Gammaretrovirus

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Gammaretrovirus
Вирус лейкемии кошачьих
Вирус лейкемии кошачьих
Научная классификация
Группа:
Вирусы[1]
Реалм:
Riboviria
Царство:
Pararnavirae
Тип:
Artverviricota
Класс:
Revtraviricetes
Порядок:
Ortervirales
Семейство:
Ретровирусы
Подсемейство:
Orthoretrovirinae
Род:
Гаммаретровирусы
Международное научное название
Gammaretrovirus
вид

Гаммаретровирус — род из семейства ретровирусов. Примерами видов являются вирус лейкемии мышей и вирус лейкемии кошек. Они вызывают различные саркомы, лейкемии и иммунодефициты у млекопитающих, рептилий и птиц[2].

Введение

Многие эндогенные ретровирусы, тесно связанные с экзогенными гаммаретровирусами, присутствуют в ДНК млекопитающих (включая человека), птиц, рептилий и амфибий[3]. Многие также имеют общий консервативный структурный элемент РНК, называемый ядерным сигналом инкапсуляции[4].

Вирусы птичьего ретикулоэндотелиоза не являются строго птичьими вирусами — похоже, что вирусы ретикулоэндотелиоза — это вирусы млекопитающих, которые были случайно занесены птицам в 1930-х годах во время исследований малярии[5].

В качестве потенциального вектора для генной терапии гаммаретровирусы имеют некоторые преимущества перед ВИЧ в качестве лентивирусного вектора. В частности, гаммаретровирусная система упаковки не требует включения каких-либо последовательностей, перекрывающихся с кодирующими последовательностями gag, pol или дополнительных генов[6].

Гаммаретровирусы имеют широкий спектр последствий для животных. Они были связаны с несколькими заболеваниями, включая рак, особенно лейкемией и лимфомами, различными неврологическими заболеваниями и некоторыми иммунодефицитами у многих различных видов. Гаммаретровирусы похожи на другие ретровирусы и обратно транскрибируют положительную одноцепочечную 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 лейкемии кошек и вирус саркомы кошек[7][6][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[9][10].

В лабораторных условиях было обнаружено, что специфический гаммаретровирус, называемый вирусом ксенотропного мышиного лейкоза (XMRV), инфицирует ткань рака предстательной железы. XMRV — это 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 инфекцией[11][12][13], и маловероятно, что он существует вне лабораторий[14]. Предполагаемое открытие XMRV в клетках крови пациентов с синдромом хронической усталости в 2009 году вызвало споры и, в конечном итоге, опровержение[14][15]. Существовало более 50 линий раковых клеток человека, которые, как утверждалось, были связаны с вирусом, родственным вирусу лейкемии мышей, или вирусом лейкемии мышей. Также было заявлено 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[16].

Вирусная классификация

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 для многих гаммаретровирусов. Летучие мыши могут длительное время подвергаться воздействию различных патогенов, не проявляя никаких предупреждающих признаков, что приводит к спорному мнению о том, что летучие мыши обладают способностью вырабатывать иммунитет к вирусам, которые могут нанести вред другим видам. Таким образом, у летучих мышей может быть не один, а несколько типов гаммаретровирусов. Это утверждение подтверждается методом секвенирования транскриптомного профиля 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 распространяться горизонтально от животного к животному или вертикально от родителей к потомству[17].

Ещё один резервуар гаммаретровируса был обнаружен в геноме афалин. Считалось, что этот гаммаретровирус, названный Tursiops, усекает эндогенный ретровирус, происходит от существующих эндогенных гаммаретровирусов млекопитающих. Tursiops усекает эндогенный ретровирус. Первоначальная инвазия датируется примерно 10-19 миллионами лет назад и была идентифицирована в эндогенном гаммаретровирусе косатки, который вторгся более 3 миллионов лет назад. В 2009 году ещё один эндогенный гаммаретровирус был обнаружен в одном из видов косаток, а также в геномах девяти других китообразных. Таким образом, геномы гаммаретровирусов присутствуют как у водных, так и у наземных видов млекопитающих[18].

