Гаммаретровирус
Гаммаретровирусы — род семейства Retroviridae . Примерами видов являются вирус мышиного лейкоза и вирус кошачьего лейкоза . Они вызывают различные саркомы, лейкемии и иммунодефициты у млекопитающих, рептилий и птиц. [ 1 ]
Введение
[ редактировать ]Многие эндогенные ретровирусы , тесно связанные с экзогенными гаммаретровирусами, присутствуют в ДНК млекопитающих (включая человека), птиц, рептилий и амфибий. [ 2 ] Многие из них также имеют общий консервативный структурный элемент РНК, называемый сигналом инкапсидации ядра . [ 3 ]
Вирусы ретикулоэндотелиоза птиц не являются строго птичьими вирусами: похоже, что вирусы ретикулоэндотелиоза представляют собой вирусы млекопитающих, которые случайно были занесены птицам в 1930-х годах во время исследований малярии. [ 4 ]
Как потенциальный вектор для генной терапии , гаммаретровирусы имеют некоторые преимущества перед ВИЧ как лентивирусный вектор . В частности, система упаковки гаммаретровируса не требует включения каких-либо последовательностей, перекрывающихся с кодирующими последовательностями gag, pol или дополнительных генов. [ 5 ]
Гаммаретровирусы имеют широкий спектр последствий для животных. Они связаны с рядом заболеваний, включая рак, в частности лейкозы и лимфомы, различные неврологические заболевания и некоторые иммунодефициты у многих различных видов. Гаммаретровирусы подобны другим ретровирусам и осуществляют обратную транскрипцию положительной одноцепочечной РНК в двухцепочечную ДНК. Двухцепочечная ДНК очень стабильна и легко интегрируется в геном хозяина. Несколькими примерами вируса являются вирус мышиного лейкоза Молони, ксенотропный вирус, родственный MuLB, вирус лейкоза кошек и вирус саркомы кошек. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
Гаммаретровирусы являются очень популярными ретровирусными векторами в лабораторных исследованиях. Эти векторы имеют решающее значение для генной терапии и переноса генов. Причина, по которой они так полезны, заключается в том, что их геномы очень просты и удобны в использовании. Ретровирусы обладают способностью очень хорошо интегрироваться в геномы клеток-хозяев, что обеспечивает долгосрочную экспрессию их генома. Одним из специфических гаммаретровирусов, который обычно используется в качестве ретровирусного вектора, является вирус мышиного лейкоза Молони. [ 7 ] [ 9 ]
В лабораториях было обнаружено, что специфический гаммаретровирус, называемый вирусом ксенотропного мышиного лейкоза (XMRV), инфицирует ткани рака простаты. XMRV — рекомбинантный вирус, созданный в результате лабораторной аварии в середине 1990-х годов. Хотя он может инфицировать ткани человека, ни одно известное заболевание не связано с этой инфекцией. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] и маловероятно, что он существует за пределами лабораторий. [ 13 ] Предполагаемое открытие XMRV в клетках крови пациентов с синдромом хронической усталости в 2009 году вызвало споры и, в конечном итоге, опровержение. [ 13 ] [ 14 ] Было заявлено, что существует более 50 линий раковых клеток человека, связанных с вирусом, родственным вирусу мышиного лейкоза, или вирусом мышиного лейкоза. Также сообщалось об открытии мышиных гаммаретровирусов в клеточных линиях рака легких. Хотя было неясно, какую роль эти вирусы играют в развитии рака, считалось, что они наиболее распространены на стадии развития опухоли, ингибируя гены, подавляющие опухоль. [ 8 ]
Вирусная классификация
[ редактировать ]Гаммаретровирус относится к семейству ретровирусов . Гаммаретровирусы считаются зоонозными вирусами, поскольку они обнаружены у многих различных видов млекопитающих, таких как мыши, кошки, свиньи, приматы, коровы и птицы. Однако летучие мыши являются основным резервуаром многих гаммаретровирусов. Летучие мыши могут подвергаться длительному воздействию различных патогенов, не проявляя при этом никаких настораживающих признаков, что приводит к спорному убеждению, что летучие мыши обладают способностью вырабатывать иммунитет к вирусам, которые могут нанести вред другим видам. Таким образом, летучие мыши могут быть носителями не одного, а нескольких типов гаммаретровирусов. Это утверждение подтверждается методом секвенирования транскриптома и полимеразной цепной реакцией. Исследователи также изучили несколько различных видов летучих мышей, чтобы подтвердить утверждение о том, что летучие мыши являются основным резервуаром гаммаретровирусов. Гаммаретровирусы могут передаваться горизонтально, от животного к животному, или вертикально, от родителя к потомству. [ 15 ]
Еще один резервуар гаммаретровируса обнаружен в геноме афалины . Считалось, что этот гаммаретровирус, называемый Tursiops, усекает эндогенный ретровирус, произошел от современных эндогенных гаммаретровирусов млекопитающих. Первоначальная инвазия эндогенного ретровируса Tursiops возникла примерно 10–19 миллионов лет назад и была идентифицирована в эндогенном гаммаретровирусе косаток, который вторгся более 3 миллионов лет назад. В 2009 году еще один эндогенный гаммаретровирус был обнаружен у одного вида косаток, а также в геномах девяти других китообразных. Таким образом, геномы гаммаретровируса присутствуют как у водных, так и у наземных видов млекопитающих. [ 16 ]
Структура
[ редактировать ]
Гаммаретровирус представляет собой сферический вирион с оболочкой диаметром 80–100 нм. Он содержит нуклеокапсид, обратную транскриптазу, интегразу, капсид, протеазу, оболочку и поверхностные единицы. Нуклеокапсид — это белковая сборка нуклеиновой кислоты внутри вирусной частицы, это субструктура вириона. Обратная транскриптаза — это фермент, ответственный за преобразование РНК в ДНК во время цикла репликации вириона. Интеграза работает совместно с обратной транскриптазой для преобразования РНК в ДНК. Капсид — белковая оболочка, окружающая геном вирусной частицы, его основные функции — защита и доставка генома в клетку-хозяин. Вирусная оболочка представляет собой мембрану, окружающую вирусный капсид, это липидный бислой, полученный из клетки-хозяина. [ 6 ] [ 17 ]
Геном
[ редактировать ]
Геном гаммаретровируса представляет собой геном одноцепочечной РНК (+) размером примерно 8,3 т.п.н. Он имеет 5'-концевую часть с 3'-концом из поли-А и содержит две длинные концевые области-ретрансляторы как на 5'-, так и на 3'-концах. Эти длинные концевые области повторов имеют области U5, R и U3, а также полипуриновый тракт на 3'-конце и сайт связывания праймера на 5'-конце. Типичный геном гаммаретровируса содержит ген gag , ген pol и ген env . [ 6 ]
Цикл репликации
[ редактировать ]Гаммаретровирус будет действовать как паразит, используя клеточные факторы хозяина для доставки генома в ядро клетки хозяина, где они будут использовать клеточные механизмы для репликации вирусного генома и продолжения распространения по всему организму хозяина. Поскольку это одноцепочечная РНК(+) с промежуточным геномом ДНК, она обладает способностью копировать геном вирусной РНК непосредственно в мРНК. Вопреки центральной догме биологии, он также обратно транскрибирует свой РНК-геном в ДНК. [ 17 ]
Вирион прикрепляет рецепторы клетки-хозяина через гликопротеин TM SU, затем гликопротеин способствует слиянию с клеточной мембраной. Затем вирус начнет снимать оболочку, и из одноцепочечного генома РНК(+) посредством обратной транскрипции образуется линейная двухцепочечная молекула ДНК. Ферментом, ответственным за обратную транскрипцию, является обратная транскриптаза . Ядерная мембрана хозяина разбирается во время митоза, и двухцепочечная ДНК вируса может проникнуть в ядро хозяина. Вирусная двухцепочечная ДНК затем интегрируется в геном клетки-хозяина с помощью вирусной интегразы, фермента, который позволяет интегрировать вирусную ДНК в ДНК хозяина. Вирус теперь называют провирусом , что означает, что ДНК гаммаретровируса интегрировалась в геном клетки-хозяина и теперь является матрицей для образования вирусной мРНК и геномной РНК. Двухцепочечная ДНК транскрибируется с помощью Pol II и образует как сплайсированные, так и несращенные цепи РНК, эти сращенные цепи РНК покидают ядро клетки-хозяина. В результате трансляции несплайсированной вирусной РНК образуются полипротеины env, gag и gag-pol. Env становится предшественником полипептида и будет расщепляться, образуя поверхность, связывающуюся с рецептором. Затем вирион собирается в мембране клетки-хозяина и упаковывается геном вирусной РНК. Вирионы отпочковываются от плазматической мембраны и попадают в хозяина. После выхода вирионов из клеток-хозяев процесс повторяется на следующей клетке, на которую попадает активная вирусная частица. [ 6 ] [ 17 ]
