Войти
| Обезьяний пенистый вирус | |
|---|---|
| Классификация вирусов | |
| Группа: | Группа VI (ssRNA -RT ) |
| Порядок: | Ortervirales |
| Семейство: | Retroviridae |
| Подсемейство: | Spumaretrovirinae |
| Род: | Spumavirus |
| Виды: | пенистый вирус обезьяны |
Обезьяний пенистый вирус (SFV ) - это вид из рода Spumavirus, который принадлежит к семейству Retroviridae. Он был обнаружен у самых разных приматов, в том числе у про-обезьян, обезьян Нового и Старого Света, а также обезьян, и было показано, что каждый вид имеет уникальный (вид -специфический) штамм SFV, включая африканских зеленых мартышек, бабуинов, макак и шимпанзе. Поскольку он связан с более известным ретровирусом вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), его открытие у приматов привел к некоторым предположениям о том, что ВИЧ мог быть передан человеческому виду в Африке частый контакт с кровью от обезьян, обезьян и других приматов, скорее всего, через мясо диких животных при охоте.
Хотя обезьяний пенистый вирус эндемичен для африканских обезьян и обезьян, уровень инфицирования в неволе чрезвычайно высок: от 70% до 100% у взрослых животных. Поскольку люди находятся в непосредственной близости от инфицированных людей, люди, имевшие контакт с приматами, могут заразиться SFV, что делает SFV зоофитным вирусом. Его способность передаваться людям была доказана в 2004 году совместной командой США и камерунцев, которая обнаружила ретровирус у горилл, мандрилы и геноны ; неожиданно они также обнаружили его у 10 из 1100 местных жителей Камеруна. Большинство инфицированных составляют самцы, которых укусил примат. Хотя это составляет только 1% населения, эта деталь тревожит некоторых, кто опасается вспышки другой зоонозной эпидемии.
SFV, заставляющей клетки сливаться друг с другом. образуют синцития, в результате чего клетка становится многоядерной и образуется множество вакуолей, придавая ей «пенистый» вид.
Электронная микрофотография пенистых вирусных частиц в неизвестном образце. SFV - это вирус сферической оболочки, диаметр которого колеблется от 80 до 100 нм. Клеточные рецепторы не были охарактеризованы, но предполагается, что он имеет молекулярную структуру с почти повсеместным распространением, поскольку широкий спектр клеток допустим для инфицирования.
Как ретровирус, SFV имеет следующие структурные характеристики :
В качестве ретровируса геномный материал представляет собой одночастичную линейную положительную однонитевую РНК, которая образует двойную промежуточная цепочка ДНК с использованием фермента обратной транскриптазы. Нить РНК имеет длину примерно 12 т.п.н., с 5'-концом и 3’-поли-A-хвостом. Первая полная аннотация генома провирусного SFV, выделенного из cynomolgus macaque (Macaca fascicularis), была проведена в декабре 2016 года и выявила две регуляторные последовательности, tas и bet, в дополнение к структурным последовательностям gag, pol и env. Имеются два длинных концевых повтора (LTR) длиной около 600 нуклеотидов на 5'- и 3'-концах, которые функционируют как промоторы, с дополнительным внутренним промотором (IP), расположенным около 3'-конца env. LTR содержат участки U3, R и U5, характерные для ретровирусов. Существует также сайт связывания праймера (PBS) на 5'-конце и полипуриновый тракт (PPT) на 3'-конце.
В то время как gag, pol и env консервативны во всех ретровирусах, ген tas является уникален и встречается только у Spumaviridae. Он кодирует белок трансактиватора, необходимый для транскрипции как с промотора LTR, так и с IP. Синтезированный белок Tas, который первоначально был известен как Bel-1, представляет собой 36-кДа фосфопротеин, который содержит кислый домен активации транскрипции на его С-конце и центрально расположенный ДНК-связывающий домен.
Белок Bet необходим для репликации вируса, поскольку он противодействует врожденной антиретровирусной активности факторов защиты семейства APOBEC3, препятствуя их включению в вирионы.
Вирус прикрепляется к рецепторам хозяина через гликопротеин SU, а гликопротеин TM опосредует слияние с клеточной мембраной. Рецептор входа, который запускает проникновение вируса, не был идентифицирован, но отсутствие гепарансульфата в одном исследовании привело к снижению инфицирования, признав его фактором прикрепления, который помогает опосредовать проникновение вирусной частицы.. Неясно, является ли слияние pH-зависимым или независимым, хотя были представлены некоторые доказательства того, что SFV действительно проникает в клетки через pH-зависимую стадию. Как только вирус попадает внутрь клетки, ядро ретровируса претерпевает структурные преобразования под действием вирусных протеаз. Исследования показали, что существует три внутренних протеазно-зависимых сайта расщепления, которые имеют решающее значение для того, чтобы вирус был заразным. Одна мутация в гене gag вызвала структурные изменения в первом сайте расщепления, предотвращая последующее расщепление в двух других сайтах вирусным PR, что отражает его важную роль. После разборки генетический материал и ферменты свободны в цитоплазме, чтобы продолжить репликацию вируса. В то время как большинство ретровирусов депонируют оцРНК (+) в клетку, SFV и другие родственные виды отличаются тем, что до 20% высвобожденных вирусных частиц уже содержат геномы дцДНК. Это связано с уникальной особенностью спумавирусов, в которых начало обратной транскрипции геномной РНК происходит до высвобождения, а не после проникновения новой клетки-хозяина, как в других ретровирусах.
Поскольку и оцРНК (+), и дцДНК проникают в клетку, оставшаяся оцРНК копируется в дцДНК через обратную транскриптазу. Вход в ядро вирусной дцДНК ковалентно интегрируется в геном клетки с помощью вирусной интегразы, образуя провирус. Интегрированный провирус использует промоторные элементы в 5’LTR для управления транскрипцией. Это дает начало несплайсированной полноразмерной мРНК, которая будет служить геномной РНК для упаковки в вирионы или использования в качестве матрицы для трансляции gag. Сплайсированные мРНК кодируют pol (PR, RT, RnaseH, IN) и env (SU, TM), которые будут использоваться для последующей сборки вирусных частиц.
Транс-активаторный белок Tas усиливает транскрипцию, направляемую LTR, через цис-действующие мишени в домене U3 LTR. Присутствие этого белка имеет решающее значение, поскольку в отсутствие Tas транскрипция, опосредованная LTR, не может быть обнаружена. Пенистые вирусы используют несколько промоторов, что не наблюдается ни у одного другого ретровируса, кроме Spumaviridae. IP требуется для вирусной инфекционности в культуре ткани, поскольку этот промотор имеет более высокий базальный уровень транскрипции, чем промотор LTR, и его использование приводит к транскриптам, кодирующим Tas и Bet. Как только уровни Tas накапливаются, он начинает использовать промотор LTR, который связывает Tas с более низким сродством, чем IP, и приводит к накоплению транскриптов gag, pol и env.
Капсид SFV собирается в цитоплазме в результате мультимеризации молекул Gag, но, в отличие от других родственных вирусов, SFV Gag не имеет сигнала N-концевого миристилирования, и капсиды не нацелены на плазматическую мембрану (PM). Они требуют экспрессии белка оболочки для отпочкования внутриклеточных капсидов из клетки, что предполагает специфическое взаимодействие между белками Gag и Env. Доказательства этого взаимодействия были обнаружены в 2001 году, когда преднамеренная мутация консервативного остатка аргинина (Arg) в положении 50 до аланина в SFVcpz ингибировала правильную сборку капсида и отменила почкование вируса даже в присутствии гликопротеинов оболочки.. Анализ гликопротеинов на оболочке вирусной частицы показывает, что она локализована в эндоплазматическом ретикулуме (ER), и что после того, как она отрастет от органеллы, процесс созревания завершается и может уйти, чтобы инфицировать дополнительные клетки. Дипептид из двух остатков лизина (дилизин) был идентифицированным мотивом, который был определен как специфическая молекула, которая опосредует сигнал, локализующий вирусные частицы в ER.
Имеется мало данных о том, как SFV взаимодействует с клеткой-хозяином по мере развития инфекции. Наиболее очевидный эффект, который можно наблюдать, - это образование синцитий, что приводит к образованию многоядерных клеток. Хотя детали того, как SFV может вызывать это изменение, неизвестны, родственный ВИЧ действительно вызывает подобные случаи среди CD4 + Т-клеток. По мере того как клетка транскрибирует интегрированный провирусный геном, гликопротеины продуцируются и отображаются на поверхности клетки. Если на поверхности находится достаточное количество белков, а рядом находятся другие CD4 + Т-клетки, гликопротеины присоединятся и приведут к слиянию нескольких клеток.
Пенистая дегенерация или вакуолизация - еще одно наблюдаемое изменение внутри клеток, но оно неизвестно как SFV приводит к образованию многочисленных цитоплазматических вакуолей. Это еще одна характеристика ретровирусов, но нет исследований или объяснений того, почему это происходит.
Считается, что передача SFV распространяется через слюну, поскольку большое количество вирусных РНК, свидетельствующие об экспрессии и репликации гена SFV, присутствуют в клетках слизистой оболочки полости рта. Агрессивное поведение, такое как укусы, или поведение, связанное с заботой, например, когда мать облизывает младенца, могут распространять вирус. Исследования естественной передачи показывают, что младенцы от инфицированных матерей устойчивы к инфекции, предположительно из-за пассивного иммунитета от материнских антител, но инфекция становится обнаруживаемой к трем годам. Мало что известно о распространенности и способах передачи SFV в популяциях диких приматов.
Первый случай выделения спумавируса от приматов произошел в 1955 году (Rustigan et al., 1955) из почек. В цитопатологии SFV любопытно то, что, хотя он приводит к быстрой гибели клеток in vitro, он теряет свою высоко цитопатическую природу in vivo. Имея мало доказательств того, что инфекция SFV вызывает заболевание, некоторые ученые полагают, что она имеет комменсальную связь с обезьянами.
В одном исследовании по определению воздействия SFV (mac239) на макак-резус, которые ранее были инфицированы другим типа вируса, эксперимент предоставил доказательства того, что предыдущая инфекция может увеличивать риск вирусной нагрузки, достигая неприемлемого уровня, убивая CD4 + Т-клетки и, в конечном итоге, приводя к смерти дважды инфицированных субъектов. С тех пор были предложены модели SFV / SIV для воспроизведения взаимосвязи между SFV и ВИЧ у людей, что представляет потенциальную угрозу для здоровья официальных лиц.
SFV может инфицировать широкий спектр клеток, в том числе vitro эксперименты, подтверждающие, что фибробласты, эпителиальные клетки и нервные клетки демонстрируют обширную цитопатологию, характерную для пенистой вирусной инфекции. Цитопатические эффекты в B-лимфоидных клетках и макрофагах были снижены, где значения обратной транскриптазы были ниже по сравнению с фибробластами и эпителиальными клетками. Клетки, которые не проявляли признаков цитопатии от SFV, представляли собой Т-клеточные линии Jurkat и Hut-78.
Филогенетическое древо выявляет отдаленную связь спумавирусов с другими ретровирусами. Филогенетический древовидный анализ полимеразы SFV и субъединицы II митохондриальной цитохромоксидазы (COII был показан как мощный маркер, используемый для филогении приматов) африканских и азиатских обезьян и обезьян обеспечивает очень похожий порядок ветвления и время расхождения между двумя деревьями, поддерживая коспециацию. Кроме того, было обнаружено, что скорость замен в гене SFV была чрезвычайно низкой, то есть SFV эволюционировал с очень низкой скоростью (1,7 × 10 замен на сайт в год). Эти результаты позволяют предположить, что SFV были коспецифицированы с приматами Старого Света в течение примерно 30 миллионов лет, что делает их самыми старыми из известных РНК-вирусов позвоночных.
Исследование последовательности SFV видов и подвидов в каждой кладе филогенетического древа приматов указали на совместное видообразование SFV и приматов-хозяев. Была обнаружена сильная линейная взаимосвязь между длинами ветвей для дерева генов хозяина и SFV, что указывало на синхронную генетическую дивергенцию в обоих наборах данных.
Используя молекулярные часы, было обнаружено, что частота замен для хозяина и гены SFV были очень похожи. Скорости замены для гена COII хозяина и гена SFV оказались равными (1,16 ± 0,35) × 10 и (1,7 ± 0,45) × 10 соответственно. Это самая низкая скорость замены, наблюдаемая для РНК-вирусов, и она ближе к таковой для ДНК-вирусов и эндогенных ретровирусов. Этот показатель сильно отличается от такового для экзогенных РНК-вирусов, таких как ВИЧ и вирус гриппа A (от 10 до 10 замен на сайт в год).
Исследователи в Камерун, Демократическая Республика Конго, Франция, Габон, Германия, Япония, Руанда, Соединенное Королевство и США обнаружили, что пенистый вирус обезьяны широко распространен среди диких шимпанзе по всей экваториальной Африке.
Люди, контактирующие с дикими приматами, включая шимпанзе, могут заразиться SFV-инфекцией. Поскольку долгосрочные последствия этих межвидовых инфекций неизвестны, важно определить, в какой степени дикие приматы заражены пенистыми вирусами обезьян. В этом исследовании ученые проверили этот вопрос на диких шимпанзе, используя новые неинвазивные методы. Проанализировав более 700 образцов фекалий из 25 сообществ шимпанзе в странах Африки к югу от Сахары, исследователи получили вирусные последовательности из значительной части этих сообществ, показав диапазон заражения от 44% до 100%.
Основные вспышки болезней возникли в результате межвидовой передачи инфекционных агентов от приматов к человеку, поэтому важно узнать больше о том, как происходит межвидовая передача. Высокий уровень заражения шимпанзе SFV дает возможность отслеживать, где люди подвергаются воздействию этих вирусов. Определение местоположения может помочь определить, где наиболее часто встречаются взаимодействия человека и шимпанзе. Это может предсказать, какие еще патогены могут в следующий раз преодолеть видовой барьер.
