Jump to content

Бакуловирусиды

Бакуловирусиды
Вирионы бакуловируса и нуклеокапсиды
Классификация вирусов Изменить эту классификацию
(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 ]
Схема жизненного цикла NPV
Мертвая гусеница, зараженная NPV.

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 ]

Пути распространения бакуловируса в окружающей среде

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 ]
Очередная жертва вируса ядерного полиэдроза.

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 ]
Схема нуклеополигедровируса

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 ]
  1. ^ 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 .
  2. ^ «Вирусная зона» . ЭксПАСи. Архивировано из оригинала 2 мая 2017 года . Проверено 15 июня 2015 г.
  3. ^ «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.
  4. ^ 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 .
  5. ^ «Бакуловирус - Методы бакуловирусной лаборатории» . Проверено 16 августа 2024 г.
  6. ^ 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 .
  7. ^ Циммер, Карл (ноябрь 2014 г.). «Мыслесосы – встречайте кошмар природы» . Нэшнл Географик . Архивировано из оригинала 18 октября 2014 года.
  8. ^ 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 .
  9. ^ 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 .
  10. ^ 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 .
  11. ^ 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 .
  12. ^ 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 .
  13. ^ 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 .
  14. ^ «Церварикс: Отчет об оценке европейской общественности – научная дискуссия» (PDF) . Европейское Медицинское Агентство. 2007.
  15. ^ 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 .
  16. ^ 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.
  17. ^ 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 .
  18. ^ 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.
  19. ^ 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 .
  20. ^ 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 .
  21. ^ 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 ]

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 2ee554a916469ef826c74245d3416d7a__1710336360
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/2e/7a/2ee554a916469ef826c74245d3416d7a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Baculoviridae - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)