Структура

Схематический рисунок: незрелый и зрелый вирионы гаммаретровируса[7]

Гаммаретровирус представляет собой сферический вирион с оболочкой размером от 80 до 100 нм в диаметре. Он содержит нуклеокапсид, обратную транскриптазу, интегразу, капсид, протеазу, оболочечные и поверхностные единицы. Нуклеокапсид представляет собой сборку белков нуклеиновых кислот внутри вирусной частицы, это субструктура вириона. Обратная транскриптаза — это фермент, ответственный за превращение РНК в ДНК во время цикла репликации вириона. Интеграза работает с обратной транскриптазой для преобразования РНК в ДНК. Капсид представляет собой белковую оболочку, которая окружает геном вирусной частицы, его основные функции заключаются в защите и доставке генома в клетку-хозяина. Вирусная оболочка — это мембрана, окружающая вирусный капсид, это липидный бислой, полученный из клетки-хозяина[7][19].

Геном

Карта генома гаммаретровируса[7]
Изображение гаммаретровируса XMRV

Геном гаммаретровируса представляет собой одноцепочечный РНК (+) геном размером примерно 8,3 т.п.н. Он имеет 5'-кэп и 3'-поли-А-хвост и содержит две длинные области концевых повторов на 5'- и 3'-концах. Эти области длинных концевых повторов содержат области U5, R и U3, а также полипуриновый участок на 3'-конце и сайт связывания праймера на 5'-конце. Типичный геном гаммаретровируса содержит ген gag, ген pol и ген env[7].

Цикл репликации

Гаммаретровирус будет действовать как паразит, используя клеточные факторы хозяина для доставки генома в ядро клетки хозяина, где они будут использовать клеточный механизм для репликации вирусного генома и продолжения распространения по организму хозяина. Поскольку это одноцепочечная РНК (+) с промежуточным геномом ДНК, она обладает способностью копировать свой геном вирусной РНК непосредственно в мРНК. Вопреки центральной догме биологии, он также обратно транскрибирует свой РНК-геном в ДНК[19].

Вирион присоединяется к рецепторам клетки-хозяина через гликопротеин SU, затем гликопротеин TM способствует слиянию с клеточной мембраной. Затем вирус начнет снимать оболочку, и линейная двухцепочечная молекула ДНК образуется из одноцепочечного генома РНК (+) посредством обратной транскрипции. Фермент, отвечающий за обратную транскрипцию, называется обратной транскриптазой. Ядерная мембрана хозяина разбирается во время митоза, и двухцепочечная ДНК вируса способна проникать в ядро хозяина. Затем двухцепочечная вирусная ДНК интегрируется в геном клетки-хозяина с помощью вирусной интегразы, фермента, который обеспечивает интеграцию вирусной 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 дает как сплайсированные, так и несплайсированные нити РНК, эти сплайсированные нити РНК покидают ядро клетки-хозяина. Трансляция вирусной РНК без сплайсинга продуцирует полипротеины env, gag и gag-pol. Env становится предшественником полипептида и расщепляется с образованием поверхности связывания рецептора. Затем вирион собирается в мембране клетки-хозяина, а геном вирусной РНК упаковывается. Вирионы отпочковываются от плазматической мембраны и попадают в хозяина. После высвобождения вирионов из клеток-хозяев процесс повторяется на следующей клетке, на которую попадает активная вирусная частица[7][19].

Сопутствующие заболевания и эпидемии

Вспышки гаммаретровируса у коал обычны. Фактически, они были связаны с синдромом иммунодефицита коалы (KIDS), который похож на синдром иммунодефицита человека. Синдром иммунодефицита коалы 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 распространен 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, так как их популяции коал могут исчезнуть в ближайшем будущем, исследователи обеспокоены тем, что в Квинсленде может разразиться эпидемия[20][21].

