Антигенный дрейф
Антигенный дрейф — это своего рода генетическая вариация вирусов, возникающая в результате накопления мутаций в вирусных генах , которые кодируют белки поверхности вируса, распознаваемые антителами хозяина . В результате появляется новый штамм вирусных частиц, который не эффективно ингибируется антителами, предотвращавшими заражение предыдущими штаммами. Это облегчает распространение измененного вируса среди частично иммунного населения. Антигенный дрейф наблюдается как у вирусов гриппа А, так и гриппа В. у вирусов
(Путаница может возникнуть из-за двух очень похожих терминов: антигенный сдвиг и генетический дрейф . Антигенный сдвиг — это тесно связанный процесс; он относится к более резким изменениям в поверхностных белках вируса, когда генетический материал двух или более вирусов смешивается. Генетический дрейф). совсем другое и гораздо более широко применимо; оно относится к постепенному накоплению в любой последовательности ДНК случайных мутационных изменений, которые не влияют на функцию ДНК и, следовательно, не наблюдаются естественным отбором .)
Иммунная система распознает вирусы, когда антигены на поверхности вирусных частиц связываются с иммунными рецепторами , специфичными для этих антигенов. Этими рецепторами могут быть антитела в кровотоке или аналогичные белки на поверхности клеток иммунной системы. Это распознавание весьма точное, как ключ, распознающий замок. После инфекции или после вакцинации организм вырабатывает гораздо больше этих вирус-специфических иммунных рецепторов, которые предотвращают повторное заражение этим конкретным штаммом вируса; это называется приобретенный иммунитет . Однако вирусные геномы постоянно мутируют , создавая новые формы этих антигенов. Если одна из этих новых форм антигена существенно отличается от старого антигена, она больше не будет связываться с антителами или рецепторами иммунных клеток, позволяя мутантному вирусу заражать людей, которые были невосприимчивы к исходному штамму вируса из-за предшествующее инфицирование или вакцинация.
В 1940-х годах Морис Хиллеман обнаружил антигенный дрейф, который является наиболее распространенным способом изменения вирусов гриппа. [1] [2] [3] [4] Второй тип изменений — антигенный сдвиг , также открытый Хиллеманом. [1] [2] где вирус приобретает совершенно новую версию одного из своих генов поверхностного белка от отдаленно родственного вируса гриппа. Скорость антигенного дрейфа зависит от двух характеристик: продолжительности эпидемии и силы иммунитета хозяина. Более длительная эпидемия позволяет давлению отбора продолжаться в течение длительного периода времени, а более сильные иммунные реакции хозяина усиливают давление отбора для разработки новых антигенов. [5]
В вирусах гриппа [ править ]
В вирусе гриппа двумя важными антигенами являются поверхностные белки: гемагглютинин и нейраминидаза . [6] Гемагглютинин отвечает за связывание и проникновение в эпителиальные клетки хозяина, тогда как нейраминидаза участвует в процессе образования новых вирионов из клеток хозяина. [7] Сайты белков гемагглютинина и нейраминидазы, распознаваемые иммунной системой хозяина, находятся под постоянным селективным давлением. Антигенный дрейф позволяет уклониться от воздействия этих иммунных систем хозяина за счет небольших мутаций в генах гемагглютинина и нейраминидазы, которые делают белок нераспознаваемым для ранее существовавшего иммунитета хозяина. [8] Антигенный дрейф — это непрерывный процесс генетических и антигенных изменений среди штаммов гриппа. [9]
В человеческих популяциях иммунные (вакцинированные) люди оказывают селективное давление на точечные мутации в гене гемагглютинина, которые увеличивают авидность связывания рецептора , в то время как наивные люди оказывают селективное давление на одноточечные мутации , которые уменьшают авидность связывания рецептора. [8] Это динамическое давление отбора способствует наблюдаемой быстрой эволюции гена гемагглютинина. В частности, было идентифицировано, что 18 специфических кодонов в домене HA1 гена гемагглютинина подвергаются положительному отбору с целью изменения кодируемой ими аминокислоты. [10] Чтобы решить проблему антигенного дрейфа, необходимы вакцины, обеспечивающие широкую защиту от гетеровариантных штаммов против сезонного, эпидемического и пандемического гриппа. [11]
Как и во всех РНК-вирусах вируса , мутации при гриппе происходят часто, поскольку РНК-полимераза не имеет механизма корректуры , что приводит к частоте ошибок между 1 × 10. −3 и 8 × 10 −3 замен на сайт в год во время репликации вирусного генома. [9] Мутации в поверхностных белках позволяют вирусу ускользать от некоторого иммунитета хозяина , а количество и расположение этих мутаций, которые обеспечивают наибольшее количество иммунных ускользаний, были важной темой изучения на протяжении более десяти лет. [12] [13] [14]
Антигенный дрейф в прошлом был причиной более тяжелых, чем обычно, сезонов гриппа , таких как вспышка гриппа H3N2 варианта A/Fujian/411/2002 в сезоне гриппа 2003–2004 гг. Все вирусы гриппа испытывают некоторую форму антигенного дрейфа, но наиболее выражен он у вируса гриппа А. [ нужна ссылка ]
Антигенный дрейф не следует путать с антигенным сдвигом , который относится к реассортации генных сегментов вируса.Кроме того, он отличается от случайного генетического дрейфа , который является важным механизмом в популяционной генетике . [ нужна ссылка ]
См. также [ править ]
Примечания [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Оранский, Иван (14 мая 2005 г.). «Морис Р. Хиллеман» . Ланцет . 365 (9472): 1682. doi : 10.1016/S0140-6736(05)66536-1 . ISSN 0140-6736 . ПМИД 15912596 . S2CID 46630955 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Курт, Рейнхард (апрель 2005 г.). «Морис Р. Хиллеман (1919–2005)» . Природа . 434 (7037): 1083. дои : 10.1038/4341083a . ISSN 1476-4687 . ПМИД 15858560 .
- ^ DJD Заработок; Дж. Душофф; С.А. Левин (2002). «Экология и эволюция гриппа». Тенденции экологии и эволюции . 17 (7): 334–340. дои : 10.1016/S0169-5347(02)02502-8 .
- ^ А. В. Хэмпсон (2002). «Антигены вируса гриппа и антигенный дрейф». В CW Поттере (ред.). Грипп . Elsevier Science BV, стр. 49–86. ISBN 978-0-444-82461-5 .
- ^ Бони, Т; С. Коби; П. Берли; М. Паскуаль (2006). «Эпидемическая динамика и антигенная эволюция за один сезон гриппа А» . Труды Королевского общества Б. 273 (1592): 1307–1316. дои : 10.1098/rspb.2006.3466 . ПМК 1560306 . ПМИД 16777717 .
- ^ Бувье Н.М., Палезе П. (сентябрь 2008 г.). «Биология вирусов гриппа» . Вакцина . 26 (Приложение 4): D49–53. doi : 10.1016/j.vaccine.2008.07.039 . ПМК 3074182 . ПМИД 19230160 .
- ^ Нельсон, Мичиган; Холмс, ЕС (март 2007 г.). «Эволюция пандемического гриппа» . Обзоры природы Генетика . 8 (3): 196–205. дои : 10.1038/nrg2053 . ПМИД 17262054 . S2CID 221107 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хенсли, ЮВ; Дас, СР; Бейли, Алабама; Шмидт, Л.М.; Хикман, HD; Джаяраман, А.; Вишванатан, К.; Раман, Р.; Сасисекхаран, Р.; Беннинк-младший; Юделл, JW (30 октября 2009 г.). «Авидность связывания рецептора гемагглютинина приводит к антигенному дрейфу вируса гриппа А» . Наука . 326 (5953): 734–736. Бибкод : 2009Sci...326..734H . дои : 10.1126/science.1178258 . ПМЦ 2784927 . ПМИД 19900932 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Таубенбергер, Джеффри К.; Кэш, Джон К. (17 июня 2010 г.). «Эволюция вируса гриппа, адаптация хозяина и формирование пандемии» . Клетка-хозяин и микроб . 7 (6): 440–451. дои : 10.1016/j.chom.2010.05.009 . ПМЦ 2892379 . ПМИД 20542248 .
- ^ Буш, РМ; К. Суббарао; Нью-Джерси Кокс; WM Fitch (3 декабря 1999 г.). «Прогнозирование эволюции человеческого гриппа А». Наука . 286 (5446): 1921–1925. дои : 10.1126/science.286.5446.1921 . ПМИД 10583948 . S2CID 2836600 .
- ^ Каррат Ф, Флахолт А (сентябрь 2007 г.). «Вакцина против гриппа: проблема антигенного дрейфа». Вакцина . 25 (39–40): 6852–62. doi : 10.1016/j.vaccine.2007.07.027 . ПМИД 17719149 .
- ^ Р.М. Буш; ВМ Фитч; С.А. Бендер; Нью-Джерси Кокс (1999). «Положительный отбор по гену гемагглютинина H3 вируса гриппа человека» . Молекулярная биология и эволюция . 16 (11): 1457–1465. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026057 . ПМИД 10555276 .
- ^ ВМ Фитч; Р.М. Буш; С.А. Бендер; Нью-Джерси Кокс (1997). «Долгосрочные тенденции в развитии человеческого гриппа типа А H (3) HA1» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (15): 7712–7718. Бибкод : 1997PNAS...94.7712F . дои : 10.1073/pnas.94.15.7712 . ПМК 33681 . ПМИД 9223253 .
- ^ диджей Смит; А. С. Лапедес; Дж. К. де Йонг; ТМ Бестеброер; Г. Ф. Риммельцваан; АДМЕ Остерхаус; РАМ Фушье (2004). «Картирование антигенной и генетической эволюции вируса гриппа» (PDF) . Наука . 305 (5682): 371–376. Бибкод : 2004Sci...305..371S . дои : 10.1126/science.1097211 . ПМИД 15218094 . S2CID 1258353 . Архивировано из оригинала (PDF) 7 марта 2019 г.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Бони МФ (июль 2008 г.). «Вакцинация и антигенный дрейф при гриппе» . Вакцина . 26 (Приложение 3): C8–14. doi : 10.1016/j.vaccine.2008.04.011 . ПМК 2603026 . ПМИД 18773534 .
- Гог-младший (июль 2008 г.). «Влияние эволюционных ограничений на динамику гриппа». Вакцина . 26 (Приложение 3): C15–24. doi : 10.1016/j.vaccine.2008.04.008 . ПМИД 18773528 .
Внешние ссылки [ править ]
- Иллюстрация антигенного дрейфа
- Техническое определение. Архивировано 12 мая 2014 г. на Wayback Machine.
