Alphavirus — род РНК-вирусов, единственный род в семействе Togaviridae. Альфавирусы принадлежат к группе IV Балтиморской классификации вирусов с одноцепочечным геномом (+)РНК. Существует 32 альфавируса, которые заражают различных позвоночных, таких как люди, грызуны, рыбы, птицы и более крупных млекопитающих, таких как лошади, а также беспозвоночных. Альфавирусы, которые могут инфицировать как позвоночных, так и членистоногих, называются альфавирусами с двойным хозяином, в то время как альфавирусы, специфичные для насекомых, такие как вирус Эйлат и вирус Яда-яда, ограничены их компетентным переносчиком из членистоногих[2]. Передача между видами и отдельными особями происходит в основном через комаров, что делает альфавирусы членом коллекции арбовирусов или вирусов, переносимых членистоногими. Частицы альфавируса имеют оболочку диаметром в 70 нм, сферической формы (существует некоторый плеоморфизм). Нуклеокапсид изометрический 40 нм в диаметре[3].
| Alphavirus | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Структура и геном альфавируса | ||||||||
| Научная классификация | ||||||||
|
Реалм: Царство: Тип: Класс: Alsuviricetes Порядок: Martellivirales Семейство: Тогавирусы (Togaviridae) Род: Alphavirus |
||||||||
| Международное научное название | ||||||||
| Alphavirus | ||||||||
| Дочерние таксоны | ||||||||
|
||||||||
| Группа по Балтимору | ||||||||
| IV: (+)оцРНК-вирусы | ||||||||
| ||||||||
Геном
| Alpha_E1_glycop | |
|---|---|
 Кристаллическая структура гомотримера слитого гликопротеина Е1 из вируса леса Семилки | |
| Идентификаторы | |
| Символ | Alpha_E1_glycop |
| Pfam | PF01589 |
| SCOP | 1rer |
| SUPERFAMILY | 1rer |
| TCDB | 1.G |
| OPM superfamily | 109 |
| OPM protein | 1rer |
| Доступные структуры белков | |
| Pfam | структуры |
| PDB | RCSB PDB; PDBe; PDBj |
| PDBsum | 3D-модель |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Альфавирусы представляют собой маленькие, сферические, оболочечные вирусы с геномом, состоящим из одной нити РНК с положительной полярностью. Общая длина генома колеблется от 11 000 до 12 000 нуклеотидов и имеет 5'-кэп и 3'- поли-А-хвост. Четыре гена неструктурных белков кодируются в 5'-двух третях генома, тогда как три структурных белка транслируются с субгеномной мРНК, коллинеарной 3'-трети генома.
В геноме есть две открытые рамки считывания (ОРС): неструктурная и структурная. Первый неструктурный и кодирует белки (nsP1–nsP4), необходимые для транскрипции и репликации вирусной РНК. Второй кодирует три структурных белка: основной нуклеокапсидный белок С и оболочечные белки Р62 и Е1, которые связываются в виде гетеродимера. Поверхностные гликопротеины вируса, закрепленные на мембране, ответственны за распознавание рецепторов и проникновение в клетки-мишени посредством слияния мембран.
Структурные белки
Протеолитическое созревание Р62 в Е2 и Е3 вызывает изменение поверхности вируса. Вместе E1, E2 и иногда E3 гликопротеиновые «шипы» образуют димер E1/E2 или тример E1/E2/E3, где E2 простирается от центра к вершинам, E1 заполняет пространство между вершинами, а E3 может рисутствовать на дистальном конце шипа[3]. При воздействии на вирус кислотностью эндосомы E1 отделяется от E2 с образованием гомотримера E1, который необходим для стадии слияния, чтобы свести вместе клеточные и вирусные мембраны. Альфавирусный гликопротеин E1 представляет собой слитый белок вируса класса II, который структурно отличается от слитых белков класса I, обнаруженных в вирусе гриппа и ВИЧ. Структура вируса леса Семлики показала структуру, аналогичную структуре флавивирусного гликопротеина Е, с тремя структурными доменами в той же первичной последовательности[4]. Гликопротеин Е2 взаимодействует с нуклеокапсидом через свой цитоплазматический домен, а его эктодомен отвечает за связывание с клеточным рецептором. Большинство альфавирусов теряют периферический белок Е3, но у вирусов Семлики он остается связанным с вирусной поверхностью.
Неструктурные белки
Четыре неструктурных белка (nsP1–4), которые продуцируются как один полипротеин, составляют механизм репликации вируса[5]. Процессинг полипротеина происходит строго регулируемым образом, при этом расщепление в месте соединения P2/3 влияет на использование матрицы РНК во время репликации генома. Этот участок расположен у основания узкой расщелины и труднодоступен. После расщепления nsP3 создает кольцевую структуру, окружающую nsP2. Эти два белка имеют обширный интерфейс.