Ограничение распространения

Были обнаружены и предоставлены вакцины против различных гаммаретровирусов. В Намибии обитает самая большая популяция диких гепардов в мире, что делает её жизненно важной популяцией для понимания биологии и естественного поведения этого вида. В июне 2002 года исследователи начали тестирование животных на наличие вируса кошачьей лейкемии, поскольку возникла обеспокоенность тем, что вирусная инфекция может вызвать серьёзную проблему со здоровьем у популяции гепардов Намибии. В ходе этого тестирования были собраны антитела для разработки вакцины против вируса лейкемии кошек. Эта вакцина оказалась успешной у намибийских гепардов, поскольку 86 % вакцинированных гепардов дали положительный результат на антитела к вирусу кошачьей лейкемии. С таким высоким процентом вакцинированных гепарды находятся в состоянии, когда более чем достаточно популяции вакцинировано, чтобы предотвратить вспышку гаммаретровируса, такого как вирус кошачьей лейкемии[22].

Наряду с прививками среди животных распространена рестрикция гамма-ретровирусов и других типов ретровирусов. У многих хозяев есть ген, блокирующий цикл репликации ретровирусов, в том числе гаммаретровирусов. Этот ген был открыт 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 вторгающегося вируса.

Примечания

  1. ↑ Таксономия вирусов (англ.) на сайте Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV).
  2. ↑ Veterinary virology. — 3rd ed. — San Diego: Academic Press, 1999. — 1 online resource (x, 629 pages) с. — ISBN 978-0-08-055203-3, 0-08-055203-X.
  3. ↑ Lijuan Hu, Daniela Hornung, Raffael Kurek, Helen Östman, Jonas Blomberg. Expression of Human Endogenous Gammaretroviral Sequences in Endometriosis and Ovarian Cancer (англ.) // AIDS Research and Human Retroviruses. — 2006-06. — Vol. 22, iss. 6. — P. 551–557. — ISSN 1931-8405 0889-2229, 1931-8405. — doi:10.1089/aid.2006.22.551. Архивировано 22 октября 2022 года.
  4. ↑ Victoria D'Souza, Anwesha Dey, Dina Habib, Michael F. Summers. NMR Structure of the 101-nucleotide Core Encapsidation Signal of the Moloney Murine Leukemia Virus (англ.) // Journal of Molecular Biology. — 2004-03. — Vol. 337, iss. 2. — P. 427–442. — doi:10.1016/j.jmb.2004.01.037. Архивировано 24 октября 2022 года.
  5. ↑ Anna Maria Niewiadomska, Robert J. Gifford. The Extraordinary Evolutionary History of the Reticuloendotheliosis Viruses (англ.) // PLoS Biology / Bill Sugden. — 2013-08-27. — Vol. 11, iss. 8. — P. e1001642. — ISSN 1545-7885. — doi:10.1371/journal.pbio.1001642.
  6. ↑ 1 2 Tobias Maetzig, Melanie Galla, Christopher Baum, Axel Schambach. Gammaretroviral Vectors: Biology, Technology and Application (англ.) // Viruses. — 2011-06-03. — Vol. 3, iss. 6. — P. 677–713. — ISSN 1999-4915. — doi:10.3390/v3060677. Архивировано 7 октября 2022 года.
  7. ↑ 1 2 3 4 5 6 Gammaretrovirus. viralzone.expasy.org. SIB Swiss Institute of Bioinformatics. Дата обращения: 27 февраля 2021. Архивировано 8 сентября 2022 года.
  8. ↑ Faraz Ahmed Baig, Talat Mirza, Amna Hamid, Serajuddaula Syed, Qamar Jamal. Ductal variant of prostate adenocarcinoma harbor Xenotropic murine leukemia virus related virus (XMRV) infection: a novel finding in subtype of prostate cancer // Türk Üroloji Dergisi/Turkish Journal of Urology. — 2017-08-16. — Т. 43, вып. 3. — С. 268–272. — doi:10.5152/tud.2017.85451. Архивировано 14 сентября 2022 года.
