Репликация пикорнавирусов. Размножение пикорнавирусов.

Гепатит А — острое инфекционное заболевание печени, вызываемое вирусом гепатита А (англ. HAV). Заражение HAV может приводить к развитию смертельно опасного молниеносного гепатита (острой печеночной недостаточности).

С «болезнью немытых рук» близко знакомы миллионы людей, а вот HAV пока остается одним из самых малоизученных вирусов. Недавно была получена кристаллическая структура этого инфекционного агента. Удивительно, но она оказалась похожей на структуру пикорнаподобных вирусов насекомых.

Возможно, эта информация сможет пролить свет как на происхождение HAV, так и на некоторые его загадочные свойства.

Репликация пикорнавирусов. Размножение пикорнавирусов.

Рисунок 1. Классификация пикорнавирусов.

По данным ВОЗ, в мире ежегодно регистрируется около 1,4 млн случаев заболевания гепатитом А. В основном это удел населения развивающихся стран с неблагополучной санитарной обстановкой и низким уровнем личной гигиены [1]. Но именно в таких странах проживает большинство землян.

Почему же до сих пор возбудитель столь распространенной и опасной инфекции не был досконально изучен? Одна из причин — его необычная структура. Вирус гепатита А относится к семейству Picornaviridae. Пикорнавирусы — маленькие икосаэдрические вирусы, у которых нет внешней оболочки, а геном представлен одноцепочечной РНК.

К пикорнавирусам относятся одни из самых маленьких известных патогенов человека и животных (рис. 1), в том числе такие привычные нам «простудные» вирусы [2].

Репликация пикорнавирусов. Размножение пикорнавирусов.

Рисунок 2. Структура энтеровируса крупного рогатого скота. Белок VP1 обозначен синим цветом, VP2 — зеленым, VP3 — красным и VP4 — желтым. Рисунок из [3].

Все вирусы имеют белковую оболочку, предохраняющую их нуклеиновую кислоту от внешних воздействий — капсид (от лат. capsa — вместилище, ящик). Капсид, в свою очередь, состоит из отдельных одинаковых структурных единиц (белков) — капсомеров.

Капсид пикорнавирусов имеет шарообразную структуру диаметром 30 нм и состоит из 60 копий каждого из четырех структурных белков — VP1, VP2, VP3 и VP4.

Кристаллическая структура пикорнавирусной частицы следующая: белки VP1, VP2 и VP3 состоят из 240–290 аминокислотных остатков; каждый из белков принимает форму восьмицепочечной антипараллельной β-складчатой структуры (так называемая структура «рулет с вареньем» (jelly roll)) (рис. 2).

Эти белки образуют наружную поверхность капсида, толщина которого составляет приблизительно 5 нм. Белок VP4 состоит всего лишь из 70 аминокислотных остатков и лежит поперек внутренней поверхности капсида [3]. В итоге капсид пикорнавирусов приобретает форму икосаэдра, или, другими словами, он обладает икосаэдрической симметрией.

То есть субъединицы вируса расположены в виде правильного икосаэдра вокруг РНК, скрученной в клубок.

Белковые субъединицы (капсомеры) больших икосаэдрических вирусов для сохранения формы сгруппированы в морфологические группы, различимые с помощью электронного микроскопа: это могут быть пентамеры (5 субъединиц) или гексамеры (6 субъединиц), формирующие в капсиде каналы [4, 5].

Структурный белок VP1 образует пентамеры, к которым примыкают белки VP2 и VP3, образующие вершины икосаэдра с трехлучевой симметрией. Между пентамерами и белками VP2 и VP3 образуется углубление, которое называется каньон. В этом каньоне у большинства пикорнавирусов есть так называемый карман — пространство, в которое при упаковке вируса попадает небольшая молекула, обычно некий липид. Этот липид, или «карманный фактор», нужен для того, чтобы стабилизировать капсид вне клетки. Как только вирус связывается с нужным рецептором и попадает в клетку, фактор выходит из кармана, запуская распаковку частицы и делая возможным проникновение РНК в цитоплазму [2].

Сверчок и HAV: связь раскрыта!

Репликация пикорнавирусов. Размножение пикорнавирусов.

Рисунок 3. Поверхность HAV. Синим цветом обозначен белок VP1, зеленым — VP2, красным — VP3. Черными линиями обозначены границы частицы. Рисунок из [6].

Как выяснила группа ученых из Великобритании и Китая, структура вируса гепатита А отличается от таковой других пикорнавирусов [6]. Внешняя поверхность HAV — гладкая, без углублений (рис. 3). Основные белки капсида — VP1, VP2 и VP3 — формируют восемь антипараллельных β-структур и охватывают всю толщину капсида.

В целом, HAV является высокоупорядоченным вирусом, и организация его белковых цепей сходна с таковой других представителей Picornaviridae. Однако ученые нашли несколько отличий. Во-первых, у вируса гепатита А отсутствует типичный для пикорнавирусов «карманный фактор».

Вторая тонкая деталь — небольшое изменение в N-конце белка VP2, а именно — небольшое сгибание на границе пентамеров. Это сгибание усиливает взаимодействие одного пентамера с соседним за счет образования дополнительной цепи на VP2-β-структуре.

В итоге меняется связность субъединицы: смежные протомеры (полипептидные цепи, являющиеся исходной единицей организации структуры белка) одного пентамера сшиты вместе примыкающим пентамером.

Из всех пикорнавирусов такой структурой обладает только вирус гепатита А, однако похожие структуры есть и у пикорнаподобных вирусов насекомых, например, у паралитического вируса сверчка (cricket paralysis virus (CrPV)). Таким образом, некоторые загадочные свойства HAV могут объясняться тем, что этот вирус является связующим звеном между «современными» пикорнавирусами и более «примитивными» предшественниками вирусов насекомых.

Новые факты о HAV

Было обнаружено, что вирусные частицы HAV более устойчивы к физическим и химическим воздействиям, чем частицы других Picornaviridae [6]. Они остаются стабильными при температуре до 80 °С и значениях pH около 2.