Сопутствующие заболевания и вспышки
[ редактировать ]Вспышки гаммаретровируса часто встречаются у коал. Фактически, они связаны с синдромом иммунодефицита коалы (KIDS), который похож на синдром иммунодефицита человека. Синдром иммунодефицита коал влияет на иммунную систему различных популяций коал, делая их более склонными к заражению болезнями или диагностированию рака. Подобно ВИЧ, синдром иммунодефицита коалы может передаваться потомству, а также передаваться другим коалам или видам животных. Вирус часто встречается у содержащихся в неволе коал. Фактически, в популяции содержащихся в неволе коал в Квинсленде 80% смертей связаны с гаммаретровирусами. Эта колония находится в состоянии повышенной готовности, поскольку их популяции коал могут исчезнуть в ближайшем будущем, исследователи обеспокоены тем, что в Квинсленде может разразиться эпидемия. [ 18 ] [ 19 ]
Ограничение хоста
[ редактировать ]Были открыты и созданы вакцины против различных гаммаретровирусов. В Намибии проживает самая большая популяция диких гепардов в мире, что делает ее жизненно важной популяцией для понимания биологии и естественного поведения этого вида. В июне 2002 года исследователи начали тестировать животных на наличие вируса лейкемии кошек, поскольку возникла обеспокоенность тем, что вирусная инфекция может вызвать серьезные проблемы со здоровьем у популяции гепардов Намибии. В ходе этого тестирования были собраны антитела для разработки вакцины против вируса лейкоза кошек. Эта вакцина доказала свою эффективность на намибийских гепардах: 86% вакцинированных гепардов дали положительный результат на антитела к вирусу кошачьего лейкоза. При таком высоком проценте привитых гепарды находятся в таком состоянии, что привитых более чем достаточно, чтобы предотвратить вспышку гаммаретровиуса, такого как вирус кошачьего лейкоза. [ 20 ]
Наряду с вакцинацией среди животных распространена рестрикция гаммаретровирусов и других типов ретровирусов. У многих хозяев есть ген, который блокирует цикл репликации ретровирусов, включая гаммаретровирус. Этот ген был обнаружен с использованием невирулентного белка вируса мышиного лейкоза. Этот белок блокирует репликацию некоторых штаммов вируса мышиного лейкоза после обратной транскрипции. Ограничение вируса зависит от взаимодействия белка и вторгшегося вируса. [ нужна ссылка ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Мерфи, Фредерик А.; Гиббс, Э.; Горзинек, Мариан; Штуддерт, Майкл (1999). Ветеринарная вирусология (3-е изд.). Сан-Диего: Академическая пресса. п. 364. ИСБН 9780080552033 .
- ^ Ху, Л (июнь 2006 г.). «Экспрессия эндогенных гаммаретровирусных последовательностей человека при эндометриозе и раке яичников». Ретровирусы СПИДа . 22 (6): 551–7. дои : 10.1089/aid.2006.22.551 . ПМИД 16796530 .
- ^ Д'Суза В., Дей А., Хабиб Д., Саммерс М.Ф. (2004). «ЯМР-структура сигнала инкапсидации ядра из 101 нуклеотида вируса мышиного лейкоза Молони». Журнал молекулярной биологии . 337 (2): 427–42. дои : 10.1016/j.jmb.2004.01.037 . ПМИД 15003457 .
- ^ Невядомска, А.М.; Гиффорд, Р.Дж. (2013). «Необычайная эволюционная история вирусов ретикулоэндотелиоза» . ПЛОС Биология . 11 (8): e1001642. дои : 10.1371/journal.pbio.1001642 . ПМЦ 3754887 . ПМИД 24013706 .
- ^ Метциг Т., Галла М., Баум С., Шамбах А. (2011). «Гаммаретровирусные векторы: биология, технология и применение» . Вирусы . 3 (6): 677–713. дои : 10.3390/v3060677 . ПМЦ 3185771 . ПМИД 21994751 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж «Гаммаретровирус» . www.viralzone.expasy.org . SIB Швейцарский институт биоинформатики . Проверено 27 февраля 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Метциг, Т.; Галла, М.; Баум, К.; Шамбах, А. (2011). «Гаммаретровирусные векторы: биология, технология и применение» . Вирусы . 3 (12): 617–623. дои : 10.3390/v3060677 . ПМЦ 3185771 . ПМИД 21994751 .