  9. ↑ Maetzig, T. (2011). "Gammaretroviral Vectors: Biology, Technology and Application". Viruses. 3 (12): 617—623. doi:10.3390/v3060677. PMID 21994751.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
  10. ↑ J Barquinero, H Eixarch, M Pérez-Melgosa. Retroviral vectors: new applications for an old tool (англ.) // Gene Therapy. — 2004-10-01. — Vol. 11, iss. S1. — P. S3–S9. — ISSN 1476-5462 0969-7128, 1476-5462. — doi:10.1038/sj.gt.3302363. Архивировано 14 сентября 2022 года.
  11. ↑ Источник, Архивировано из оригинала 17 ноября 2015, Дата обращения: 14 сентября 2022
  12. ↑ Источник, Архивировано 25 апреля 2019, Дата обращения: 14 сентября 2022
  13. ↑ Tobias Paprotka, Krista A. Delviks-Frankenberry, Oya Cingöz, Anthony Martinez, Hsing-Jien Kung. Recombinant Origin of the Retrovirus XMRV (англ.) // Science. — 2011-07. — Vol. 333, iss. 6038. — P. 97–101. — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203. — doi:10.1126/science.1205292. Архивировано 14 сентября 2022 года.
  14. ↑ 1 2 Maribel Arias, Hung Fan. The saga of XMRV: a virus that infects human cells but is not a human virus (англ.) // Emerging Microbes & Infections. — 2014-01. — Vol. 3, iss. 1. — P. 1–1. — ISSN 2222-1751. — doi:10.1038/emi.2014.40.
  15. ↑ Bruce Alberts. Retraction (англ.) // Science. — 2011-12-23. — Vol. 334, iss. 6063. — P. 1636–1636. — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203. — doi:10.1126/science.334.6063.1636-a. Архивировано 14 сентября 2022 года.
  16. ↑ Baig, F.A. (September 2017). "Ductal variant of prostate adenocarcinoma harbor Xenotropic murine leukemia virus related virus (XMRV) infection: a novel finding in subtype of prostate cancer". Turkish Journal of Urology. 43 (3): 268—272. doi:10.5152/tud.2017.85451. PMID 28861296. {{cite journal}}: Недопустимый |display-authors=3 ()
  17. ↑ Jie Cui, Mary Tachedjian, Lina Wang, Gilda Tachedjian, Lin-Fa Wang. Discovery of Retroviral Homologs in Bats: Implications for the Origin of Mammalian Gammaretroviruses (англ.) // Journal of Virology. — 2012-04-15. — Vol. 86, iss. 8. — P. 4288–4293. — ISSN 1098-5514 0022-538X, 1098-5514. — doi:10.1128/JVI.06624-11. Архивировано 14 сентября 2022 года.
  18. ↑ Lina Wang, Qiuyuan Yin, Guimei He, Stephen J. Rossiter, Edward C. Holmes. Ancient invasion of an extinct gammaretrovirus in cetaceans (англ.) // Virology. — 2013-06. — Vol. 441, iss. 1. — P. 66–69. — doi:10.1016/j.virol.2013.03.006. Архивировано 16 июня 2022 года.
  19. ↑ 1 2 3 S. Jane Flint. Principles of virology. — 4th edition. — Washington, DC, 2015. — 2 volumes с. — ISBN 978-1-55581-933-0, 1-55581-933-8, 978-1-55581-934-7, 1-55581-934-6, 978-1-55581-951-4, 1-55581-951-6, 978-1-55581-952-1, 1-55581-952-4, 978-1-55581-895-1, 1-55581-895-1.
  20. ↑ Viruses : essential agents of life. — Dordrecht: Springer, 2012. — 1 online resource с. — ISBN 978-94-007-4899-6, 94-007-4899-X, 94-007-4898-1, 978-94-007-4898-9, 94-007-9233-6, 978-94-007-9233-3.
  21. ↑ Jonathan P Stoye. [No title found] // Genome Biology. — 2006. — Т. 7, вып. 11. — С. 241. — doi:10.1186/gb-2006-7-11-241. Архивировано 12 октября 2022 года.
  22. ↑ Annika Krengel, Valentino Cattori, Marina L. Meli, Bettina Wachter, Jürg Böni. Gammaretrovirus-Specific Antibodies in Free-Ranging and Captive Namibian Cheetahs (англ.) // Clinical and Vaccine Immunology / R. L. Hodinka. — 2015-06. — Vol. 22, iss. 6. — P. 611–617. — ISSN 1556-679X 1556-6811, 1556-679X. — doi:10.1128/CVI.00705-14. Архивировано 14 сентября 2022 года.

Ссылки