Можно было бы предположить, что такая устойчивость вызвана изменениями домена VP2 на границе пентамеров, что описывалось выше. Однако, стабильность паралитического вируса сверчка, организованного подобно HAV, ничем не отличается от таковой прочих пикорнавирусов.

Дальнейшие исследования показали, что устойчивости частицы HAV способствует состыковка небольших аминокислотных остатков и тирозиновых боковых цепей, прижатых вокруг оси двойной симметрии.

Репликация пикорнавирусов. Размножение пикорнавирусов.

Рисунок 4. Вирусный бадинг на примере вируса иммунодефицита человека (ВИЧ).

a — накопление вирусных белков в клетке приводит к «выпячиванию» вируса наружу; b — работа ESCRT приводит к сужению в основании мембранного выступа, что вызывает образование вирусной частицы, содержащей пузырек; c — «почка» отщепляется, оставляя свободным внеклеточный вирион. Фотография предоставлена доктором Matthew Gonda для Wikimedia.

Также HAV отличается от других пикорнавирусов (в частности, энтеровирусов) и механизмом проникновения в клетку-хозяина. Энтеровирусы передают свой геном через поры в мембране эндосомы, формируемые амфипатической (включающей участки с противоположными — гидрофильными и гидрофобными — свойствами) N-концевой спиралью VP1 и белком VP4.

Процесс инфицирования состоит из двух шагов: проникновения вирусной частицы и высвобождения ее генома. Первый шаг для HAV хорошо изучен: вирус без изменений попадает в клетку путем трансцитоза (что как раз-таки свойственно пикорнаподобным вирусам насекомых), тогда как второй шаг — высвобождение РНК-генома — остается неясным.

Возможно, для разборки вирусной частицы требуются специфические факторы инфицируемой клетки-хозяина. Недавние исследования показали, что HAV содержит тандем мотивов YPX3L, которые связывают ALIX-компонент ESCRT-пути [7]. То есть вирус способен привлекать ESCRT-комплекс, обычно служащий для облегчения высвобождения частиц оболочечных вирусов путем экзоцитоза.

ESCRT (endosomal sorting complex required for transport) — совокупность белков, необходимых для мембранных перестроек при формировании выпячиваний и впячиваний.

Работая вместе с другими вспомогательными белками, ESCRT включает режим ремоделирования (изменения) мембраны, что приводит к ее изгибанию, отделению от цитоплазмы и дальнейшему «перерезанию» шейки выпячивания. Таким образом происходит выход вируса, или вирусный бадинг (англ. budding — почкование) (рис. 4).

ESCRT играет важную роль в ряде клеточных процессов, таких как биогенез мультивезикулярных тел, отделение клеток и попадание вирусов в клетку. Чтобы помочь вирусу гепатита А проникнуть в клетку, белок ALIX связывает и рекрутирует ESCRT-III, компоненты которого участвуют в основных процессах ремоделирования мембраны.

HAV — переходная эволюционная форма

Репликация пикорнавирусов. Размножение пикорнавирусов.

Рисунок 5. Филогения. a — дендрограмма представителей пикорнавирусов и крипавирусов: EV71 — энтеровирус 71, 1BEV — энтеровирус крупного рогатого скота, 4HRV — человеческий риновирус 14, 1HXS — полиовирус 1 типа, 1COV — вирус Коксаки B3, 1TME — вирус Тейлера, 2MEV — вирус менго, 3CJI — Seneca valley virus, 1ZBA — вирус ящура A10, 2WFF — вирус конского ринита А, 3NAP — вирус клопов Triatoma и 1B35 — вирус CrPV, паралитический вирус сверчка; b — суперпозиция (наложение) белков VP1 (синий), VP2 (зеленый) и VP3 (красный) вируса гепатита А. Рисунок из [6].

Таким образом, можно сделать вывод, что HAV обладает тонкими, но глубокими структурными различиями с другими пикорнавирусами. Филогенетический анализ показывает, что HAV связан как с классическими пикорнавирусами, так и с пикорнаподобными вирусами насекомых (рис. 5а). Кроме того, замена N-концевого домена в белке VP2 повышает уровень его гомологии с белками VP1 и VP3 (рис. 5b).

Это подтверждает идею о том, что HAV сохранил структурные и функциональные особенности первичных пикорнавирусов, которые были родственны пикорнаподобным вирусам насекомых.

Та же замена в белке VP2 позволила вирусу гепатита А приобрести эффективные механизмы внедрения своего генома в клетку, что стимулировало взрывное появление разнообразных форм современных пикорнавирусов млекопитающих.

Полученные знания о кристаллической структуре и происхождении HAV раскрывают широкие перспективы в борьбе с этим вирусом. Например, можно синтезировать препараты, направленные на разрушение структуры вируса.

Или, зная, что HAV, как и его предки, попадает в клетки путем трансцитоза, пытаться блокировать этот процесс. Можно сделать лекарства, направленные на разрушение комплекса HAV-ESCRT, и таким образом предотвращать активную репликацию вируса в клетках.

Думаю, что исследования в этой области не заставят себя ждать, и скоро мы узнаем о появлении на рынке новых препаратов, способных эффективно бороться с вирусом гепатита А.

  1. «Гепатит А». (2014). Сайт ВОЗ. Информационный бюллетень N°328;
  2. Залезть в карман к простуде;
  3. Ферменты лишают донорскую кровь групповой специфичности;
  4. Вирусы-платформы: яд во благо;
  5. «Огуречная» мечта;
  6. Wang X., Ren J., Gao Q., Hu Z., Sun Y., Li X., Rowlands D.J., Yin W., Wang J., Stuart D.I., Rao Z., Fry E.E. (2015). Hepatitis A virus and the origins of picornaviruses. Nature. 517, 85–88;;
  7. Feng Z., Hensley L., McKnight K.L., Hu F., Madden V., Ping L. et al. (2013). A pathogenic picornavirus acquires a nenvelope by hijacking cellular membranes. Nature. 496, 367–371..

Как вирусы подавляют защитные механизмы клетки

Репликация пикорнавирусов. Размножение пикорнавирусов.

