Rhabdoviridae - Rhabdoviridae

Rhabdoviridae
DOI 10.5772 54598 image1.jpg
Вирус везикулярного стоматита Индианы (VSV), прототипный рабдовирус
Классификация вирусов е
(без рейтинга):Вирус
Область:Рибовирия
Королевство:Орторнавиры
Тип:Негарнавирикота
Учебный класс:Monjiviricetes
Заказ:Mononegavirales
Семья:Rhabdoviridae
Роды

См. Текст

В Rhabdoviridae семья вирусы с отрицательной цепью РНК в порядке Mononegavirales.[1] Позвоночные (включая млекопитающих и людей), беспозвоночные, а растения служат естественными хозяевами. В настоящее время известно 30 родов.[2][3] Заболевания, связанные с вирусами этого семейства, включают: бешеный энцефалит вызвано вирус бешенства и симптомы гриппа у людей, вызванные везикуловирусы.[3][4] Название происходит от греческого рабды, что означает стержень, относящийся к форме вирусных частиц.

Структура

Отдельные вирусные частицы (вирионы) рабдовирусов состоят из РНК, белка, углеводов и липидов. Они имеют сложную палочковидную или пулевидную форму. Все эти вирусы имеют структурное сходство и были отнесены к одному семейству.[5]

Вирионы имеют ширину около 75 нм и длину 180 нм.[4] Рабдовирусы окутанный и иметь винтовой нуклеокапсиды и их геномы линейны, длиной около 11-15 т.п.н.[3][4] Рабдовирусы несут свой генетический материал в виде отрицательный смысл одноцепочечный РНК. Обычно они несут гены пяти белков: большого белка (L), гликопротеин (ГРАММ), нуклеопротеин (N), фосфопротеин (P) и матричный белок (М).[6] Последовательность этих белковых генов от 3'-конца до 5'-конца в геноме - N – P – M – G – L.[7] Все рабдовирусы кодируют эти пять белков в своих геномах. Помимо этих белков, многие рабдовирусы кодируют один или несколько белков.[8] Первые четыре гена кодируют основные структурные белки, которые участвуют в структуре оболочки вириона.[7]

Матричный белок (М) составляет слой между оболочкой вириона и ядром нуклеокапсида рабдовируса.[8] В дополнение к функциям сборки, морфогенеза и отпочкования вируса, покрытых оболочкой плазматической мембраны хозяина, были обнаружены дополнительные функции, такие как регуляция синтеза РНК, влияющая на баланс продуктов репликации и транскрипции, в результате чего были проведены эксперименты по обратной генетике с вирусом бешенства, член семейства Rhabdoviridae.[9] Большой (L) белок выполняет несколько ферментативных функций в синтезе и процессинге вирусной РНК.[6] Ген L кодирует этот белок L, который содержит несколько доменов. Считается, что помимо синтеза РНК он участвует в кэппировании метила и активности полиаденилирования.[7]

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 протеин-полимеразы. Он связывается с белками N и L. Белок P имеет две независимые связывающие области. Образуя комплексы N-P, он может сохранять белок N в форме, подходящей для специфической инкапсуляции. Белок P вмешивается в врожденную иммунную систему хозяина за счет ингибирования активности фактора регуляции интерферона 3 (IRF3), преобразователя сигнала и активатора транскрипции 1 (STAT1), тем самым устраняя путь клеточного интерферона 1 типа. Кроме того, белок P действует как антагонист против противовирусной функции PML.[10][11]

Рабдовирусы, поражающие позвоночных (особенно млекопитающих и рыб), растения и насекомых, обычно имеют форму пули.[12] Однако в отличие от парамиксовирусы, у рабдовирусов нет гемагглютинирующий и нейраминидаза виды деятельности.[12]

Транскрипция

Транскрипция и репликация вирус везикулярного стоматита геном

Транскриптаза рабдовируса состоит из белков 1 L и 3 P. Компоненты транскриптазы всегда присутствуют в полном вирионе, что позволяет рабдовирусам начать транскрипцию сразу после проникновения.

Транскриптаза рабдовируса движется в направлении от 3 'до 5' по геному, и транскрипция случайным образом заканчивается в конце последовательности белка. Например, если транскрипция заканчивается на конце M-последовательности; лидерная РНК и мРНК N, P и M образуются отдельно друг от друга.

Кроме того, мРНК накапливаются в соответствии с порядком белковых последовательностей в геноме, решая логистическую проблему в клетке. Например, N-белок необходим вирусу в больших количествах, так как он полностью покрывает внешнюю поверхность реплицированных геномов. Поскольку последовательность N-белка расположена в начале генома (3'-конец) после последовательности лидерной РНК, мРНК для N-белка всегда могут продуцироваться и накапливаться в больших количествах при каждом завершении транскрипции. После процессов транскрипции все мРНК блокируются на 5'-конце и полиаденилируются на 3'-конце белком L.

Таким образом, этот механизм транскрипции обеспечивает мРНК в соответствии с потребностями вирусов.[8]:173–184

Перевод

Белки вируса транслируются на свободных рибосомах, но белок G транслируется грубым эндоплазматическим ретикулумом. Это означает, что G-белок имеет сигнальный пептид в стартовых кодах его мРНК. Фосфопротеины (P) и гликопротеины (G) подвергаются посттрансляционной модификации. Тримеры белка P образуются после фосфорилирования под действием киназной активности L-белка. Белок G гликозилирован в грубом эндоплазматическом ретикулуме и комплексе Гольджи.[8]:180

Репликация

Цикл репликации вирус везикулярного стоматита (VSV)

Репликация вируса происходит в цитоплазме. Цикл репликации одинаков для большинства рабдовирусов. Все компоненты, необходимые для ранней транскрипции, и нуклеокапсид высвобождаются в цитоплазму инфицированной клетки после первых шагов связывания, проникновения и удаления оболочки.[7] Проникновение в хозяйскую клетку достигается прикреплением вирусных G гликопротеинов к рецепторам хозяина, что опосредует клатрин-опосредованный эндоцитоз. Репликация следует модели репликации вируса с отрицательной цепной РНК. Транскрипция вируса с отрицательной цепочкой РНК с использованием полимеразного заикания является методом транскрипции. Вирус покидает клетку-хозяина путем почкования и движения вируса по канальцам. Пути передачи - зооноз и укус.[3][4]

Репликация многих рабдовирусов встречается в цитоплазма, хотя несколько вирусов, заражающих растения, реплицируются в ядре.[нужна цитата ] Белок матрикса (М) рабдовируса очень мал (~ 20-25 кДа), однако играет ряд важных ролей во время цикла репликации вируса. Эти белки рабдовирусов составляют основные структурные компоненты вируса, они являются многофункциональными белками и необходимы для созревания вируса и процесса почкования вируса, которые также регулируют баланс синтеза вирусной РНК, переводя синтез от транскрипции к репликации.[13] Для репликации белок L и P должен экспрессироваться, чтобы регулировать транскрипция.[14] Фосфопротеин (P) также играет решающую роль во время репликации, поскольку комплексы N-P, а не только N, необходимы для соответствующей и селективной инкапсидации вирусной РНК. Следовательно, репликация невозможна после заражения, пока первичная транскрипция и трансляция не произведут достаточное количество N-белка.[15]

Электронная микрофотография иллюстрирующий структуру и сборку VSV

Белок L имеет много ферментативных активитов, таких как репликация РНК, кэпирование мРНК, фосфолорилирование белка P. L дает особенность в отношении репликации в цитополазме.[14] Транскрипция дает пять моноцистронных мРНК производится, потому что межгенные последовательности действовать как оба прекращение и промоутер последовательности для смежных гены. Этот тип механизма транскрипции объясняется моделью стоп-старт (транскрипция заикания). Благодаря модели «стоп-старт» производится большое количество структурных белков. Согласно этой модели, ассоциированная с вирусом РНК-полимераза сначала начинает синтез лидерной РНК, а затем пяти мРНК, которые будут продуцировать белки N, P, M, G, L соответственно. После получения лидерной РНК фермент полимераза повторно инициирует транскрипцию вириона на гене N и продолжает его синтез до тех пор, пока не закончит 3'-конец цепи. Затем синтез мРНК Р производится тем же ферментом с новым стартовым синялом. Эти шаги продолжаются до тех пор, пока фермент не дойдет до конца L-гена. Во время процесса транскрипции фермент полимераза может покинуть матрицу в любой момент и затем связываться только на 3'-конце геномной РНК, чтобы снова начать синтез мРНК. Этот процесс приведет к градиенту концентрации количества мРНК в зависимости от ее места и диапазона от 3'-конца. В этих обстоятельствах количество видов мРНК изменяется, и будут продуцироваться белки N> P> M> G> L.[16] Во время синтеза мРНК обрабатываются для введения Крышка 5 футов и 3 ’полиаденилированный хвост к каждой из молекул. Эта структура гомологична клеточным мРНК и, таким образом, может быть переведено по сотовой связи рибосомы производить как структурные, так и неструктурные белки.

Геномный для репликации требуется источник вновь синтезированного N-белка для инкапсидации РНК. Это происходит во время его синтеза и приводит к получению полноразмерного антигеномный копия. Это, в свою очередь, используется для производства геномной РНК с отрицательным смыслом. Для этого процесса требуется вирусная полимераза, но не совсем понятно, как полимераза участвует как в синтезе мРНК, так и в геномной репликации.

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

Классификация

Clades

Эти вирусы делятся на четыре группы в зависимости от гена РНК-полимеразы.[17] Базальная клада выглядит новирхабдовирусы, заражающие рыбу. Циторхабдовирусы и нуклеорхабдовирусы, поражающие растения, являются сестринскими кладами. Лиссавирусы образуют собственную кладу, которая более тесно связана с кладами наземных позвоночных и насекомых, чем с вирусами растений. Остальные вирусы образуют ряд сильно разветвленных клад и заражают членистоногих и наземных позвоночных.

Анализ в 2015 году 99 видов рабдовирусов животных показал, что они попали в 17 таксономических групп, восемь - Лиссавирус, Везикуловирус, Перхабдовирус, Сигмавирус, Эфемеровирус, Тибровирус, Тупавирус и Спрививирус - которые ранее были признаны.[18] На основании своих выводов авторы предложили семь новых таксонов: «Альмендравирус», «Бахиавирус», «Куриовирус», «Хапавирус», «Ледантевирус», «Согравирус» и «Шрипувирус». Семь видов не сгруппировались с остальными, что свидетельствует о необходимости дополнительных таксонов.

Предлагаемые классификации

«Куриовирусы» - группа из четырех вирусов, выделенных от мокрецов (Куликоидес ), москиты (Луцомия ) и комаров (Coqillettidia и Трихопрозопон ), которые были пойманы в лесах Южной Америки и Карибского бассейна. «Бракохабдовирусы» происходят от акроним Бразильские амазонские рабдовирусы Culicoides.[19] Неофициальная супергруппа - «Димархабдовирусы» - относится к родам Эфемеровирус и Везикуловирус.[20] К этому таксону также принадлежит ряд других вирусов, не классифицированных по родам. В эту супергруппу входят роды с видами, которые размножаются как у позвоночных, так и у беспозвоночных-хозяев и имеют биологические циклы, включающие передачу через гематофаги. двукрылые.

Прототипные рабдовирусы

Прототипом и наиболее изученным рабдовирусом является вирус везикулярного стоматита Индиана. Это предпочтительная модельная система для изучения биологии рабдовирусов, и мононегавирусы в целом. В млекопитающее болезнь бешенство вызывается лиссавирусами, несколько из которых были идентифицированы.

Рабдовирусы - важные возбудители болезней животных и растений. Рабдовирусы передаются хозяевам от членистоногих, таких как тли, цикадки, цикадки, мошки, москиты и комары.

В сентябре 2012 года исследователи написали в журнале Патогены PLOS описал новый вид рабдовируса, названный вирусом Нижнего Конго, который был обнаружен в образце крови пациента, пережившего болезнь, напоминающую геморрагическую лихорадку.[17] С момента его открытия не было зарегистрировано ни одного случая BASV, и неясно, был ли BASV действительной причиной болезни пациента.[21]

В 2015 году в образцах крови двух здоровых женщин на юго-западе Нигерии были обнаружены два новых рабдовируса, вирус Экпомы 1 и вирус Экпомы 2. Вирус Экпомы 1 и вирус Экпомы 2, по-видимому, хорошо реплицируются у людей (вирусная нагрузка колеблется от ~ 45 000 до ~ 4,5 миллионов копий РНК / мл плазмы), но не вызывают никаких наблюдаемых симптомов заболевания.[22] Воздействие вируса Экпома 2, по-видимому, широко распространено в некоторых частях Нигерии, где показатели распространенности серотипа близки к 50%.[22]

Таксономия

Выделяют следующие роды:[2]

В дополнение к вышесказанному, существует большое количество рабдо-подобных вирусов (~ 130), которые еще не были официально классифицированы ICTV.[3]

Смотрите также

дальнейшее чтение

  • Роуз Дж. К., Уитт Массачусетс (2001). «Rhabdoviridae: вирусы и их размножение». В Knipe DM, Howley PM (ред.). Вирусология Филда. 1 (4-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. С. 1221–44. ISBN  978-0781718325.
  • Вагнер Р.Р., изд. (1987). Рабдовирусы. Пленум Пресс. ISBN  978-0-306-42453-3.

Рекомендации

  1. ^ Уокер П.Дж., Бласделл К.Р., Калишер С.Х., Дицген Р.Г., Кондо Х., Курат Г. и др. (Апрель 2018 г.). "Профиль таксономии вирусов ICTV: Rhabdoviridae". Журнал общей вирусологии. 99 (4): 447–448. Дои:10.1099 / jgv.0.001020. PMID  29465028.
  2. ^ а б «Таксономия вирусов: выпуск 2019 г.». talk.ictvonline.org. Международный комитет по таксономии вирусов. Получено 8 мая 2020.
  3. ^ а б c d е "Интернет-отчет ICTV Rhabdoviridae".
  4. ^ а б c d «Вирусная зона». ExPASy. Получено 15 июн 2015.
  5. ^ Браун, Фред; Вагнер, Роберт Р. (1987). Биология, структура и размножение рабдовирусов растений. Springer США. С. 427–528. ISBN  978-1-4684-7034-5.
  6. ^ а б Огино М., Ито Н., Сугияма М., Огино Т. (май 2016 г.). «Белок вируса бешенства L катализирует кэппирование мРНК с помощью полирибонуклеотидилтрансферазы GDP». Вирусы. 8 (5): 144. Дои:10.3390 / v8050144. ЧВК  4885099. PMID  27213429.
  7. ^ а б c d Assenberg, R .; Delmas, O .; Morin, B .; Graham, S.C .; De Lamballerie, X .; Laubert, C .; Coutard, B .; Grimes, J.M .; Neyts, J .; Owens, R.J .; Брандт, Б. У. (1 августа 2010 г.). «Геномика и исследования структуры / функции белков Rhabdoviridae, участвующих в репликации и транскрипции». Антивирусные исследования. Проект VIZIER: расшифровка мира РНК-вирусов. 87 (2): 149–161. Дои:10.1016 / j.antiviral.2010.02.322. ISSN  0166-3542. PMID  20188763.
  8. ^ а б c d Картер Дж. Б., Сондерс В. А. (2007). Вирусология: принципы и применение. Чичестер, Англия: John Wiley & Sons. ISBN  978-0-470-02386-0. OCLC  124160564.
  9. ^ Финке С., Конзельманн К.К. (ноябрь 2003 г.). «Диссоциация функций белков матрикса вируса бешенства в регуляции синтеза вирусной РНК и сборки вируса». Журнал вирусологии. 77 (22): 12074–12082. Дои:10.1128 / JVI.77.22.12074-12082.2003. ЧВК  254266. PMID  14581544.
  10. ^ Ван Л., Ву Х, Тао Х, Ли Х, Райнер С., Лян Джи, Тан Кью (январь 2013 г.). «Генетическая и эволюционная характеристика RABV из Китая с использованием гена фосфопротеина». Журнал вирусологии. 10 (1): 14. Дои:10.1186 / 1743-422X-10-14. ЧВК  3548735. PMID  23294868.
  11. ^ Окада К., Ито Н, Ямаока С., Масатани Т., Эбихара Х., Гото Х. и др. (Сентябрь 2016 г.). Лайлс Д.С. (ред.). «Роль изоформ фосфопротеинов вируса бешенства в патогенезе». Журнал вирусологии. 90 (18): 8226–37. Дои:10.1128 / JVI.00809-16. ЧВК  5008078. PMID  27384657.
  12. ^ а б Николай Х (2007). Основы молекулярной вирусологии. Англия: Вайли. С. 175–187.
  13. ^ Грэм С.К., Ассенберг Р., Дельмас О., Верма А., Голами А., Талби С. и др. (Декабрь 2008 г.). «Структуры белков матрикса рабдовируса демонстрируют новый способ самоассоциации». Патогены PLOS. 4 (12): e1000251. Дои:10.1371 / journal.ppat.1000251. ЧВК  2603668. PMID  19112510.
  14. ^ а б Ачесон NH (2011). Основы молекулярной вирусологии (2-е изд.). John Wiley & Sons, Inc. ISBN  978-0470900598.
  15. ^ Финке С., Конзельманн К.К. (ноябрь 2003 г.). «Диссоциация функций белков матрикса вируса бешенства в регуляции синтеза вирусной РНК и сборки вируса». Журнал вирусологии. 77 (22): 12074–82. Дои:10.1128 / JVI.77.22.12074-12082.2003. ЧВК  254266. PMID  14581544.
  16. ^ Маклахлан Н.Дж., Дубови Э.Д., ред. (2011). "Rhabdoviridae". Ветеринарная вирусология Феннера. С. 327–41. Дои:10.1016 / B978-0-12-375158-4.00018-3. ISBN  978-0-12-375158-4.
  17. ^ а б 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». Патогены PLOS. 8 (9): e1002924. Дои:10.1371 / journal.ppat.1002924. ЧВК  3460624. PMID  23028323.
  18. ^ Уокер П.Дж., Ферт С., Уайден С.Г., Бласделл К.Р., Гусман Х., Вуд Т.Г. и др. (Февраль 2015 г.). «Эволюция размера и сложности генома у рабдовирусов». Патогены PLOS. 11 (2): e1004664. Дои:10.1371 / journal.ppat.1004664. ЧВК  4334499. PMID  25679389.
  19. ^ Diniz JA, Nunes MR, Travassos da Rosa AP, Cruz AC, de Souza W, Medeiros DB и др. (Декабрь 2006 г.). «Характеристика двух новых рабдовирусов, выделенных от мошек (Culicoides SPP) в бразильской Амазонии: предложенные члены нового рода, Bracorhabdovirus». Архив вирусологии. 151 (12): 2519–27. Дои:10.1007 / s00705-006-0812-1. PMID  16835701. S2CID  33544191.
  20. ^ Бурхи Х., Коули Дж. А., Ларроус Ф, Холмс Э. К., Уокер П. Дж. (Октябрь 2005 г.). «Филогенетические отношения между рабдовирусами, выведенные с использованием гена L-полимеразы». Журнал общей вирусологии. 86 (Pt 10): 2849–2858. Дои:10.1099 / vir.0.81128-0. PMID  16186241.
  21. ^ Бранко Л.М., Гарри РФ (3 декабря 2018 г.). «Вирус Нижнего Конго - не установленный патоген». Получено 30 января 2020.
  22. ^ а б Stremlau MH, Andersen KG, Folarin OA, Grove JN, Odia I., Ehiane PE, et al. (Март 2015 г.). Рупрехт CE (ред.). «Открытие новых рабдовирусов в крови здоровых людей из Западной Африки». PLOS забытые тропические болезни. 9 (3): e0003631. Дои:10.1371 / journal.pntd.0003631. ЧВК  4363514. PMID  25781465.

внешняя ссылка