- ^ Jump up to: а б Бэйг, ФА; Мирза, Т.; Хамид, А.; и др. (сентябрь 2017 г.). «Протоковой вариант аденокарциномы простаты содержит инфекцию, связанную с вирусом ксенотропного мышиного лейкоза (XMRV): новое открытие в подтипе рака простаты» . Турецкий журнал урологии . 43 (3): 268–272. дои : 10.5152/tud.2017.85451 . ПМЦ 5562243 . ПМИД 28861296 .
- ^ Баркинеро, Дж.; Эйксарх, Х.; Перес-Мельгоса, М. (октябрь 2004 г.). «Ретровирусные векторы: новые применения старого инструмента». Генная терапия . 11 (доп. 1): S3–S9. дои : 10.1038/sj.gt.3302363 . ПМИД 15454951 .
- ^ «Происхождение XMRV расшифровано, что опровергает утверждения о его роли в заболеваниях человека» , Национальный институт рака , 31 мая 2011 г., заархивировано из оригинала 17 ноября 2015 г. , получено 16 ноября 2015 г.
- ^ «Винай К. Патак из NCI о «открытии» связи ретровируса и заболевания» , Science Watch , Fast Breaking Papers, 2012 , получено 16 ноября 2015 г.
- ^ Папротка, Тобиас; Дельвикс-Франкенберри, Криста А.; Чингез, Оя; и др. (1 июля 2011 г.). «Рекомбинантное происхождение ретровируса XMRV» . Наука . 333 (6038): 97–101. Бибкод : 2011Sci...333...97P . дои : 10.1126/science.1205292 . ISSN 0036-8075 . ПМЦ 3278917 . ПМИД 21628392 . через логин EBSCO
- ^ Jump up to: а б Ариас, Марибель; Фан, Хун (9 апреля 2014 г.). «Сага о XMRV: вирус, который заражает клетки человека, но не является человеческим вирусом» . Новые микробы и инфекции . 3 (4): э. дои : 10.1038/emi.2014.25 . ПМЦ 4008767 . ПМИД 26038516 .
- ^ Альбертс, Брюс (23 декабря 2011 г.). «Отказ» . Наука . 334 (6063): 1636. Бибкод : 2011Sci...334.1636A . дои : 10.1126/science.334.6063.1636-a . ПМИД 22194552 .
- ^ Кюи, Дж.; Тачеджян, М.; Ван, Л.; и др. (2012). «Открытие гомологов ретровирусов у летучих мышей: значение для происхождения гаммаретровирусов млекопитающих» . Журнал вирусологии . 86 (8): 4288–4293. дои : 10.1128/JVI.06624-11 . ПМЦ 3318619 . ПМИД 22318134 .
- ^ Ван, Л.; Инь, К.; Он, Г.; Росситер, С.Дж.; Холмс, ЕС; Куи, Дж. (2013). «Древнее вторжение вымершего гаммаретровируса у китообразных». Вирусология . 441 (1): 66–69. дои : 10.1016/j.virol.2013.03.006 . ПМИД 23545142 .
- ^ Jump up to: а б с Флинт, SJ; Энквист, LW; Раканиелло, ВР; Ралль, Г. Ф.; Скалка, А.М. (2015). Принципы вирусологии (4-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: ASM Press. стр. 100-1 ххх . Получено 7 ноября.
- ^ Тарлинтон, RE (2012). «Эндогенизация ретровируса коалы в действии». В Вицани, Г. (ред.). Вирусы: незаменимые агенты жизни . Дордрехт, Германия: Springer. стр. 283–291. дои : 10.1007/978-94-007-4899-6_14 . ISBN 978-94-007-4898-9 .
- ^ Стой, JP (2006). «Ретровирус коалы: вторжение в геном в реальном времени» . Геномная биология . 7 (11): 241. doi : 10.1186/gb-2006-7-11-241 . ПМЦ 1794577 . ПМИД 17118218 .
- ^ Кренгель, А.; Каттори, В.; Мели, М.; и др. (2015). «Специфические антитела к гаммаретровирусу у намибийских гепардов, находящихся на свободном выгуле и в неволе» . Клиническая и вакциноиммунология . 22 (6): 611–617. дои : 10.1128/cvi.00705-14 . ПМЦ 4446404 . ПМИД 25809630 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]