В ходе эволюционной «гонки вооружений» организмы вырабатывают средства защиты от вирусов, а вирусы совершенствуют способы преодоления этих защитных механизмов. Пикорнавирусы — одна из групп РНК-содержащих вирусов — используют одновременно четыре способа подавления сопротивляемости зараженных клеток, однако полностью отключить защитные механизмы им все равно не удается.

В обзорной статье Е. С. Гаврюшиной из Института физико-химической биологии им. Белозерского описаны способы борьбы пикорнавирусов с теми адаптациями, которые млекопитающие выработали для защиты от них. Название «пикорнавирус» (см.

: picornavirus) сложено из слов «pico-» (маленький), «RNA» (РНК) и «virus», то есть «маленький РНК-содержащий вирус».

К этой группе относятся возбудители полиомиелита, ящура, гепатита А, риновирусы (возбудители простуды), энтеровирусы, кардиовирусы и др.

Геном пикорнавирусов представляет собой одноцепочечную молекулу РНК с одной-единственной открытой рамкой считывания — последовательностью нуклеотидов, которая кодирует белок и может сразу, без всяких промежуточных этапов, транслироваться, то есть использоваться в качестве матрицы для синтеза белка.

Читайте также:  Особенности метаболизма кроветворной ткани. Питание костного мозга. Обмен веществ в костном мозге.

Этот единственный «ген» пикорнавирусов кодирует, однако, не один, а сразу 11 разных белков.

Все они синтезируются рибосомами зараженной клетки «в один присест», то есть в виде единой полипептидной цепочки, которая уже в ходе трансляции сама себя режет на 11 частей — функциональных вирусных белков.

Четыре из них (VP1, VP2, VP3, VP4) служат для построения оболочки вирусной частицы (капсида). Остальные семь (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C, 3D) нужны для размножения вирусной РНК и борьбы с защитными системами клетки.

Основной метод воздействия пикорнавирусов на зараженную клетку не отличается тонкостью и изяществом — скорее его можно сравнить с ударом дубиной по голове. Вирус пытается заблокировать важнейшие проявления жизнедеятельности клетки — работу ядерных генов и синтез клеточных белков. Вмешательство осуществляется на трех уровнях:

1) Подавление работы (транскрипции) ядерных генов. «Отвечает» за эту диверсию вирусный белок 3C, который является протеазой, то есть ферментом, разрушающим другие белки.

Одной из мишеней протеазы 3C являются белки TFIID и TFIIC — важнейшие транскрипционные факторы (регуляторы транскрипции), без которых гены, расположенные в ядерных хромосомах, просто не могут быть транскрибированы («прочтены»).

2) Блокировка транспорта матричных РНК из ядра в цитоплазму.

Если в клетке все-таки сохраняется какое-то количество транскрипционных факторов TFIID и TFIIC, и процесс транскрипции в ядре не прекращается полностью, то образовавшиеся в ходе транскрипции матричные РНК должны быть затем доставлены из ядра в цитоплазму, где клетка сможет их использовать для синтеза белка.

Вирус пытается помешать транспортировке РНК, разрушая белки нуклеопорины, входящие в состав комплекса ядерных пор (через эти поры транспортируются молекулы РНК из ядра в цитоплазму). За разрушение нуклеопоринов отвечает тот же самый вирусный белок — протеаза 3C.

3) Подавление синтеза клеточных белков (трансляции).

Ни одно из своих «диверсионных мероприятий» вирус не может (или не хочет?) проводить со стопроцентной эффективностью, поэтому какое-то количество матричных РНК все-таки попадает в цитоплазму, где они могут быть транслированы, то есть использованы рибосомами в качестве матриц для синтеза клеточных белков. Вирус пытается этому воспрепятствовать, разрушая белок eIF4G. Этот белок необходим для инициации (начала) трансляции клеточных мРНК. Расщепление белка eIF4G осуществляет другая вирусная протеаза — 2А. Вирусные белки 2A и 3C также вмешиваются в заключительные этапы трансляции, разрушая совместными усилиями белок PABP. Этот белок необходим для замыкания мРНК в кольцо, благодаря чему рибосома, закончив трансляцию данной молекулы мРНК, может сразу же начать транслировать ее снова.

Возникает вопрос: как же вирус ухитряется транслировать на клеточных рибосомах собственную РНК, если белок eIF4G, необходимый для начала трансляции, уничтожен? Оказывается, в вирусной РНК есть особая последовательность нуклеотидов, которая «обманывает» аппарат трансляции и заставляет рибосомы начать синтез вирусных белков без участия eIF4G. Эта последовательность называется «участком внутренней посадки рибосом» (см.: internal ribosome entry site).

Лишенная возможности нормально синтезировать белки, клетка оказывается беззащитной перед вирусом.

В частности, она не может запустить механизм апоптоза — «программируемой смерти» (самоубийство зараженных клеток — один из основных способов борьбы организма с вирусными инфекциями; бактерии, зараженные вирусами, тоже прибегают к этому крайнему средству, чтобы не заразить других бактерий — своих родичей). Клетка также лишается возможности призвать на помощь иммунную систему при помощи сигнальных белков — цитокинов.

Но вирус заинтересован в подавлении синтеза клеточных белков не только потому, что тем самым он блокирует защитные системы клетки. Может быть, еще более важным является то обстоятельство, что в результате все клеточные рибосомы оказываются в полном распоряжении вируса и могут беспрепятственно использоваться для трансляции вирусной РНК и синтеза вирусных белков.

Подавление работы клеточных генов и синтеза клеточных белков — не единственный способ воздействия вируса на зараженную клетку. Вирус также принимает меры для того, чтобы зараженная клетка не была обнаружена и уничтожена специализированными клетками иммунной системы — цитотоксическими Т-лимфоцитами CD8. Система опознания зараженных клеток Т-лимофцитами работает следующим образом.

Каждая клетка постоянно расщепляет имеющиеся в ней белки на короткие кусочки (пептиды) при помощи специальных молекулярных «машинок» — протеасом. Эти пептиды транспортируются в эндоплазматическую сеть, оттуда — в аппарат Гольджи, и, наконец, попадают на поверхность клетки. В пути они объединяются с белками главного комплекса гистосовместимости класса I (см.: MHC class I ).

