибовирии , которые включают вирусы гриппа , ВИЧ , коронавирусы , эболавирусы и вирус бешенства [6] , а также первый обнаруженный вирус — вирус табачной мозаики . [19] Вирусы с обратной транскрипцией являются основным источником горизонтального переноса генов посредством эндогенизации в геноме хозяина, и значительная часть генома человека состоит из этой вирусной ДНК. [20]

Вариднавирия

Ленточная диаграмма MCP вируса Pseudoalteromonas PM2 с двумя складками желейного рулета, окрашенными в красный и синий цвета.

Вариднавирия содержит ДНК-вирусы, которые кодируют MCP, имеющие складчатую структуру желейного рулона (JR), в которой складка желейного рулона (JR) перпендикулярна поверхности вирусного капсида. Многие члены также имеют ряд других общих характеристик, в том числе минорный капсидный белок, имеющий одну складку JR, АТФазу, которая упаковывает геном во время сборки капсида, и общую ДНК-полимеразу . Выделены два царства: Helvetiavirae , члены которого имеют MCP с одной вертикальной складкой JR, и Bamfordvirae , члены которого имеют MCP с двумя вертикальными складками JR. [5]

Морские вирусы вариднавирии распространены повсеместно во всем мире и, как и хвостатые бактериофаги, играют важную роль в морской экологии. [21] Большинство идентифицированных эукариотических ДНК-вирусов относятся к этой области. [22] Известные вирусы, вызывающие заболевания вариднавирии , включают аденовирусы , поксвирусы и вирус африканской чумы свиней . [6] Поксвирусы сыграли важную роль в истории современной медицины, особенно вирус натуральной оспы , который вызвал оспу . [23] Многие вариднавирусы способны эндогенизироваться, и своеобразным примером этого являются вирофаги , которые обеспечивают защиту своих хозяев от гигантских вирусов во время заражения. [22]

Аднавирия

Realm Adnaviria объединяет архейные нитчатые вирусы с линейными геномами двухцепочечной ДНК А-формы и характерными основными капсидными белками, не связанными с теми, которые кодируются другими известными вирусами. [24] В настоящее время в эту сферу входят вирусы трех семейств: Lipothrixviridae , Rudiviridae и Tristromaviridae , все они поражают гипертермофильные археи. Нуклеопротеиновая спираль аднавирусов состоит из асимметричных единиц, содержащих две молекулы MCP: гомодимер в случае рудивиридов и гетеродимер паралогичных MCP в случае липотриксвиридов и тристромавиридов. [25] [26] MCP лигаменвирусных частиц имеют уникальную α-спиральную складку, впервые обнаруженную в MCP палочковидного вируса 2 рудивирида Sulfolobus Islandicus (SIRV2). [27] Все представители Adnaviria имеют общую характерную особенность: взаимодействие между димером MCP и линейным геномом дцДНК поддерживает ДНК в форме А. Следовательно, весь геном принимает форму А в вирионах. Как и у многих структурно родственных вирусов в двух других областях дцДНК-вирусов ( дуплоднавирия и вариднавирия ), нет обнаруживаемого сходства последовательностей между капсидными белками вирусов из разных семейств токивирицетов, что позволяет предположить огромное неописанное разнообразие вирусов в этой части виросферы.

Рибозивирия

Для рибозивирии характерно наличие геномных и антигеномных рибозимов типа дельтавируса . Дополнительные общие черты включают палочковидную структуру и РНК-связывающий «дельта-антиген», закодированный в геноме. [28]

Происхождение

В целом, вирусные миры не имеют генетического родства друг с другом, основанного на общем происхождении, в отличие от трех доменов клеточной жизни — архей , бактерий и эукариев , — которые имеют общего предка. Аналогичным образом, вирусы в каждой сфере не обязательно происходят от общего предка, поскольку вирусы группируются вместе на основе высококонсервативных признаков, а не общего происхождения, которое используется в качестве основы для таксономии клеточной жизни. Таким образом, считается, что каждая вирусная сфера представляет по крайней мере один случай появления вирусов. [29] По областям:

Хотя миры обычно не имеют генетической связи друг с другом, есть некоторые исключения:

Подцарство

В вирусологии вторым по величине таксономическим рангом, установленным ICTV, является подобласть, которая находится на ранге ниже области. Подобласти вирусов используют суффикс- vira , подобласти вироидов используют суффикс- viroida , а сателлиты используют суффикс- satellitida . Ранг ниже подцарства — королевство. По состоянию на 2019 г. таксоны в ранге подобласти не описаны. [1] [6]

История

До XXI века считалось, что глубокие эволюционные связи между вирусами не могут быть обнаружены из-за высокой скорости их мутаций и небольшого количества генов, что затрудняет обнаружение этих связей. По этой причине высшим таксономическим рангом вирусов с 1991 по 2017 год был порядок. Однако в 21 веке были разработаны различные методы, которые позволили изучить эти более глубокие эволюционные связи, включая метагеномику, которая идентифицировала многие ранее неопознанные вирусы, и сравнение высококонсервативных признаков, что привело к желанию установить более высокий уровень систематика вирусов. [29]

Двумя голосами в 2018 и 2019 годах ICTV согласилась принять 15-ранговую систему классификации вирусов, от области до вида. [29] Рибовирия была установлена ​​в 2018 году на основе филогенетического анализа монофилетичности РНК-зависимых полимераз, [4] [38] Дуплоднавирия была установлена ​​в 2019 году на основе растущих доказательств того, что хвостатые бактериофаги и герпесвирусы имеют много общих черт, [2] [39 ] ] Моноднавирия была создана в 2019 году после того, как была установлена ​​связь и происхождение вирусов CRESS-ДНК, [3] [40] , а вариднавирия была создана в 2019 году на основе общих характеристик вирусов-членов. [5] [41]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc «Кодекс ICTV: Международный кодекс классификации и номенклатуры вирусов». Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV) . Октябрь 2018 года . Проверено 18 марта 2020 г.
  2. ^ abcd Кунин Е.В., Доля В.В., Крупович М., Варсани А., Вольф Ю.И., Ютин Н., Зербини М., Кун Дж.Х. (18 октября 2019 г.). «Создать мегатаксономическую структуру, заполнив все основные/первичные таксономические ранги, для вирусов дцДНК, кодирующих основные капсидные белки типа HK97» (docx) . Международный комитет по таксономии вирусов . Проверено 13 августа 2020 г. .
  3. ^ abcdef Кунин Е.В., Доля В.В., Крупович М., Варсани А., Вольф Ю.И., Ютин Н., Зербини М., Кун Дж.Х. (18 октября 2019 г.). «Создать мегатаксономическую структуру, заполнив все основные таксономические ранги для вирусов с оцДНК» (docx) . Международный комитет по таксономии вирусов . Проверено 13 августа 2020 г. .
  4. ^ abcd Кунин Е.В., Доля В.В., Крупович М., Варсани А., Вольф Ю.И., Ютин Н., Зербини М., Кун Дж.Х. (18 октября 2019 г.). «Создать мегатаксономическую структуру, заполнив все основные таксономические ранги для области рибовирий» (docx) . Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV) . Проверено 13 августа 2020 г. .
  5. ^ abcd Кунин Е.В., Доля В.В., Крупович М., Варсани А., Вольф Ю.И., Ютин Н., Зербини М., Кун Дж.Х. (18 октября 2019 г.). «Создать мегатаксономическую структуру, заполняющую все основные таксономические ранги, для ДНК-вирусов, кодирующих основные капсидные белки типа вертикального желеобразного рулона» (docx) . Международный комитет по таксономии вирусов . Проверено 13 августа 2020 г. .
  6. ^ abcd «Таксономия вирусов: выпуск 2019 г.» . Международный комитет по таксономии вирусов . Проверено 25 апреля 2020 г.
  7. ^ Вайднер-Гланде М., Круминис-Кашкиль Э., Саванагудар М. (февраль 2020 г.). «Латентность герпесвирусной инфекции – общие темы». Патогены . 9 (2): 125. doi : 10.3390/pathogens9020125 . ПМК 7167855 . ПМИД  32075270. 
  8. ^ «Задержка вируса». ВиралЗона . Швейцарский институт биоинформатики . Проверено 27 августа 2020 г.
  9. ^ Андраде-Мартинес Х.С., Морено-Гальего Х.Л., Рейес А. (август 2019 г.). «Определение основного генома герпесвирусов и изучение их эволюционных связей с каудовиралами». Научный представитель . 9 (1): 11342. Бибкод : 2019NatSR...911342A. дои : 10.1038/s41598-019-47742-z. ПМК 6683198 . ПМИД  31383901. 
  10. ^ Вильгельм SW, Саттл, Калифорния (октябрь 1999 г.). «Вирусы и циклы питательных веществ в море: вирусы играют решающую роль в структуре и функциях водных пищевых сетей». Бионаука . 49 (10): 781–788. дои : 10.2307/1313569 . JSTOR  1313569.
  11. ^ Keen EC (январь 2015 г.). «Век исследований фагов: бактериофаги и формирование современной биологии». Биоэссе . 37 (1): 6–9. doi :10.1002/bies.201400152. ПМЦ 4418462 . ПМИД  25521633. 
  12. ^ Куханова М.К., Коровина А.Н., Кочетков С.Н. (декабрь 2014). «Вирус простого герпеса человека: жизненный цикл и разработка ингибиторов». Биохимия (Москва) . 79 (13): 1635–1652. дои : 10.1134/S0006297914130124. PMID  25749169. S2CID  7414402.
  13. ^ Гершон А.А., Брейер Дж., Коэн Дж.И., Корс Р.Дж., Гершон М.Д., Гилден Д., Гроуз С., Хэмблтон С., Кеннеди П.Г., Оксман М.Н., Сьюард Дж.Ф., Яманиши К. (2 июля 2015 г.). «Инфекция вирусом ветряной оспы». Праймеры Nat Rev Dis . 1 : 15016. дои : 10.1038/nrdp.2015.16. ПМК 5381807 . ПМИД  27188665. 
  14. ^ О'Лири Дж. Дж., Кеннеди М. М., МакГи Дж. О. (февраль 1997 г.). «Вирус герпеса, связанный с саркомой Капоши (KSHV / HHV 8): эпидемиология, молекулярная биология и распределение в тканях». Мол Патол . 50 (1): 4–8. дои :10.1136/mp.50.1.4. ПМЦ 379571 . ПМИД  9208806. 
  15. ^ «Папилломавирусы». ВиралЗона . Швейцарский институт биоинформатики . Проверено 27 августа 2020 г.
  16. ^ «Полиомавирусы». ВиралЗона . Швейцарский институт биоинформатики . Проверено 27 августа 2020 г.
  17. ^ Малати В.Г., Ренука Деви П. (март 2019 г.). «Вирусы оцДНК: ключевые игроки в глобальном вирусоме». Вирусная болезнь . 30 (1): 3–12. дои : 10.1007/s13337-019-00519-4. ПМК 6517461 . ПМИД  31143827. 
  18. ^ ab Вольф Й.И., Казлаускас Д., Иранзо Дж., Люсия-Санс А., Кун Дж.Х., Крупович М., Доля В.В., Кунинг Е.В. (27 ноября 2018 г.). «Происхождение и эволюция глобального РНК-вирома». мБио . 9 (6): e02329-18. doi : 10.1128/mBio.02329-18. ПМК 6282212 . ПМИД  30482837. 
  19. ^ Харрисон Б.Д., Уилсон Т.М. (29 марта 1999 г.). «Основные этапы исследования вируса табачной мозаики». Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci . 354 (1383): 521–529. дои : 10.1098/rstb.1999.0403. ПМК 1692547 . ПМИД  10212931. 
  20. ^ Айевсакун П., Кацуракис А. (май 2015 г.). «Эндогенные вирусы: связь недавней и древней вирусной эволюции». Вирусология . 479–480: 26–37. дои : 10.1016/j.virol.2015.02.011 . ПМИД  25771486.
  21. ↑ Кауфман К.М., Хусейн Ф.А., Ян Дж., Аревало П., Браун Дж.М., Чанг В.К., ВанИнсберге Д., Эльшербини Дж., Шарма Р.С., Катлер М.Б., Келли Л., Польц М.Ф. (1 февраля 2018 г.). «Основная линия бесхвостых вирусов дцДНК как непризнанных убийц морских бактерий». Природа . 554 (7690): 118–122. Бибкод : 2018Natur.554..118K. дои : 10.1038/nature25474. PMID  29364876. S2CID  4462007.
  22. ^ abc Крупович М, Кунин Е.В. (февраль 2015 г.). «Полинтоны: рассадник эукариотического вируса, транспозонов и эволюции плазмид». Nat Rev Микробиол . 13 (2): 105–115. doi : 10.1038/nrmicro3389. ПМК 5898198 . ПМИД  25534808. 
  23. ^ Мейер Х., Эманн Р., Смит Г.Л. (февраль 2020 г.). «Оспа в эпоху после ликвидации». Вирусы . 12 (2): 138. дои : 10.3390/v12020138 . ПМК 7077202 . ПМИД  31991671. 
  24. ^ Крупович М., Кун Дж.Х., Ван Ф., Бакеро Д.П., Доля В.В., Эгельман Э.Х., Прангишвили Д., Кунин Е.В. (12 июля 2021 г.). «Аднавирия: новое царство архейных нитевидных вирусов с линейными геномами двухцепочечной ДНК А-формы». Журнал вирусологии . 95 (15): e0067321. дои : 10.1128/JVI.00673-21. ПМЦ 8274609 . ПМИД  34011550. 
  25. ^ Ван Ф., Бакеро Д.П., Бельтран Л.К., Су З, Осински Т, Чжэн В., Прангишвили Д., Крупович М., Эгельман Э.Х. (2020). «Структуры нитевидных вирусов, заражающих гипертермофильные археи, объясняют стабилизацию ДНК в экстремальных условиях». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (33): 19643–19652. Бибкод : 2020PNAS..11719643W. дои : 10.1073/pnas.2011125117 . ПМЦ 7443925 . ПМИД  32759221. 
  26. ^ Ван Ф., Бакеро Д.П., Су З., Осински Т., Прангишвили Д., Эгельман Э.Х., Крупович М. (2020). «Структура нитчатого вируса раскрывает семейные связи внутри виросферы архей». Эволюция вирусов . 6 (1): veaa023. дои : 10.1093/ve/veaa023. ПМЦ 7189273 . ПМИД  32368353. 
  27. ^ ДиМайо Ф, Ю Х, Ренсен Э, Крупович М, Прангишвили Д, Эгельман ЭХ (2015). «Вирусология. Вирус, заражающий гипертермофила, инкапсидирует ДНК А-формы». Наука . 348 (6237): 914–7. дои : 10.1126/science.aaa4181. ПМК 5512286 . ПМИД  25999507. 
  28. ↑ Хепойоки Дж., Хетцель У., Параскевопулу С., Дростен С., Харрах Б., Зербини М., Кунин Е.В., Крупович М., Доля В., Кун Дж.Х. (6 декабря 2020 г.). «Создать одно новое царство (Рибозивирия), включающее одно новое семейство (Kolmioviridae), включая род Deltavirus и семь новых родов, всего 15 видов» (docx) . Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV) . Проверено 27 мая 2021 г.
  29. ^ abc Исполнительный комитет Международного комитета по таксономии вирусов (май 2020 г.). «Новая сфера таксономии вирусов: разделение виросферы на 15 иерархических рангов». Нат Микробиол . 5 (5): 668–674. дои : 10.1038/s41564-020-0709-x. ПМК 7186216 . ПМИД  32341570. 
  30. ^ abcd Крупович М., Доля В.В., Кунин Е.В. (14 июля 2020 г.). «LUCA и его комплекс виром» (PDF) . Nat Rev Микробиол . 18 (11): 661–670. дои : 10.1038/s41579-020-0408-x. PMID  32665595. S2CID  220516514 . Проверено 16 августа 2020 г. .
  31. ^ abc Крупович М, Кунин Е.В. (21 марта 2017 г.). «Множественное происхождение белков вирусного капсида от клеточных предков». Proc Natl Acad Sci США . 114 (12): Е2401–Е2410. Бибкод : 2017PNAS..114E2401K. дои : 10.1073/pnas.1621061114 . ПМЦ 5373398 . ПМИД  28265094. 
  32. ↑ Казлаускас Д., Варшани А., Кунин Е.В., Крупович М. (31 июля 2019 г.). «Множественное происхождение прокариотических и эукариотических одноцепочечных ДНК-вирусов из бактериальных и архейных плазмид». Нат Коммун . 10 (1): 3425. Бибкод : 2019NatCo..10.3425K. дои : 10.1038/s41467-019-11433-0. ПМК 6668415 . ПМИД  31366885. 
  33. ^ Заид А.А. и др. (8 апреля 2022 г.). «Загадочные и многочисленные морские вирусы в эволюционном происхождении РНК-вирома Земли». Наука . 376 (6589): 156–162. Бибкод : 2022Sci...376..156Z. doi : 10.1126/science.abm5847. PMID  35389782. S2CID  248025736.
  34. ^ Ли Б.Д., Кунин Е.В. (12 января 2022 г.). «Вироиды и вироидоподобные кольцевые РНК: происходят ли они от первичных репликаторов?». Жизнь . 12 (1): 103. Бибкод : 2022Life...12..103L. дои : 10.3390/life12010103 . ISSN  2075-1729. ПМЦ 8781251 . ПМИД  35054497. 
  35. ↑ Крупович М., Макарова К.С., Кунин Е.В. (1 февраля 2022 г.). «Клеточные гомологи основных белков капсида с двойным желеобразным рулетом проясняют происхождение древнего вирусного царства». Труды Национальной академии наук . 119 (5). Бибкод : 2022PNAS..11920620K. дои : 10.1073/pnas.2120620119 . ПМЦ 8812541 . ПМИД  35078938. 
  36. ↑ Ву AC, Гайя М, Гульельмини Дж, Да Кунья В, Фортерре П (16 июля 2021 г.). «Филогения модуля морфогенеза вариднавирий: соответствие и несоответствие с Древом жизни и вирусной таксономией». Границы микробиологии . 12 704052: 704052. doi : 10.3389/fmicb.2021.704052 . ПМЦ 8328091 . ПМИД  34349745. 
  37. ↑ Крупвой М., Кунин Е.В. (18 июня 2014 г.). «Эволюция эукариотических одноцепочечных ДНК-вирусов семейства Bidnaviridae из генов четырех других групп самых разных вирусов». Научный представитель . 4 : 5347. Бибкод : 2014NatSR...4E5347K. дои : 10.1038/srep05347. ПМК 4061559 . ПМИД  24939392. 
  38. ^ «История таксономии ICTV: Рибовирия» . Международный комитет по таксономии вирусов . февраль 2019 года . Проверено 13 августа 2020 г. .
  39. ^ «История таксономии ICTV: Дуплоднавирия» . Международный комитет по таксономии вирусов . Март 2020 года . Проверено 13 августа 2020 г. .
  40. ^ «История таксономии ICTV: Моноднавирия» . Международный комитет по таксономии вирусов . Март 2020 года . Проверено 13 августа 2020 г. .
  41. ^ «История таксономии ICTV: Вариднавирия» . Международный комитет по таксономии вирусов . Март 2020 года . Проверено 13 августа 2020 г. .

дальнейшее чтение