Коронавирусы (Coronaviridae, семейство вирусов)
Плеоморфные покрытые оболочкой частицы со средним диаметром 100 нм. На поверхности характерные выпячивания с шишкообразными утолщениями на концах, подобно короне обрамляющими вирионы. Нуклеокапсид имеет спиральный тип симметрии. Плавучая плотность в CsCl 1,23 - 1,24 г/см3, коэффициент седиментации у разных вирусов от 350 до 500S. Стабильны в кислой среде при рН 6,0 - 6,5, чувствительны к жирорастворителям, быстро инактивируются при 56* С. Геном представлен однонитчатой РНК с молекулярной массой от 5,5 до 6,1 мегадальтон, по некоторым данным, до 9 мегадальтон, которая несет ковалентно прилегающие поли-А последовательности на 3' конце. РНК инфекционна. В составе вириона несколько полипептидов, в том числе гликопептиды. С РНП ассоциирован белок с молекулярной массой 50 килодальтон. Коронавирусы человека, птиц и некоторые другие обладают гемагглютинирующими свойствами. Размножаются в цитоплазме, созревают почкованием через эндоплазматический ретикулум. В естественных условиях каждый вирус паразитирует на одном избирательном виде позвоночного хозяина. Органные и клеточные культуры этих же видов животных используют для размножения вирусов in vitro. Некоторые вирусы в экспериментальных условиях патогенны для новорожденных мышей. Между отдельными вирусами происходят серологические перекрестные реакции.
Название семейства происходит от лат. corona - корона, поскольку пепломеры представителей рода Coronavirus создают вокруг оболочки вириона на ЭМ-фотографиях с негативным контрастированием выраженное обрамление, подобное зубцам короны.
Coronaviridae входит в состав отряда Nidovirales , к которому также принадлежат семейства Arteriviridae и Roniviridae .
Семейство Coronaviridae включает два рода: Coronavirus (номинативный род) и Torovirus (от лат. torus - тор, форму которого имеет нуклеокапсид представителей этого рода).
Коронавирусы распространены повсеместно, инфицируют птиц и млекопитающих, включая людей. Заражение происходит капельно-воздушным и фекально-оральным путем. Вирус поражает эпителиальные клетки респираторного и желудочно-кишечного трактов, хотя вирус также обнаруживается и в других органах (например, печени и почках). У домашних птиц и свиней выявлена персистирующая инфекция с выделением вируса в составе фекалий. Основные формы заболеваний, этиологически связанных с коронавирусами, - это респираторный синдром и гастроэнтерит . Клинически выраженные заболевания, этиологически связанные с торовирусами, неизвестны.
Представители семейства Coronaviridae имеют узкий спектр хозяев, однако некоторые из них способны преодолевать межвидовой барьер и вызывать эпидемические вспышки. Один из последних примеров такого рода - вирус TOPC (SARS-CoV - severe acute respiratory syndrome coronavirus) , появившийся в ноябре 2002 г. в провинции Гуандун (КНР): к середине 2004г. ВОЗ сообщила о 8098 случаях в 33 странах с 774 (9,5%) смертельными исходами. Была показана возможность проникновения инфекции в человеческую популяцию от животных, в частности гималайских циветт (Paguma larvata) , енотовидных собак (Nyctereutesprocyonoides) , бирманских хорьковых барсуков (Melogalepersonata) . Экспериментально показано инфицирование вирусом ТОРС обезьян, кошек, хорьков, мышей, свиней. Предполагается путь заражения через плохо обработанное мясо циветт в ресторанах. Изучается возможная связь с летучими мышами.
Вирион коронавирусов имеет сфероидную форму (80-200 нм) и снабжен липидной оболочкой. Масса вириона порядка 400 МДа; плавучая плотность в градиенте CsCl - 1,23-1,24 г/м3, в градиенте сахарозы - 1,15-1,20 г/см3; s(20W)=300-500S. Выступы на поверхности вириона ( пепломеры ), отчетливо различимые на ЭМ-фотографиях ( рис. 2.10 , А, Б; см. рис. 1.8 ), образованы тримерами белка S (180-220 кДа), который дополнительно расщепляется на две субъединицы - S1 и S2. У представителей 2-й группы (см. далее) рода Coronavirus имеется дополнительный поверхностный гликопротеид HE (65 кДа), обладающий гемагглютинирующей и эстеразной активностью. Трансмембранные белок М (23-35 кДа) и белок Е (9-12 кДа) играют важную роль в сборке и стабильности вирионов (у торовирусов белок Е отсутствует). Нуклеокапсид (60-70 нм), имеющий спиральную симметрию, образован белком N (50-60 кДа), который обладает выраженными основными свойствами. Взаимодействуя с геномной РНК, N-белок образует спиральный нуклеоид в центральной части нуклеокапсида ( рис. 2.10 , Г).
Геном коронавирусов представлен одноцепочечной РНК [(27,6-31,0)х1000 н.о.] позитивной полярности , которая представляет собой инфекционную мРНК, кэпированную на 5'- и полиаденилированную на З'-конце. (Геном коронавирусов является наиболее крупным из известных геномов РНК-содержа-щих вирусов). Последовательность основных генов: 5'-RdRp2-НЕ-S-Е-М-N-3'. (RdRp - от англ. RNA-dependent RNA-polymerase - РНК-зависимая РНК-полимераза). После кэпа на 5'- и перед poly(A) на З'- конце генома находятся так называемые UTR-фрагменты протяженностью 200- 400 и 200-500 н.о. соответственно.