Т-лимофциты CD8 постоянно «ощупывают» поверхность клеток своими рецепторами, проверяя, какие пептиды прикреплены к белкам MHC-I, сидящим на поверхности клеток. Если оказывается, что петид незнакомый, «чужой» (например, вирусный, представляющий собой фрагмент вирусного белка), Т-лимфоциты принимают самые жесткие меры.

Чаще всего они просто заставляют клетку покончить с собой (совершить апоптоз).

Чтобы фрагменты вирусных белков не попали на поверхность клетки и не навлекли на клетку «гнев» Т-лимфоцитов, пикорнавирусы принимают следующие меры.

Во-первых, они блокируют транспорт белков из эндоплазматической сети в аппарат Гольджи. Эту функцию выполняет вирусный белок 3А.

Во-вторых, блокируется транспорт белков от аппарата Гольджи к поверхности клетки. За это отвечает вирусный белок 2B.

В целом можно заметить, что вирус обращается с клеткой очень грубо, его воздействие на клеточные системы транскрипции, трансляции и транспорта отличается отсутствием избирательности. Именно в этом и кроется слабость вируса.

Блокировка синтеза всех клеточных белков, а также их транспорта из цитоплазмы на поверхность клетки, приводит к тому, что белки MHC-I вообще перестают попадать на клеточную мембрану.

Т-лимофциты CD8 не придают этому значения — для них главное, чтобы на поверхности не было чужих пептидов, прикрепленных к белкам MHC-I.

Но есть и другой класс лимфоцитов — NK («нормальные киллеры»), для которых само отсутствие белков MHC-I на поверхности клеток является сигналом тревоги. Поэтому зараженная клетка, «спасенная» вирусом от лимфоцитов CD8, всё равно в конце концов уничтожается NK-лимфоцитами.

Очевидно, мы видим здесь типичный результат эволюционной «гонки вооружений» между вирусами и их жертвами — млекопитающими.

Теоретически, такая гонка вооружений может продолжаться неопределенно долго (хотя в некоторых случаях одна из сторон может добиться «окончательной победы», и это не обязательно приводит к полному вымиранию побежденной стороны; см. об этом в книге Р. Докинза «Расширенный фенотип», глава 4).

В случае с пикорнавирусами, очевидно, «гонка вооружений» еще не закончена, поэтому мы видим весьма сложные и эффективные средства борьбы с обеих сторон, но при этом уязвимые места сохраняются как у вирусов, так и у их жертв.

См. также:
Расшифрованы геномы всех известных риновирусов — возбудителей простуды, «Элементы», 7.04.09

пикорнавирусы

Picornaviridae — семейство вирусов ,заражающих животных . Они содержат положительный геном одноцепочечной РНК и поэтому включены вгруппу IV Балтиморской классификации . Геном РНК необычен тем, что имеет белок на 5'-конце , который используется РНК-полимеразой в качестве инициатора транскрипции .

Название происходит от «пико», что означает «маленький», при этом «пикорнавирус» буквально означает «маленькие РНК-вирусы». Они представляют собой капсид , лишенный вирусной оболочки и структурно определяемыйикосаэдрическая симметрия , размер от 22 до 30 нм ; и сборкой зрелых вирионов в цитоплазме в качестве клеточного компартмента .

[ 1 ]

Пикорнавирусы включают важные патогены человека и животных. [ 2 ] Болезни, которые он вызывает, разнообразны, такие как простуда , полиомиелит и хронические инфекции у крупного рогатого скота. Двумя основными категориями являются энтеровирусы и риновирусы .

Энтеровирусы поражают кишечный тракт, тогда как риновирусы в первую очередь поражают нос и горло.

Первые размножаются при 37°C, а вторые лучше всего растут при 33°C, так как это более низкая температура носа.

Энтеровирусы стабильны в кислых условиях и, таким образом, способны выживать при воздействии желудочного сока. Напротив, риновирусы неустойчивы к кислоте и по этой причине ограничены носом и горлом.

Структура

Капсид представляет собой массив из 60 протомеров в плотно упакованной икосаэдрической структуре. Каждый протомер состоит из 4 полипептидов , называемых VP (вирусные белки) 1, 2, 3 и 4.

Все эти полипептиды VP происходят из протомера, называемого VP0, который делится, образуя различные компоненты капсида.

Икосаэдрическая структура имеет число триангуляции 3, поскольку каждый из 60 треугольников, составляющих капсид, состоит из 3 маленьких треугольников с субъединицей в углу.

В зависимости от типа и степени обезвоживания вирусной частицы ее диаметр составляет около 27-30 нм. Вирусный геном имеет длину около 2500 нм, поэтому мы можем заключить, что он должен быть идеально упакован внутри капсида вместе с такими веществами, как ионы натрия, для того, чтобы аннулировать отрицательные заряды РНК, вызванные фосфатными группами. Заболевания, вызывающие краснуху

геном

Пикорнавирусы содержат одну цепь РНК с положительным смыслом длиной от 7,2 до 9,0 т.п.н.

Как и большинство РНК-геномов с положительным смыслом, генетический материал сам по себе является инфекционным, хотя и гораздо менее вирулентным, чем если бы он содержался внутри вирусной частицы. Геном по смыслу похож на мРНК млекопитающих , читается от 5' -конца к 3'- концу .

Как и у них, у него есть поли-А -хвост на 3'-конце. Однако, в отличие от мРНК млекопитающих, пикорнавирусы не имеют кэпа на 5'-конце, а имеют кодируемый вирусом белок, называемый VPg.

На обоих концах генома пикорнавируса есть нетранслируемая область ( UTR ). 5'-UTR больше, около 600-1200 нуклеотидов в длину, по сравнению с 3'-UTR, которая составляет около 50-100.

Считается, что 5'-UTR играет важную роль в трансляции, а 3'-в синтезе отрицательной цепи. Однако 5'-конец также может играть роль в вирулентности вируса.

Читайте также:  Исследование мокроты при легочной патологии. Микроскопия мокроты.

Остальная часть генома кодирует структурные белки на 5'-конце и неструктурные белки на 3'-конце в виде одного полипротеина.

Одношаговые эксперименты с кривой роста позволили ученым детально изучить репликацию пикорнавирусов. Полная репликация происходит в цитоплазме клетки-хозяина, и инфекция может возникать даже в клетках, не содержащих ядра (безъядерные клетки), и в клетках, обработанных актиномицином D (этот антибиотик ингибирует репликацию вируса, если она происходит в ядре хозяина). .

Репликация

Вирусная частица связывается с рецепторами на поверхности клетки. Это вызывает конформационные изменения белков вирусного капсида и высвобождение миристиновой кислоты. Эти кислоты образуют поры в клеточной мембране, через которые вводится РНК.

Оказавшись внутри клетки, РНК высвобождается из оболочки, и положительная цепь реплицируется через промежуточный двухцепочечный РНК, который образуется с использованием вирусной RDRP (РНК-зависимой РНК-полимеразы).

Трансляция рибосомами клетки-хозяина не инициируется кепкой 5'G, как обычно, а инициируется IRES (внутренняя точка входа рибосомы).

Жизненный цикл вируса очень быстрый: весь процесс репликации завершается в среднем за 8 часов. Однако уже через 30 минут после первичного заражения синтез клеточного белка снижается почти до нуля, то есть «выключается».

В следующие 1-2 часа происходит потеря маргинации и гомогенности хроматина в ядре, прежде чем начинают синтезироваться вирусные белки и возле ядра появляется вакуоль, которая постепенно начинает распространяться по мере того, как инфекция достигает примерно 3 часов.

По истечении этого времени плазматическая мембрана клетки становится проницаемой, и в течение 4-6 часов происходит сборка вирусных частиц, иногда их можно увидеть в цитоплазме. Примерно через 8 часов клетка фактически мертва и лизируется с высвобождением вирусных частиц.

Пол

Описаны следующие роды:

  • Ааливирус
  • аилуривирус
  • Ампивирус
  • анативирус
  • афтовирус
  • аквамавирус
  • авигепатовирус
  • Авизивирус
  • боозепивирус
  • Бопивирус
  • Кардиовирус
  • Козавирус
  • Крахеливирус
  • крохивирус
  • Диципивирус
  • Вирус пропитан
  • энтеровирус
  • Эрбовирус
  • Галливирус
  • Грухеливирус
  • Грузопивирус
  • Харкавирус
  • Гемипивирус
  • Гепатовирус
  • гуннивирус
  • Кобувирус
  • кунзагивирус
  • Лимнипивирус
  • Ливупивирус
  • Людопивирус
  • малагасийский вирус
  • Мегривирус
  • мишивирус
  • Мозавирус
  • Вирус
  • Мирропивирус
  • Оривирус
  • Осцивирус
  • Парабовирус
  • пареховирус
  • Пассивирус
  • Пассеривирус
  • Поэцивирус
  • Потамипивирус
  • Rabovirus
  • Рафивирус
  • Зеленый вирус
  • Rosavirus
  • Сакобувирус
  • саливирус
  • Сапеловирус
  • Сенекавирус
  • Шанбавирус
  • сицинивирус
  • Симапивирус
  • Тешовирус
  • Торхивирус
  • Тотторивирус
  • Тремовирус
  • тропивирус

Разновидность

Некоторые виды семейства показаны в следующей таблице:

Пикорнавирусы.   Роды, виды и серотипы

Пол

Виды (* = типовые виды )

серотипы

Энтеровирус (ЭВ) Энтеровирус крупного рогатого скота (BEV) БЭВ-1, БЭВ-2
Энтеровирус человека А 17 серотипов, включая вирус Коксаки А и энтеровирусы .
Энтеровирус человека В 56 серотипов, включая энтеровирусы, вирус Коксаки В , эховирус и вирус везикулярной болезни свиней.
Энтеровирус человека C 13 серотипов, включая энтеровирусы и вирус Коксаки А1
Энтеровирус человека D ЭВ-68, ЭВ-70, ЭВ-94
Полиовирус (ПВ) * ПВ-1 (цепа Махони), ПВ-2 (цепа Лансинг), ПВ-3 (П3/Леон/37)
Энтеровирус свиньи (PEV) A ПЭВ-8
Энтеровирус свиньи B ПЭВ-9, ПЭВ-10
Энтеровирус А дель Симио СЭВ-А1
Риновирус Риновирус человека А * 74 серотипа
Риновирус человека В 25 серотипов
Гепатовирус Вирус гепатита А * Вирус гепатита А человека, вирус гепатита А обезьян
вирус птичьего энцефаломиелита
Кардиовирус Вирус энцефаломиокардита * Вирус Колумбия SK, вирус Мауса Эльберфельда, менговирус
Тейловирус вирус Тейлера мышиного энцефаломиелита, вирус вилюйского энцефаломиелита человека, вирус крысиного энцефаломиелита
афтовирус Вирус ящура [ 3 ]​ *
Вирус ринита лошадей А (ERAV)
пареховирус Пареховирус человека (HPEV) * ВПэВ-1, ВПэВ-2, ВПэВ-3
Вирус Юнган пареховирус грызунов
Эрбовирус Вирус ринита лошадей В (ERBV) * ЭРБВ-1, ЭРБВ-2
Кобувирус Вирус Аичи *
бычий кобувирус
Тешовирус Тешовирус свиной *
Тремовирус Вирус птичьего энцефаломиелита *
Источники

  • Пикорнавирусы . Медицинские предметные рубрики (MeSH) . Национальная медицинская библиотека . Проверено 3 сентября 2007 г. 
  • Пикорнавирусы . Институт здоровья животных . Проверено 3 сентября 2007 г. 
  • Бюхен-Осмонд, К., изд. (2006). «ICTVdB — Универсальная база данных вирусов, версия 4» . Колумбийский университет, Нью-Йорк, США. 
  • Кан, Синтия М .; Лайн, Скотт, ред. (08.02.2005), «Энтеровирусный энцефаломиелит свиней» , Ветеринарное руководство Merck (9-е издание), Merck & Co., ISBN 0-911910-50-6  .