Мутации в nsP2, которые продуцируют нецитопатические вирусы или фенотипы, чувствительные к температуре, кластеризуются в области интерфейса P2/P3. Мутации P3, расположенные напротив нецитопатических мутаций nsP2, предотвращают эффективное расщепление P2/3. Это, в свою очередь, влияет на инфекционность РНК, изменяя уровни продукции вирусной РНК.
Вирусология
Вирус имеет диаметр 60–70 нанометров. Он имеет оболочку, сферическую форму и имеет геном РНК с положительной цепью размером ~ 12 килобаз. Геном кодирует два полипротеина. Первый полипротеин состоит из четырех неструктурных единиц: по порядку от N-конца к С-концу - nsP1, nsP2, nsP3 и nsP4. Второй представляет собой структурный полипротеин, состоящий из пяти экспрессионных единиц: от N-конца до С-конца - Капсид, Е3, Е2, 6К и Е1. Субгеномная РНК с положительной цепью - 26S РНК - реплицируется из промежуточной РНК с отрицательной цепью. Это служит матрицей для синтеза вирусных структурных белков. Большинство альфавирусов имеют консервативные домены, участвующие в регуляции синтеза вирусной РНК.
Нуклеокапсид диаметром 40 нанометров содержит 240 копий капсидного белка и имеет икосаэдрическую симметрию T = 4. Вирусные гликопротеины Е1 и Е2 встроены в липидный бислой. Одиночные молекулы Е1 и Е2 связываются с образованием гетеродимеров. Гетеродимеры Е1-Е2 образуют контакты один к одному между белком Е2 и мономерами нуклеокапсида. Белки Е1 и Е2 опосредуют контакт между вирусом и клеткой-хозяином.
Было идентифицировано несколько рецепторов. К ним относятся запретин, фосфатидилсерин, гликозаминогликаны и β-субъединица АТФ-синтазы.
Репликация происходит в цитоплазме, особенно в областях, называемых «сферулами», отделенных от остальных инвагинациями плазматической мембраны. Каждый комплекс занимает одну такую область с внутренним диаметром около 50 нм[6].
Вирионы созревают путем почкования через плазматическую мембрану, где ассимилируются кодируемые вирусом поверхностные гликопротеины Е2 и Е1. Эти два гликопротеина являются мишенями многочисленных серологических реакций и тестов, включая нейтрализацию и ингибирование гемагглютинации. Альфавирусы проявляют различную степень антигенной перекрестной реактивности в этих реакциях, и это формирует основу для семи антигенных комплексов, 32 видов и многих подтипов и разновидностей. Белок Е2 содержит большинство нейтрализующих эпитопов, в то время как белок Е1 содержит более консервативные перекрестно-реактивные эпитопы.
Эволюция
Изучение таксона предполагает, что данная группа вирусов имеет морское происхождение, конкретно из области Южного океана, откуда впоследствии они распространились как в Старый, так и в Новый Свет[7].
В этом роде есть три подгруппы: подгруппа вирусов Semliki Forest (вирусы Semliki Forest, O'nyong-nyong и Ross River); подгруппа вируса восточного энцефалита лошадей (вирусы восточного энцефалита лошадей и венесуэльского энцефалита лошадей) и подгруппа вируса Синдбис[8]. Вирус Синдбис, географически ограниченный Старым Светом, более тесно связан с подгруппой восточного лошадиного энцефалита, которая относится к вирусам Нового Света, чем с подгруппой вирусов Семлики, которая также встречается в Старом Свете.
Таксономия
К роду отнесены следующие виды:[9]
Семь комплексов:
- Вирусный комплекс Бармах Форест
- Восточный комплекс лошадиного энцефалита
- Вирус восточного энцефалита лошадей (семь антигенных типов)
- Вирусный комплекс Мидделбург
- Вирус Мидделбург
- Вирусный комплекс Ндуму
- Вирус Ндуму
- Вирусный комплекс леса Семлики
- Вирус Бебару
- Вирус чикунгунья
- Гета вирус
- Вирус Маяро
- Подтип: вирус Una
- Вирус О'ньонг'ньонг
- Подтип: вирус Игбо-Ора
- Вирус реки Росс
- Подтип: вирус Сагияма
- Вирус леса Семлики
- Подтип: Me Tri вирус
- Комплекс венесуэльского лошадиного энцефалита
- Вирус Кабассу
- Вирус Эверглейдс
- Вирус Моссо дас Педрас
- Вирус Мукамбо
- Вирус парамана
- Вирус Пиксуна
- Вирус Рио-Негро
- Вирус трокара
- Подтип: вирус Bijou Bridge
- Вирус венесуэльского лошадиного энцефалита
- Комплекс западного лошадиного энцефалита
- Ауравирус
- Вирус Бабанки
- вирус Кызылагач
- Вирус Синдбис
- вирус Окельбо
- Ватароа вирус
- Рекомбинанты в этом комплексе
- Вирус Багги Крик
- Вирус Форт-Морган
- Вирус Хайлендс J
- Вирус западного энцефалита лошадей
- Неклассифицированные вирусы
Заметки
Вирус леса Бармах связан с вирусом леса Семлики. Вирус Мидделбурга, хотя и классифицируется как отдельный комплекс, может быть членом группы вирусов леса Семлики.
Вполне вероятно, что этот род произошел в Старом Свете от переносимого насекомыми растительного вируса[11].
Вирус Синдбис, возможно, возник в Южной Америке[12]. Вирусы энцефалита лошадей и вирус Синдбис родственны.
Вирусы Старого Света и Нового Света, по-видимому, разошлись между 2000 и 3000 лет назад[13]. Расхождение между вирусом венесуэльского лошадиного энцефалита и восточным вирусом лошадей, по-видимому, произошло ~ 1400 лет назад[14].
Клада вирусов, заражающая рыбу, кажется базальной по отношению к другим видам.
Вирус южного морского слона, по-видимому, связан с кладой Sinbis.
Патогенез и иммунный ответ
| Вирус | Человеческое заболевание | Природный резервуар среди позвоночных | Географическое распространение |
|---|---|---|---|
| Вирус Бармах Форест |
|
Люди | Австралия |
| вирус чикунгунья | Сыпь, артрит | Приматы, люди | Африка, Латинская Америка, Индия, Юго-Восточная Азия |
| Вирус восточного лошадиного энцефалита | Энцефалит | Птицы | Америка |
| Вирус Маяро | Сыпь, артрит | Приматы, люди | Южная Америка |
| Вирус О'ньонг'ньонг | Сыпь, артрит | Приматы, Люди | Африка |
| Вирус реки Росс | Сыпь, артрит | Млекопитающие, люди | Австралия, южная часть Тихого океана |
| Вирус леса Семлики | Сыпь, артрит | Птицы | Африка |
| Вирус Синдбис | Сыпь, артрит | Птицы | Европа, Африка, Австралия |
| тонат вирус | Энцефалит | Люди | Южная Америка |
| Уна вирус | Сыпь, артрит | Приматы, люди | Южная Америка |
| Вирус венесуэльского лошадиного энцефалита | Энцефалит | Грызуны, лошади | Америка |
| Вирус западного энцефалита лошадей | Энцефалит | Птицы, млекопитающие | Северная Америка |
В мире распространено множество альфавирусов, способных вызывать заболевания человека. Инфекционный артрит, энцефалит, сыпь и лихорадка являются наиболее часто наблюдаемыми симптомами. Более крупные млекопитающие, такие как люди и лошади, обычно являются тупиковыми хозяевами или играют незначительную роль в передаче вируса; однако в случае венесуэльского энцефалита лошадей вирус в основном амплифицируется у лошадей. В большинстве других случаев вирус сохраняется в природе у комаров, грызунов и птиц.
Наземные альфавирусные инфекции распространяются насекомыми-переносчиками, такими как комары. После укуса человека зараженным комаром вирус может попасть в кровоток, вызывая виремию. Альфавирус также может проникать в ЦНС, где он способен расти и размножаться в нейронах. Это может привести к энцефалиту, который может привести к летальному исходу.
Когда человек заражен этим конкретным вирусом, его иммунная система может играть роль в уничтожении вирусных частиц. Альфавирусы способны вызывать продукцию интерферонов. Также участвуют антитела и Т-клетки. Нейтрализующие антитела также играют важную роль в предотвращении дальнейшего заражения и распространения.
Диагностика, профилактика и контроль
Диагноз ставится на основании клинических образцов, из которых можно легко выделить и идентифицировать вирус. В настоящее время вакцин против альфавируса не существует. Борьба с переносчиками с помощью репеллентов, защитной одежды, уничтожения мест размножения и опрыскивания являются предпочтительными профилактическими мерами.
Исследовательская работа
Альфавирусы представляют интерес для исследователей генной терапии, в частности, вирус Росс-Ривер, вирус Синдбиса, вирус лесов Семлики и вирус венесуэльского конского энцефалита использовались для разработки вирусных векторов для доставки генов. Особый интерес представляют химерные вирусы, которые могут образовываться с альфавирусными оболочками и ретровирусными капсидами. Такие химеры называются псевдотипированными вирусами. Альфавирусные псевдотипы оболочки ретровирусов или лентивирусов способны интегрировать гены, которые они несут, в обширный диапазон потенциальных клеток-хозяев, которые распознаются и инфицируются белками оболочки альфавирусов E2 и E1. Стабильная интеграция вирусных генов опосредована ретровирусной внутренней частью этих векторов.
Существуют ограничения на использование альфавирусов в области генной терапии из-за отсутствия у них таргетинга, однако за счет введения вариабельных доменов антител в неконсервативную петлю в структуре E2 мишенями становятся определенные популяции клеток. Кроме того, использование цельных альфавирусов для генной терапии имеет ограниченную эффективность как из-за того, что несколько внутренних альфавирусных белков участвуют в индукции апоптоза при инфицировании, так и из-за того, что альфавирусный капсид опосредует только временное введение мРНК в клетки-хозяева.
Ни одно из этих ограничений не распространяется на псевдотипы альфавирусной оболочки ретровирусов или лентивирусов. Однако экспрессия оболочек вируса Синдбис может привести к апоптозу, а их введение в клетки-хозяева при заражении псевдотипированными ретровирусами оболочки вируса Синдбис также может привести к гибели клеток. Токсичность вирусных оболочек Sindbis может быть причиной очень низких титров продукции, полученных из упаковочных клеток, сконструированных для производства псевдотипов Sindbis. Еще одно направление исследований с участием альфавирусов — вакцинация. Альфавирусы могут быть сконструированы для создания векторов репликонов, которые эффективно индуцируют гуморальный и Т-клеточный иммунный ответ. Поэтому их можно использовать для вакцинации против вирусных, бактериальных, простейших и опухолевых антигенов.
История
Первоначально семейство Togaviridae включало то, что сейчас называется Flaviviruses, в пределах рода Alphavirus. Флавивирусы были сформированы в свое собственное семейство, когда были отмечены достаточные различия с альфавирусами благодаря развитию секвенирования[15]. Вирус краснухи ранее был включен в семейство Togaviridae в отдельный род Rubivirus, но теперь классифицируется в отдельное семейство Matonaviridae[16]. Alphavirus в настоящее время является единственным родом в семействе.
- 1930 г. - вирус западного энцефалита лошадей впервые выделен в Соединенных Штатах (первый из когда-либо выделенных альфавирусов).
- 1933 г. – в США впервые выделен вирус восточного энцефалита лошадей .
- 1938 г. – выделен венесуэльский лошадиный энцефалит .
- 1941 г. - в США наблюдается эпидемия западного лошадиного энцефалита. Он затрагивает 300 000 лошадей и 3336 человек.
- 1941 – Норман Грегг замечает большое количество детей с катарактой после вспышки краснухи. Этот и другие дефекты классифицируются как синдром врожденной краснухи .
- 1942 г. - вирус леса Семлики выделен в Булияме, округ Бвамба, Уганда.
- 1952 г. - вирус Синдбис выделен в медицинском округе Синдбис, 40 mi (64 км) . к северу от Каира, Египет .
- 1959 г. – Вирус реки Росс выделен от комаров Aedes vigilax (теперь известных как Ochlerotatus vigilax )[17], которые были отловлены в реке Росс в Австралии.
- 1963 г. - Доэрти и его коллеги выделяют вирус Росс-Ривер, вызывающий эпидемический полиартрит (в основном наблюдаемый в Австралии)[18].
- 1971 - Последняя эпидемия венесуэльского лошадиного энцефалита наблюдается у лошадей в южном Техасе[19].
- 1986 г. - вирус леса Барма идентифицирован как вызывающий заболевание человека в Австралии[20].
- 2001 — Ученые раскрыли кристаллическую структуру гликопротеиновой оболочки вируса леса Семлики .
- 2005–2006 гг. — крупная эпидемия вируса чикунгунья на острове Реюньон и прилегающих островах в Индийском океане [21] .
- 2006 г. - крупная эпидемия вируса чикунгунья в Индии, зарегистрировано более 1,5 миллиона случаев[22].
См. также.mw-parser-output .ts-Портал{background:var(--background-color-neutral-subtle,#f8f9fa);border:1px solid var(--border-color-base,#a2a9b1);clear:right;float:right;font-size:90%;margin:0 0 .5em 1em;padding:.4em;max-width:19em;width:19em;line-height:1.5}.mw-parser-output .ts-Портал th,.mw-parser-output .ts-Портал td{padding:.25em 0;vertical-align:middle}.mw-parser-output .ts-Портал th+td{padding-left:.4em}@media(max-width:719px){.mw-parser-output .ts-Портал{box-sizing:border-box}}
- Альфавирусная инфекция
Источники
Внешние ссылки
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
