Ретровирусы: класификация
Ретровирусы - обширное семейство оболочечных РНК-содержащих вирусов - отличаются от прочих РНК-содержащих вирусов способностью осуществлять обратную транскрипцию вирусной РНК с образованием ДНК и интеграцией ее в геном хозяйской клетки. Характерной особенностью этой группы вирусов является ее значительная изменчивость, связанная с высокой частотой ошибок, происходящих в ходе обратной транскрипции.
Все ретровирусы обладают сходной морфологией вириона и организацией структуры генома, однако различия их патогенных свойств весьма велики - некоторые вирусы этой группы вообще непатогенны для своих хозяев.
С момента открытия первого патогенного для человека вируса этого семейства (1981г.) интерес к ретровирусам особенно возрос, однако первые представители были описаны еще в 1908 г. (Ellermann, Bang). Тогда же был впервые выделен инфекционный агент, получивший название вируса саркомы Рауса и способный вызывать образование опухолей у птиц. Вслед за ним были открыты онкогенные вирусы млекопитающих (MMTV) , а в последующие десятилетия стало очевидно, что эти вирусы, весьма успешные в эволюционном отношении, обнаруживаются практически у всех групп позвоночных и некоторых беспозвоночных животных.
Ретровирусы образуют семейство Retroviridae ( табл. 192.1 ) , ранее подразделявшееся на три подсемейства:
- онкогенные вирусы (Oncovirinae) , инициирующие образование сарком и лейкемий у животных (например, вирус саркомы Рауса) , важнейший представитель которого - T-лимфотропный вирус человека типа 1 ;
- лентивирусы (Lentivirinae) , вызывающие медленные дегенеративные заболевания ( ВИЧ );
- Spumavirinae (спумавирусы, или пенящие вирусы), не связанные ни с какой патологией у животных, но образующие характерные "пенные" изменения клеточной культуры ( пенящий вирус шимпанзе ). Некоторые спумавирусы выделены от человека, однако они не вызывают ни одно из известных заболеваний и в данной главе рассмотрены не будут.
По мере расширения представлений о ретровирусах и обнаружения новых видов стало очевидным, что некоторые представители, например, онковирусов похожи друг на друга не больше, чем на вирусы из других подсемейств, поэтому современная классификация включает семь отдельных родов ретровирусов ( табл. 2.10 ). На основании некоторых особенностей структуры генома, репликации и морфогенеза спумавирусы по-прежнему выделяют в особое подсемейство.
Некоторые вирусы (их называют дефектными) в ходе репликации утрачивают гены, необходимые им для последующего размножения, и способны к продуктивной инфекции только в присутствии вирусов-помощников. После встраивания в геном клетки-хозяина последовательности генома дефектных вирусов (эндогенные ретровирусы) передаются вместе с хозяйской ДНК из поколения в поколение, составляя до 2% генома человека.
Ретровирусы формируют сферические вирусные частицы с диаметром 80-120 нм, имеющие оболочку, состоящую из белково-липидного слоя - производного мембраны хозяйской клетки - и вирусных белков. Внутренняя электронно-плотная часть ( нуклеокапсид ) вириона имеет форму усеченного конуса ( рис. 1.14 ) и содержит ферменты, необходимые для репликации вируса, а также геномную РНК.
На основе общности морфологии выделяют четыре типа ретровирусных частиц:
а) безоболочечные, предположительно неинфекционные незрелые частицы, встречающиеся внутри клеток, связаны с наличием эндогенных ретровирусов;
б) оболочечные частицы с конденсированным, ацентрически расположенным нуклеокапсидом и выступающими шипами оболочки ( MMTV );
в) сходен с типом В, нуклеокапсид расположен центрально, шипы менее выражены ( HTLV , ВИЧ-1 ) ( рис. 1.14 );
г) более крупные вирусы, шипы выражены минимально ( MPMV ).
Вирусная РНК имеет три основные рамки считывания и, соответственно, кодирует три главные группы структурных белков, обнаруживаемых в составе вириона ретровирусов ( табл. 2.11 , рис. 2.12 ).
Белки группы Gag (group specific antigens - группоспецифический антиген) формируют внутреннюю структуру вириона и включают три основных полипептида:
- капсид (СA) , ответственный за пространственную укладку молекул всех прочих белков и формирование архитектуры вириона;
- матриксный белок (MA) , тесно связанный с внутренней поверхностью липидного бислоя и стабилизирующий вирусную частицу;
- нуклеокапсидный белок (NC) , находящийся в тесной связи с вирусной РНК и обеспечивающий ее конденсацию внутри нуклеокапсида.
Помимо этого группу Gag некоторых ретровирусов дополняют другие белки, имеющие общий с основными белками предшественник и принимающие участие в формировании и почковании вирионов.
Ферменты, ответственные за различные этапы размножения ретровирусов, составляют вторую группу белков - Pol (polymerase - полимераза) , включая протеазу (Pro) , обратную транскриптазу (RT) и интегразу (Int) .
Третья группа ретровирусных белков - Env белок (от англ. envelope - оболочка) - включает два гликопротеида: поверхностный (SU) и трансмембранный (ТМ) , формой напоминающий шипы и пронизывающий вирусную мембрану ( рис. 2.12 ) (в составе вириона SU и ТМ образуют тройки - тримеры). Белок SU ответственен за связывание вириона с рецепторами, а ТМ обеспечивает слияние мембран в ходе проникновения вируса в чувствительные клетки.
Кроме структурных белков, общих для всех ретровирусов, геном лентивирусов и некоторых онковирусов обладает дополнительными рамками считывания, направляющими синтез регуляторных и дополнительных белков, наличие которых позволяет заметно повысить уровень транскрипции вирусов и обеспечивает возможность размножения в различных видах клеток. Важную роль эти белки играют также в патогенезе инфекций, вызываемых ретровирусами.