использованная литература

  1. ^ Прескотт, LM (199). Микробиология . McGraw-Hill Interamericana de España, SAU ISBN 84-486-0261-7 . 
  2. ↑ Меттенлейтер Т.С. и Собрино Ф. (редакторы). (2008). Вирусы животных: молекулярная биология . Кэйстер Академик Пресс. ISBN 978-1-904455-22-6 . 
  3. ↑ Мартинес-Салас и др. (2008). «Вирус ящура» . Вирусы животных: молекулярная биология . Кэйстер Академик Пресс. ISBN 978-1-904455-22-6 . 
  • Пикорнавирусы — описание, репликация, болезни
  • Пикорнавирусы в браузере таксономии NCBI
  • Классификация пикорнавирусов Международным комитетом по таксономии вирусов
  • Вирусы животных

ПОИСК

    Размножению некоторых пикорнавирусов животных (вирусов полиомиелита, энцефаломиокардита, ящура), а также бактериофагов класса f2 уделялось очень много внимания. Хуже обстоит дело с изучением размножения вирусов растений.

Объясняется это тем, что работа с растительной тканью сопряжена со многими неудобствами технического характера, да к тому же трудно получить равномерно инфицированный материал [46, 413]. Однако нет оснований ожидать, что репликация вирусов растений принципиально отличается от репликации сходных вирусов бактерий и животных. [c.

237]     Изучение топографии репликации пикорнавирусов в животных клетках показало, что транскрипция, трансляция и созревание происходят в цитоплазме [81], хотя и не обязательно на поверхности цитоплазматических мембран [361]. В противоположность этому РНК ряда вирусов растений реплицируется в ядре, преимущественно в ядрышке.

Синтез же белка и сборка вируса происходят в цитоплазме, вероятно на поверхности мембран [68, 4191 [c.250]

    Пикорнавирусы и их репликация 195 Таблица 18.3. Свойства РНК некоторых пикорнавирусов [c.195]

    Начальные этапы размножения пикорнавирусов нелегко исследовать по двум причинам. Во-первых, доля вирусных частиц, которым удается успешно вызвать заражение, невелика, обычно менее 1 % от количества внесенного вируса.

Во-вторых, незначительные количества синтезируемого вирусного материала маскируются интенсивным метаболизмом макромолекул все еще полноценной клетки-хозяина.

Поскольку зараженные клетки не содержат всех компонентов, необходимых для репликации вируса, предполагают, что первая задача вируса заключается в трансляции своего генома и в наработке белков, необходимых для репликации его РНК- [c.229]

    Длина такой рекомбинационной карты (примерно 1,27о для полиовируса [53] и 3% для афтовируса [197]) указывает на то, что по крайней мере от 1 до 3% новосинтезированной вирусной РНК является рекомбинантной.

С другой стороны, частота ошибок при репликации РНК по оценкам составляет 10 на одно основание [133]. Для РНК, сходной по размеру с РНК пикорнавирусов, это соответствует примерно одной ошибке на геном.

Эти соображения указывают на то, что рекомбинация у пикорнавирусов происходит с весьма высокой частотой, примерно 1 % от частоты замен оснований. [c.198]

    Пикорнавирусы и их репликация 201 Таблица 18.4. Физические свойства полиовириона [c.201]

Смотреть страницы где упоминается термин Пикорнавирусы репликация: [c.305]    [c.190]    [c.191]    [c.193]    [c.197]    [c.199]    [c.203]    [c.205]    [c.207]    [c.209]    [c.211]    [c.213]    [c.215]    [c.217]    [c.219]    [c.221]    [c.223]    [c.225]    [c.227]    [c.229]    [c.231]    [c.233]    [c.235]    [c.237]    [c.239]    [c.241]    [c.243]    [c.245]    [c.247]    [c.249]    [c.251]    [c.253]    [c.255]   
Химия и биология вирусов (1972) — [ c.236 , c.250 ]

© 2022 chem21.info Реклама на сайте

Пикорнавирусы | это… Что такое Пикорнавирусы?

Пикорнави́русы (лат.

 Picornaviridae, от pico — маленький и rna — РНК) — семейство, объединяющее маленькие икосаэдрические вирусы высших позвоночных, содержащих одноцепочечную геномную РНК положительной полярности (то есть той же полярности, что и мРНК).

Размер капсида составляет около 27—30 нм, размер генома — около 7—8 тысяч оснований. Размножение пикорнавирусов происходит в цитоплазме зараженной клетки. К пикорнавирусам относятся возбудители таких заболеваний как полиомиелит, ринит, ящур, гепатит А и др.

Состав семейства

На основании плотности частиц, нуклеотидного состава РНК и стабильности вирусов при разных рН семейство разделено на 6 родов:

Строение генома

Общая схема строения геномной РНК (A) и процессинга полипротеина пикорнавирусов (B).

Геномная РНК пикорнавирусов содержит в большинстве случаев одну открытую рамку считывания под контролем IRES — участка внутренней посадки рибосомы. Трансляция вирусной РНК приводит к образованию гигантского белка-предшественника, который еще до завершения синтеза нарезается вирусными протеазами, с образованием зрелых вирусных белков. К 5' — концу вирусной РНК ковалентно прикреплен маленький белок — VPg (от англ. viral protein genome linked, вирусный белок, соединенный с геномом). 3' — конец полиаденилирован (содержит несколько десятков остатков аденина, подобно клеточным мРНК). На 5' и 3' — концах вирусной РНК располагаются так называемые цис-репликативные элементы (OriL и OriR, соответственно — от англ. origin — начало, Left — левый, Right — правый) — последовательности, необходимые для репликации генома.

Белки пикорнавирусов

Геном пикорнавирусов кодирует около десятка белков обеспечивающих репликацию вирусной РНК, перепрограммирование клетки, сборку зрелых вирионов.

Кодирующую область генома довольно условно делят на три участка: P1 — кодирует структурные белки VP1, VP2, VP3, VP4, из которых строится вирусная частица.