Основными клетками-мишенями коронавирусов являются эпителиальные клетки и макрофаги . В зависимости от используемых рецептов на поверхности этих клеток (с которыми связывается белок S), вирусы рода Coronavirus подразделяются на три группы:
- вирусы 1-й группы используют в качестве клеточного рецептора N-аминопептидазу (CD13, или APN) ;
- 2-й группы - поверхностный клеточный белок CEACAM1 (carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 - эмбриокарцинома-ассоциированная молекула клеточной адгезии 1-го типа) из суперсемейства иммуноглобулиновых рецепторов и ангиотензинпревращающий фермент ;
- 3-й группы - сиаловые кислоты , содержащие альфа2,3-гликозидные связи, а также N-ацетил-9-O-ацетилнейраминовую кислоту .
После проникновения в клетку-мишень вРНК выступает в качестве мРНК для синтеза функционально важных белков. Основную роль в этом процессе играют две открытые рамки считывания : ORF1a (на 5'-конце генома) и ORF1b (незначительно перекрывающаяся с З'-концом ORF1a). Белковым продуктом ORF1a является полипептид pp1a. Примерно 20% синтезируемых на ORF1a белковых продуктов составляют полипептиды pp1b, которые являются результатом игнорирования рибосомами стоп-сигнала ORF1a (что инициируется образованием специальной шпильки вблизи стоп-сигнала) и продолжения синтеза вдоль ORF1b (которая сдвинута на -1 н.о. относительно ORF1a). Однако pp1a и pp1b практически невозможно выделить из инфицированной клетки в чистом виде, поскольку сразу же после синтеза они претерпевают протеолитическое расщепление на 15-16 белковых фрагментов, которые формируют полимеразный и протеазный комплексы.
Полимеразный комплекс осуществляет репликацию геномной РНК через формирование полноразмерной РНК негативной полярности . Последняя используется для синтеза не только дочерних полноразмерных геномных РНК, но и нескольких субгеномных РНК (сгРНК), которые являются мРНК ( кэпированными на 5'- и полиаденилированными на З'-конце) для 5-7 белковых продуктов, которые кодируются фрагментами З'-конца генома. Эти сгРНК непрерывно продуцируются одновременно с синтезом полноразмерной РНК негативной полярности. Белковые продукты, кодируемые сгРНК, являются как структурными ( НЕ белок , S белок , Е белок , М белок , N белок ), так и регуляторными элементами. Сборка вирионов происходит в цитоплазме на мембранах эндоплазматического ретикулума . Основную роль в формировании зрелого вириона играют трансмембранные белки М и Е ( рис. 2.10 , Г). Сборка вирионов может происходить и в отсутствие пепломеров , однако последние необходимы для инфекционности.
Инфицирование коронавирусами вызывает появление высокотитражных сывороток против эпитопов , расположенных на S-, М-, N- и НЕ-антигенах. S- и НЕ-белки содержат основные эпитопы для нейтрализующих антител, М- и N-белки - менее эффективные нейтрализующие детерминанты, однако наибольший защитный эффект при иммунизации достигается при сочетанном использовании S- и N-белка. Антитела против М-белка выявляются в реакции связывания комплемента . Антигемагглютинирующие антитела связываются с эпитопами S- и НЕ-белка. Детерминанты клеточного иммунного ответа находятся в составе N-белка.
Род Coronavirus (прототипный представитель - IBV (infectious bronchitis virus вирус инфекционного бронхита птиц) ) включает три группы вирусов, различающихся рецепторной специфичностью:
- 1-я группа: вирус CCoV (canine coronavirus - коронавирус собак) , вирус FCoV (feline coronavirus - коронавирус кошек) , вирус HCoV-229E (human coronavirus 229E - коронавирус человека 229E) , вирус PEDV (porcine epidemic diarrhea virus - вирус эпизоотической диареи свиней), вирус TGEV (transmissible gastroenteritis virus - вирус трансмиссивного гастроэнтерита свиней);
- 2-я группа: вирус BCoV (bovine coronavirus - коронавирус КРС) , вирус HCoV-NL63 (human coronavirus NL63 - коронавирус человека NL63) , вирус HCoViOC43 , вирус HECoV (human enteric coronavirus - коронавирус энтерита людей) , вирус MHV (murine hepatitis virus - вирус гепатита мышей) , вирус PHEV (porcine hemagglutinating encephalomyelitis virus - гемагглютинирующий вирус энцефаломиелита свиней), вирус PCoV (puffinosis coronavirus - коронавирус птиц, вызывающий пуффиноз), вирус RbCoV (rabbit coronavirus - коронавирус кроликов) , вирус RtCoV (rat coronavirus - коронавирус крыс) , вирус SARS-CoV (TOPC-коронавирус человека) ;
- 3-я группа: вирус IBV , вирус PhCoV (pheasant coronavirus - коронавирус фазанов) , вирус TCoV (turkey coronavirus - коронавирус индюков) , вирус RNDV (Runde virus - вирус Рунде , изолированный от клещей Ixodes uriae на птичьих базарах в Норвегии.
Род Torovirus (прототипный представитель - вирус EToV (equine torovirus - торовирус лошадей) ): вирус BToV (bovine torovirus - торовирус КРС) , вирус EToV , вирус HToV (human torovirus - торовирус человека) , вирус PToV (porcine torovirus - торовирус свиней) .
Смотрите также:
