Бакуловирусиды
Бакуловирусиды | |
---|---|
![]() | |
Вирионы бакуловируса и нуклеокапсиды | |
Классификация вирусов ![]() | |
(без рейтинга): | Вирус |
Сорт: | Налдавирцетес |
Заказ: | Лефавирусы |
Семья: | Бакуловирусиды |
Роды | |
Baculoviridae — семейство вирусов . членистоногие , наиболее изученными из которых являются чешуекрылые , перепончатокрылые и двукрылые Естественными хозяевами служат 85 видов , отнесенных к четырем родам. . В настоящее время к этому семейству отнесено [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
Известно, что бакуловирусы инфицируют насекомых: описано более 600 видов хозяев. Неполовозрелые (личиночные) формы видов чешуекрылых (мотыльки и бабочки) являются наиболее распространенными хозяевами, но эти вирусы также обнаружены при заражении пилильщиков и комаров . Хотя бакуловирусы способны проникать в клетки млекопитающих в культуре, [ 4 ] животных неизвестна их способность к репликации в клетках млекопитающих или других позвоночных .
Начиная с 1940-х годов их широко использовали и изучали в качестве биопестицидов на сельскохозяйственных полях. Бакуловирусы содержат геном кольцевой двухцепочечной (дцДНК ) ДНК размером от 80 до т.п.н. 180
Историческое влияние
[ редактировать ]Самые ранние записи бакуловирусов можно найти в литературе еще в 16 веке, в сообщениях о «болезни увядания», заражающей личинки тутового шелкопряда . [ 5 ] Начиная с 1940-х годов вирусы широко использовались и изучались в качестве биопестицидов на сельскохозяйственных полях. С 1990-х годов их использовали для производства сложных эукариотических белков в культурах клеток насекомых (см. Sf21 , клетки High Five ). Эти рекомбинантные белки использовались в исследованиях и в качестве вакцин при лечении людей и ветеринарии (например, наиболее широко используемая вакцина для профилактики птичьего гриппа H5N1 у кур была произведена на векторе экспрессии бакуловируса). Совсем недавно было обнаружено, что бакуловирусы трансдуцируют клетки млекопитающих подходящим промотором. [ 6 ]
Жизненный цикл бакуловируса
[ редактировать ]

Жизненный цикл бакуловируса включает две различные формы вируса. Вирус окклюзионного происхождения (ODV) присутствует в белковом матриксе ( полиэдрин или гранулин ) и ответственен за первичное заражение хозяина, тогда как почкующийся вирус (BV) высвобождается из инфицированных клеток хозяина позже во время вторичного заражения . [ нужна ссылка ]
Бакуловирусы обладают очень видоспецифичным тропизмом среди беспозвоночных : описано более 700 видов хозяев. Неполовозрелые (личиночные) формы видов чешуекрылых являются наиболее распространенными хозяевами, однако эти вирусы обнаружены также при заражении пилильщиков и комаров. В сообщениях о бакуловирусных инфекциях креветок и жуков (например, Oryctes rhinocerus ) были обнаружены нудивирусы, близкородственные бакуловирусам. [ нужна ссылка ]
Обычно первоначальное заражение происходит, когда восприимчивое насекомое-хозяин питается растениями, зараженными окклюдированной формой вируса. Белковый матрикс растворяется в щелочной среде средней кишки (желудка) хозяина, высвобождая ODV, которые затем сливаются с столбчатых эпителиальных клеток мембранами кишечника хозяина и попадают в клетку в эндосомах . Нуклеокапсиды выходят из эндосом и транспортируются в ядро. Этот этап, возможно, опосредован актиновыми нитями. Транскрипция и репликация вируса происходят в ядре клетки , и новые частицы BV отпочковываются с базолатеральной стороны, обеспечивая системное распространение инфекции. Во время отпочкования BV приобретает свободно прилегающую мембрану клетки-хозяина с экспрессируемыми и отображаемыми вирусными гликопротеинами . [ нужна ссылка ]

После бакуловирусной инфекции наблюдаются три отдельные фазы: [ нужна ссылка ]
- Ранний (0–6 ч),
- Поздно (6–24 ч)
- Очень поздняя фаза (от 18–24 до 72 часов)
В то время как BV вырабатывается на поздней фазе, форма ODV вырабатывается на очень поздней фазе, приобретая оболочку из ядра клетки-хозяина и внедряясь в матрикс белка окклюзионного тела. Эти окклюзионные тельца высвобождаются при лизисе клеток, что приводит к дальнейшему распространению бакуловирусной инфекции к следующему хозяину. Обширный лизис клеток часто приводит к буквальному распаду насекомого-хозяина, отсюда и историческое название «болезнь увядания». Полные частицы ODV-полиэдрина устойчивы к инактивации нагреванием и светом, тогда как голый вирион BV более чувствителен к окружающей среде. [ нужна ссылка ]
При заражении гусеницы на поздних стадиях заражения хозяин питается без отдыха, а затем взбирается на более высокие части деревьев, включая открытые места, которые он обычно избегает из-за риска нападения хищников. Это преимущество для вируса, поскольку (когда хозяин растворяется) он может капать на листья, которые будут потребляться новыми хозяевами. [ 7 ]
Трансмиссивность
[ редактировать ]
Вирус не способен заразить людей так, как он заражает насекомых, поскольку человеческий желудок имеет кислотную основу, а NPV требуется щелочная для размножения пищеварительная система. Кристаллы вируса могут проникать в клетки человека, но не размножаться до такой степени, что вызывают заболевание. [ 8 ]
Структура вириона
[ редактировать ]
Наиболее изученным бакуловирусом является мультикапсидный нуклеополигедровирус Autographa Californica (AcMNPV). Вирус был первоначально выделен из петлителя люцерны (чешуекрылых) и содержит размером 134 т.п.н. геном со 154 открытыми рамками считывания . Главный капсидный белок VP39 вместе с некоторыми второстепенными белками образует нуклеокапсид (21 х 260 нм), который окружает ДНК с белком p6.9. [ нужна ссылка ]
БВ приобретает свою оболочку из клеточной мембраны и требует гликопротеина gp64, чтобы распространять системную инфекцию. Этот белок образует структуры, называемые пепломерами, на одном конце почкующейся вирусной частицы, но не обнаруживается в ODV (хотя несколько других белков связаны только с формой ODV). Некоторые различия существуют и в липидном составе вирусной оболочки двух форм. В то время как оболочка BV состоит из фосфатидилсерина, ODV содержит фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин. [ нужна ссылка ]
В геноме AcMNPV был идентифицирован элемент, необходимый для сборки нуклеокапсида (NAE). NAE является внутренним цис -элементом гена ac83 . Сборка нуклеокапсида не зависит от белкового продукта ac83 . [ 9 ]
Главный оболочечный гликопротеин gp64
[ редактировать ]В периоды эволюции гликопротеины бакуловирусной оболочки претерпевали изменения. Предполагается, что Ld130, также известный как F-белок бакуловируса из Lymantria dispar (LdMNPV), представляет собой слитый белок предковой оболочки, который был заменен неортологической заменой гена на gp64 у AcMNPV, Bombyx mori (BmNPV) и Orgyia pseudotsugata (OpMNPV). при этом они все еще сохраняют ген ld130. [ нужна ссылка ]
Gp64 представляет собой гомотримерный мембранный гликопротеин, который полярно присутствует на палочковидном вирионе. Он состоит из 512 аминокислот (а.а.) с четырьмя сайтами гликозилирования по остаткам аспарагина и имеет N-концевую сигнальную последовательность (20 а.а.), домен олигомеризации и слияния и гидрофобный трансмембранный домен вблизи С-конца (7 а.а.). [ нужна ссылка ]
Он вырабатывается как на ранней, так и на поздней фазе инфекционного цикла с максимальной скоростью синтеза через 24–26 ч после заражения. Тримеризация с межмолекулярными цистеиновыми связями, по-видимому, является решающим шагом для транспорта белка на поверхность клетки, поскольку только 33% синтезированного белка достигает поверхности клетки, поскольку мономерный gp64 разрушается внутри клеток. [ нужна ссылка ]
Gp64 необходим для эффективного отпочкования вириона и для передачи от клетки к клетке во время инфекционного цикла, а также для проникновения вируса, т.е. для обеспечения трофики вируса и опосредованного эндосомами поглощения клеткой. Основная функция белка оболочки gp64 состоит в том, чтобы вызвать рН-опосредованное слияние оболочки с эндосомой. Хотя gp64 выполняет множество важных функций, сообщалось, что бакуловирусы с нулевым содержанием gp64 могут быть заменены другими вирусными гликопротеинами, такими как Ld130, G-белок вируса везикулярного стоматита . Эти замены приведут к образованию функциональных виронов. [ нужна ссылка ]
Приложения
[ редактировать ]Экспрессия бакуловируса в клетках насекомых представляет собой надежный метод получения рекомбинантных гликопротеинов или мембранных белков. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] разработала систему В начале 1990-х годов компания «Монсанто» , позволяющую легко и быстро получать рекомбинантные бакуловирусы . [ 13 ] Белки, продуцируемые бакуловирусом, используются с 2007 года в качестве вакцин против папилломавирусной инфекции человека , успешно защищая от рака шейки матки. [ 14 ] Белки, продуцируемые бакуловирусами, в настоящее время изучаются в качестве терапевтических противораковых вакцин, обладающих рядом иммунологических преимуществ по сравнению с белками, полученными из источников млекопитающих. [ 15 ]
Lymantria dispar (широко известная как губчатая моль), серьезный вредитель лесных деревьев, успешно сдерживается путем выпуска препаратов бакуловируса губчатой моли (NPV). Некоторые виды пилильщиков ( Neodiprion sertifer , N. lecontei , N. pratti pratti и т. д.) также успешно контролируются с помощью специфичных для них обработок NPV. [ нужна ссылка ]
Представители рода Heliothis — космополитные насекомые, поражающие по меньшей мере 30 сельскохозяйственных культур, дающих пищевые волокна и волокна, — контролировались применением Baculovirus heliothis . В 1975 году Агентство по охране окружающей среды США зарегистрировало препараты B. heliothis . [ нужна ссылка ]
Препараты NPV также используются в коммерческих целях против таких вредителей, как Trichoplusia (под торговой маркой биотрол-ВТН) и хлопковой листовертки (под торговой маркой биотрол-ВСЕ). [ нужна ссылка ]
Биобезопасность
[ редактировать ]Бакуловирусы не способны реплицироваться в клетках млекопитающих и растений. [ 16 ] У них ограниченный круг хозяев, которых они могут заразить, который обычно ограничивается ограниченным числом близкородственных видов насекомых. Поскольку бакуловирусы не опасны для человека, их считают безопасным вариантом для использования в исследовательских целях. Они также используются в качестве биологических агентов, как в случае с индийской мучной молью , вредителем, питающимся зерном. [ 17 ] Однако с точки зрения биобезопасности следует учитывать, что бакуловирусы вредны, если не смертельны, для популяций насекомых, как описано выше. Поэтому их использование предпочтительно должно происходить в контролируемых условиях, ограничивающих распространение в окружающую среду.
Таксономия
[ редактировать ]Название этого семейства произошло от латинского слова baculus , что означает «палка». Семейство разделено на четыре рода: Alphabaculovirus (нуклеополиэдровирусы, специфичные для чешуекрылых), Betabaculovirus (грануловирусы, специфичные для чешуекрылых), Gammabaculovirus (нуклеополиэдровирусы, специфичные для перепончатокрылых) и Deltabaculovirus (нуклеополиэдровирусы, специфичные для двукрылых). [ 18 ]
Вирус ядерного полиэдроза
[ редактировать ]Вирус ядерного полиэдроза (NPV) когда-то был внесен в список Международного комитета по таксономии вирусов как подрод Eubaculovirinae Baculoviridae к 35 видам семейства , но теперь этот термин относится , в основном к альфабакуловирусам , а также к одному дельтабакуловирусу и двум гаммабакуловирусам . [ нужна ссылка ]
Полиэдрический , капсид от которого вирус получил свое название, представляет собой чрезвычайно стабильный белковый кристалл , защищающий вирус во внешней среде. Он растворяется в щелочной среде кишечника мотыльков и бабочек, высвобождая вирусные частицы и заражая личинку. [ 19 ] Примером насекомого, которое он заражает, является осенний паутинный червь . [ 20 ]
Эволюция
[ редактировать ]Считается, что бакуловирусы произошли от Nudiviridae вирусов семейства 310 миллионов лет назад . [ 21 ]
См. также
[ редактировать ]- Циповирус
- БакМам
- Событие «Кобра»
- Pancrustacea - клада , включающая естественных хозяев вирусов.
- Ранний белок 35 кДа
- Полиэдроз (значения)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Харрисон, РЛ; Эрниу, Э.А.; Йеле, Дж.А.; Тейльманн, Д.А.; Буранд, JP; Бекнель, Джей Джей; Крелл, П.Дж.; ван Орс, ММ; Мауэри, доктор медицинских наук; Баучан, Греция; Отчет Ictv, Консорциум (сентябрь 2018 г.). «Профиль таксономии вируса ICTV: Baculoviridae» . Журнал общей вирусологии . 99 (9): 1185–1186. дои : 10.1099/jgv.0.001107 . ПМИД 29947603 .
- ^ «Вирусная зона» . ЭксПАСи. Архивировано из оригинала 2 мая 2017 года . Проверено 15 июня 2015 г.
- ^ «Таксономия вирусов: выпуск 2020 г.» . Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV). Март 2021 г. Архивировано из оригинала 20 марта 2020 г. Проверено 12 мая 2021 г.
- ^ Хофманн, К.; Сандиг, В.; Дженнингс, Г.; Рудольф, М.; Шлаг, П.; Штраус, М. (1995). «Эффективный перенос генов в гепатоциты человека с помощью бакуловирусных векторов» . Труды Национальной академии наук . 92 (22): 10099–10103. Бибкод : 1995PNAS...9210099H . дои : 10.1073/pnas.92.22.10099 . ПМК 40743 . ПМИД 7479733 .
- ^ «Бакуловирус - Методы бакуловирусной лаборатории» . Проверено 16 августа 2024 г.
- ^ Лакнер, А; Гента, К; Коппенштайнер, Х; Гербачек, Я; Хольцманн, К; Шпигль-Крейнекер, С; Бергер, В; Груш, М (2008). «Бицистронный бакуловирусный вектор для временной и стабильной экспрессии белка в клетках млекопитающих». Аналитическая биохимия . 380 (1): 146–8. дои : 10.1016/j.ab.2008.05.020 . ПМИД 18541133 .
- ^ Циммер, Карл (ноябрь 2014 г.). «Мыслесосы – встречайте кошмар природы» . Нэшнл Географик . Архивировано из оригинала 18 октября 2014 года.
- ^ Чиу, Э; Кулибали, Ф; Меткалф, П. (2012). «Многогранники вирусов насекомых, кристаллы инфекционных белков, содержащие вирусные частицы». Curr Opin Struct Biol . 22 (2): 234–40. дои : 10.1016/j.sbi.2012.02.003 . ПМИД 22475077 .
- ^ Хуан, Чжихун; Пан, Мэнцзя; Чжу, Силей; Чжан, Хао; Ву, Вэньби; Юань, Мэйдзин; Ян, Кай (2017). «Ген множественного нуклеополигедровируса ac83 Autographa Californica содержит цис-действующий элемент, который необходим для сборки нуклеокапсида» . Журнал вирусологии . 91 (5). дои : 10.1128/JVI.02110-16 . ПМК 5309959 . ПМИД 28031366 .
- ^ Альтманн, Фридрих; Штаудахер, Э; Уилсон, IB; Мерц, Л (1999). «Клетки насекомых как хозяева для экспрессии рекомбинантных гликопротеинов». Гликоконъюгатный журнал . 16 (2): 109–23. дои : 10.1023/А:1026488408951 . ПМИД 10612411 . S2CID 34863069 .
- ^ Кост, Т; Кондри, JP (1999). «Рекомбинантные бакуловирусы как векторы экспрессии для клеток насекомых и млекопитающих». Современное мнение в области биотехнологии . 10 (5): 428–33. дои : 10.1016/S0958-1669(99)00005-1 . ПМИД 10508635 .
- ^ Мадео, Марианна; Карризи, Кьяра; Якопетта, Доменико; Капобьянко, Лоредана; Каппелло, Анна Рита; Буччи, Сесилия; Пальмьери, Фердинандо; Маццео, Джанкарло; Монтальто, Анна (23 июля 2009 г.). «Обильная экспрессия и очистка биологически активного митохондриального цитратного носителя в клетках насекомых, инфицированных бакуловирусом». Журнал биоэнергетики и биомембран . 41 (3): 289–297. дои : 10.1007/s10863-009-9226-6 . ISSN 0145-479X . ПМИД 19629661 . S2CID 44943721 .
- ^ Луков, Вирджиния; Ли, Южная Каролина; Барри, ГФ; Олинс, ПО (1993). «Эффективное создание инфекционных рекомбинантных бакуловирусов путем сайт-специфической транспозон-опосредованной вставки чужеродных генов в геном бакуловируса, размноженного в Escherichia coli» . Журнал вирусологии . 67 (8): 4566–4579. doi : 10.1128/jvi.67.8.4566-4579.1993 . ISSN 0022-538X . ПМК 237841 . ПМИД 8392598 .
- ^ «Церварикс: Отчет об оценке европейской общественности – научная дискуссия» (PDF) . Европейское Медицинское Агентство. 2007.
- ^ Беттинг, Дэвид Дж.; Му, Си Ю.; Кафи, Кямран; Макдоннел, Десмонд; Росас, Франциско; Голд, Дэниел П.; Тиммерман, Джон М. (2009). «Усиленная иммунная стимуляция с помощью терапевтической вакцины против опухолевого антигена лимфомы, произведенной в клетках насекомых, включает нацеливание рецептора маннозы на антигенпредставляющие клетки» . Вакцина . 27 (2): 250–9. doi : 10.1016/j.vaccine.2008.10.055 . ПМЦ 2683685 . ПМИД 19000731 .
- ^ Игноффо CM. (1975) Бакуловирусы для борьбы с насекомыми-вредителями: соображения безопасности, Саммерс М., Энглер Р., Фалькон Л.А., Вейл П.В. (ред.) Американское общество микробиологии, Вашингтон, округ Колумбия, стр. 52.
- ^ Саит, С.М.; Бегон, М.; Томпсон, диджей (1994). «Последствия сублетальной бакуловирусной инфекции у индийской мучной моли Plodia interpunctella». Журнал экологии животных . 63 (3): 541–550. Бибкод : 1994JAnEc..63..541S . дои : 10.2307/5220 . JSTOR 5220 .
- ^ Йеле, Дж.А.; Блиссар, GW; Боннинг, Британская Колумбия; Кори, Дж. С.; Эрниу, Э.А.; Рорманн, Г. Ф.; Тейльманн, Д.А.; Тим, С.М.; Влак, Дж. М.; и др. (2006). «О классификации и номенклатуре бакуловирусов: предложение к пересмотру» . Арх Вирол . 151 (7): 1257–1266. дои : 10.1007/s00705-006-0763-6 . ПМИД 16648963 . S2CID 6293565 . Архивировано из оригинала 24 февраля 2023 года . Проверено 1 февраля 2019 г.
- ^ Чиу Э.; Кулибали Ф.; Меткалф П. (апрель 2012 г.). «Многогранники вирусов насекомых, кристаллы инфекционных белков, содержащие вирусные частицы». Curr Opin Struct Biol . 22 (2): 234–40. дои : 10.1016/j.sbi.2012.02.003 . ПМИД 22475077 .
- ^ Бусиас, генеральный директор; Нордин, Г.Л. (1 июля 1977 г.). «Межинстарная восприимчивость осеннего паутины Hyphantria cunea к вирусам нуклеополиэдроза и гранулеза». Журнал патологии беспозвоночных . 30 (1): 68–75. Бибкод : 1977JInvP..30...68B . дои : 10.1016/0022-2011(77)90038-6 .
- ^ Тез, Дж.; Безье, А.; Перике, Г.; Дрезень, Ж.-М.; Эрниу, Э.А. (2011). «Палеозойское происхождение крупных дцДНК-вирусов насекомых» . Труды Национальной академии наук . 108 (38): 15931–5. Бибкод : 2011PNAS..10815931T . дои : 10.1073/pnas.1105580108 . ПМК 3179036 . ПМИД 21911395 .
Общие источники
[ редактировать ]- Вирусы Дж.Огродника
- Дубей, RC (2014). Учебник по биотехнологии: [для студентов университетов и колледжей в Индии и за рубежом] (Пятое исправленное изд.). Нью-Дели, Индия. ISBN 978-81-219-2608-9 .
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - Ричард Престон (1998). Событие «Кобра» .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Рорманн, Джордж (2019). Бакуловирусная молекулярная биология, четвертое издание (4-е изд.). Бетесда, Мэриленд: NCBI. ПМИД 31294936 .
- Федеричи, Брайан А.; Гранадос, Роберт Р. (1986). Биология бакуловирусов . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-0-8493-5988-0 .
- Миллер, Лоис (1997). Бакуловирусы . Нью-Йорк: Пленум Пресс. ISBN 978-0-306-45641-1 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]

- Отчет ICTV : Baculoviridae
- Вирусная зона : Baculoviridae.
- Указатель вирусов – Baculoviridae (2006). В: ICTVdB – Универсальная база данных вирусов, версия 4. Бюхен-Осмонд, C (ред), Колумбийский университет, Нью-Йорк, США. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTVdb/Ictv/fs_index.htm
- Рорманн, Г. Ф. 2019. Молекулярная биология бакуловирусов, 4-е изд. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK543458/
- Рорманн, Г. Ф. 2019. Молекулярная биология бакуловирусов, 4-е изд. https://ir.library.oregonstate.edu/concern/defaults/7d279043k?locale=en