P2 и P3 — кодируют белки, необходимые для перепрограммирования клетки и репликации:

  • 2А — негомологичен у представителей разных родов пикорнавирусов. Например, у афто- и кардиовирусов — это пептид, который вызывает ко-трансляционный разрыв в синтезируемой белковой цепи полипротеина, а у энтеро- и риновирусов — сериновая протеаза.
  • 2B и 3A — небольшие гидрофобные белки, принимающие участие в вызываемом пикорнавирусами изменении мембран клетки.
  • 2С — этот белок имеет гомологию с хеликазами, входит в состав пикорнавирусного репликативного комплекса.
  • 3B — это VPg, белок прикрепляющийся к 5'-концу вирусной РНК.
  • 3С — цистеиновая протеаза, разрезающая полипротеин.[3]
  • 3D — РНК-полимераза, белок синтезирующий вирусную РНК.
  • L — лидерный белок также негомологичен у представителей разных родов, у ряда пикорнавирусов отсутствует. У афтовирусов он является протеазой, отщепляющей себя от полипротеина, у кардио- и тешовирусов лишен энзиматической активности.
Читайте также:  Аугментин таблетки 250 мг, 500 мг, 875 мг, суспензия 200 мг и 400 мг, уколы - инструкция по применению

Литература

  • Semler, B. L., and E. Wimmer. 2002. Molecular Biology of Picornaviruses. American Society for Microbiology, Washington, D.C.

Примечания

Пикорнавирусные инфекции

Общая характеристика представителей семейства Picornaviridae

Семейство пикорнавирусов (от англ. pico — маленький, rna — рибонуклеиновая кислота) — большая группа вирусов, поражающая позвоночных. Пикорнавирусы животных представляют собой большое семейство РНК-содержащих вирусов. Длина РНК составляет примерно 8000 н.

Вирионы пикорнавирусов представляют собой лишенные суперкапсидной оболочки частицы кубической симметрии диаметром 22—30 нм. Капсид состоит из 60 структурных единиц. Липидов и углеводов в составе вирионов не обнаружено. Мол. м. вирионов 8—9 МД, плавучая плотность в CsCl 1,33—1,45 г/см3, коэффициент седиментации 140—165S. Вирионы устойчивы к жирорастворителям и неионным детергентам.

Геном пикорнавирусов представлен односпиральной линейной плюс-РНК смол. м. 2,4—2,7 МД. На З'-конце геномной РНК имеется поли-А последовательность различной длины, а 5'-конец блокирован ковалентно связанным белком VPg (2,4 кД). РНК пикорнавирусов обладает инфекционностью.

В вирионах пикорнавирусов обнаружены 4 полипептида, которые обозначены как VP1, VP2, VP3 и VP4 в порядке уменьшения мол. м. В вирион входит по 60 молекул каждого полипептида и 1—2 молекулы полипептида VP0 — предшественника полипептидов VP2 и VP4.

Антитела к синтетическим пептидам использованы для изучения изменений кон-формации во время расщепления полипротеина, порождающего 4 структурных белка пикорнавирусов. Первичный продукт трансляции с мол. м. 97 кД расщепляется с образованием фрагмента 63 кД, который по характеристикам сворачивания значительно отличается от продукта трансляции и продуктов расщепления.

Показано, что про-теолитический процессинг даже на расстоянии 520 остатков от эпитопов вызывают сильные конформационные изменения, делающие эти эпитопы неузнаваемыми. Размножение пикорнавирусов происходит в цитоплазме клеток.

Вирионная РНК транслируется непрерывно с образованием гигантского полипептида (240—250 кД), который подвергается последовательному расщеплению до функционально активных структурных и неструктурных белков. После трансляции вирионная РНК служит матрицей для образования минус-РНК, последняя в свою очередь служит матрицей для синтеза плюс-PHJC.

Сборка вирионов происходит в цитоплазме клетки в несколько этапов. В процессе морфогенеза образуются различные морфологические структуры с последовательно возрастающими коэффициентами седиментации. Репликация генома пикорнавирусов сопровождается большим числом мутаций, близким к пределу, обеспечивающему сохранение жизнеспособности вируса.

Поэтому любая популяция вируса содержит огромное разнообразие геномных вариантов, представляя собой так называемый «квазивид». Вариации генома включают также и ковалентные перестройки — делеции, рекомбинации, возникающие по репликативным и нерепликатив-ным механизмам, природа которых еще слабо изучена.

В ходе эволюции вируса фиксируется лишь незначительная часть генерируемого разнообразия. В основе этой фиксации лежат два принципиально различных способа отбора: по фенотипическим свойствам (позитивная и негативная селекция) и независимо от них (случайный выбор нерепрезентативных вариантов из гетерогенной популяции).

При естественной эволюции пикорнавирусув вклад второго из этих способов количественно преобладает, и большинство фиксируемых мутаций, по-видимому, фенотипически нейтральны. Для понимания эволюционных механизмов важно знать «биологическую цену» тех или иных генетических изменений.

В последнее время намечаются новые подходы к решению этой задачи.

Семейство Picornaviridae состоит из пяти родов: Enterovirus, Hepatovirus, Cardiovirus, Rhinovirus, Aphthovirus.

Род Enterovirus (от греч.

enteron — кишечник) включает полиовирусы человека типов 1 (прототипный вирус), 2 и 3, вирусы Коксаки А1—А22, А24 (А23 — вирус ЕС-Н09), Коксаки В1—В6, вирусы ECHO (enteric cytopatogenic human orphans — кишечные цитопатогенные вирусы-сироты человека) 1—9, (ЕСНО10 — реовирус типа 1), 11—27 (ЕСН028 — риновирус человека типа 1А), 29—34, энтеровирусы человека 68—71, полиовирус мышей (вирус энцефаломиелита мышей Тейлора), вилюйский вирус, энтеровирусы обезьян 1 — 18, свиней 1—11, КРС 1—7. Вирус ВВС имеет очень близкое родство с вирусами Коксаки В5.

Энтеровирусы устойчивы в кислой среде (рН 3,0), плавучая плотность их в CsCl составляет 1,30—1,34 г/см3. Очень небольшая часть вирионов (около 1 %) имеет высокую плавучую плотность (1,43 г/см3).

Энтеровирусы являются этиологическими агентами желудочно-кишечных заболеваний, менингитов, энцефаломиелитов, конъюнктивитов и везикулярных поражений.

Широко распространены среди здоровых людей и животных.

https://www.youtube.com/watch?v=jx6yYmB26o8\u0026t=307s

Род Hepatovirus включает вирусы гепатита А человека (прототипный вирус) и обезьян.

Диаметр вирионов составляет 25—27 нм, плавучая плотность в CsCl 1,32—1,34 г/см3, коэффициент седиментации 160S. Гепатовирусы стабильны при рН 3—6 и прогревании при 60 °С в течение 10 мин.

Передаются они, главным образом, фекально-ораль-ным путем и вызывают поражения печени у человека и обезьян.

Род Cardiovirus (от греч. cardio — сердце) включает вирусы энцефаломиокардита (прототипный вирус), Менго, Колумбия SK, энцефаломиелита мышей и ММ. Кар-диовирусы идентичны в РН и рассматриваются как штаммы вируса ЭМК. Кардиови-русы выделены от человека, обезьян, свиней, слонов, енотов, крыс, мангустов, белок, хомячков и мышей.

Диаметр вирионов составляет 24—30 нм, мол. м. 8,3 мД, плавучая плотность в CsCl 1,33—1,34 г/см3, коэффициент седиментации 156S. Кардиовирусы стабильны при рН 3—10, однако инактивируются при рН 5—6 в присутствии ионов С11- и Вг1-.

Вирионная РНК состоит из 8000 нуклеотидов. Примерно на расстоянии 150 нуклеотидов от 5'-конца расположен участок полицитидиловой кислоты (полиц-последовательность) длиной 80—150 нуклеотидов.

Вызывают у животных поражение сердца, головного и спинного мозга.

Род Rhinovirus (от греч. rhis, rhinos — нос) включает риновирусы человека (более 100 серотипов) и КРС (2 серотипа). Типичным представителем рода — риновирус человека 1А. Риновирусы инактивируются при рН 5,0—6,0, плавучая плотность в CsCl 1,38—1,42 г/см3.

Вызывают поражение верхних дыхательных путей, распространяются аэрогенно. Род Aphthovirus (от греч. aphtha — везикулы во рту) включает вирусы ящура типов О (прототипный вирус), А, С, SAT1, SAT2, SAT3 и Азия1. Афитовирусы инактивируется при рН 5—6, плавучая плотность в CsCI 1,43—1,45 г/см3. Длина вирионной РНК около 8450 нуклеотидов.

Примерно на расстоянии 400 нуклеотидов от 5'-конца РНК имеется участок полицитидиловой кислоты длиной 100—170 нуклеотидов. На З'-кон-цевой части генома расположены тандемно три гена, кодирующие три белка Vpg.

Аф-товирусы вызывают поражение слизистой оболочки ротовой полости и бесшерстных участков кожи головы, вымени, венчика и области межкопытной щели у парнокопытных животных.

В состав семейства Picornaviridae входят еще риновирусы лошадей типов 1 и 2 , вирус паралича сверчков, вирус С дрозофилы и вирус Gonometa. Они недостаточно изучены и пока не отнесены ни к одному из вышеперечисленных родов.

Следует также отметить, что от насекомых и растений выделено еще около 30 мелких РНК-содержа-щих вирусов, таксономическое положение которых не определено.

У пикорнавирусо-подобного вируса кишечника Plautia stall (BK-Ps) 3-проксимальная открытая рамка считывания (ОРС) капсидного белка (I) не имеет инициирующего кодона АУТ.

С использованием in vitro различных одно — и дицистронных РНК показано, что ОРС капсидного белка транслируется независимо от 5'-ОРС по механизму внутреннего вхождения рибосом. Делеционный, анализ показал, что сайт внутреннего вхождения рибосом IRES имеет длину 250 н. и слегка перекрывается с началом ОРС.

Инициирующим кодоном в ОРС капсидного белка является триплет ЦУУ на самом 5'-конце этой ОРС. Трансляция in vitro моноцистронных РНК, не имеющих 5'-части IRES, показала, что кодон ЦУУ не узнается сканирующими рибосомами. Это позволило предположить, что IRES BK-Ps эффективно направляет инициацию трансляции без стабильного кодон-антикодонового спаривания между инициирующим кодоном и ини-циаторной метионил-тНК.

Эховирусы типов 22 и 23 выделены в шестой род Parechovirus в семействе пикорнавирусов и названы параэховирусами (ПЭВ) типов 1 и 2.

Обсуждаются особенности строения 5'-нетранслируемой области, вирусные белки и процессинг полипротеина ПЭВ, генетические взаимоотношения ПЭВ с другими пикорнавирусами, взаимодействия ПЭВ-1 с поверхностью клетки и эпидемиология ПЭВ.

Пара-эховирусы (ПЭВ) были первоначально классифицированы как члены рода Enterovirus семейства пикорнавирусов, но затем выделены в отдельный род, включающий ПЭВ человека типа 1 (ПЭВЧ-1) и ПЭВЧ-2 и примыкающий к ним вирус Люнган (ВЛ), выделенный из грызунов.

Антитела к ПЭВЧ-1 обнаружены более чем у 95 % взрослой популяции людей. ПЭВЧ-1 вызывает преимущественно желудочно-кишечные и респираторные болезни, но иногда приводит к миокардиту и энцефалиту. Заражение ПЭВЧ-2 встречается редко. Пока не установлено, может ли ВЛ заражать людей.

Пикорнаподобные вирусы (ППВ) составляют большую группу патогенов, опасных для животных (полиомиелит), растений (шарка) и насекомых (сакбруд). Они наносят большой вред экономике и общественному здравоохранению.

Генетическая структура ППВ и сходство суперсемейства ППВ с другими дивергентными семействами рассмотрены подробно. На основе анализа RdRp (РНК-зависимой РНК-полимеразы) последовательностей из сообществ морских вирусов выявлено, что плотный ранжированный ряд ППВ существует в океане.

Эти последовательности отличались от таковых известных ППВ и входили в четыре монофилогенетические группы, которые, возможно, составляют два новых семейства.

Один из изолятов является литиче-ским патогеном для Heterosigma akashiwo, токсичным агентом для роста водорослей и отвечает за тяжелые экономические потери в промышленной аквакультуре. Возможно, что ППВ являются важным патогеном морского фитопланктона

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector