Генетическая организация тогавирусов
Геном тогавирусов представлен одноцепочечной РНК положительной полярности (инфекционная мРНК ) протяженностью 11400-11800 н.о. (49 S) (Alphavirus) и 9700 н.о. (38=40 S) (Rubivirus). На 5'-конце РНК имеется кэп (7-метилгуанозин), а на З'-конце - роlу(A)-трек. вРНК вируса краснухи отличается высоким содержанием азотистых оснований G+C (69,5% - наибольшее среди известных РНК-содержащих вирусов), что объясняет наличие в геномной РНК протяженных участков с выраженной вторичной структурой.
У тогавирусов вРНК имеет две открытых рамки считывания : 5'- ORF и З'- ORF .
Гены альфавирусов, кодирующие структурные и неструктурные белки, располагаются в следующем порядке: 5'-(нетранслируемая область)-nsPl(метилтрансфераза)-nsP2(хеликаза- протеаза)-nsP3(регуляторный белок X)-nsP4(РНК-зависимая РНК-полимераза)- JR(junction region, соединяющая области структурных и неструктурных генов)-С-белок(белок нуклеокапсида; 30-32 кДа)-ЕЗ(10 кДа)-Е2 (48 кДа)-6К (лидерный пептид)-Е1(45 кДа)-(нетранслируемая область)-(роlу(A)-трек). Гликопротеид ЕЗ включается в состав вириона только у вируса леса Семлики .
Расположение генов в вирионной РНК рубивирусов сходно, но не идентично: 5'-(нетранслируемая область)-р150(метилтрансфераза- белок Х-цистеиновая протеаза)-р90(хеликаза-протеаза)-JR-С-белок-Е2-Е1- (нетранслируемая область)-(роlу(A)-трек).
Структурные белки альфавирусов транслируются с 26S субгеномной РНК. Определенное сходство функциональных участков генома и различия в порядке расположения генов, выполняющих сходные функции в структуре геномных РНК, свидетельствуют о модульной рекомбинации вирусов в их эволюции от общего предшественника.
Синтезирующийся полипротеин С-ЕЗ-Е2-6К-Е1 разрезается сериновой аутопротеазой (функциональный участок протеазы в С-концевой части нуклеокапсидного белка) по сайту С-ЕЗ ( триптофан - серин ). Разрезание полипротеина в других участках осуществляется связанными с клеточными органеллами протеазами - сигнальными пептидазами. У вируса краснухи С-белок не обладает аутопротеазной активностью и нарезание полипротеина С-Е2-Е1 осуществляется клеточными протеазами. Последовательности ЕЗ и 6К выполняют лидерные функции во время синтеза и модификации полипротеинов Е2 и Е1.
Липиды составляют до 30% сухого веса вирионов и включаются в вирион во время его отпочковывания от клеточной плазматической мембраны (Alphavirus) или от внутриклеточной и плазматической мембран (Rubivirus). Фосфолипиды (фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин, фосфатидилсерин, сфингомиелин) и холестерол присутствуют в молярном отношении 2:1 у альфавирусов и 4:1 у рубивирусов, что в последнем случае связано с формированием рубивирусов сначала на внутриклеточных мембранах клетки, а затем - на наружных. В состав белков оболочки, которые во время процессинга белков и созревания вирионов подвергаются гликозилированию и ацилированию , входят углеводы: манноза и сложные N-ацетилгликаны. У рубивирусов в белок Е2 входят еще и О-связанные гликаны.
Как и у всех РНК-содержащих вирусов, репликация геномной РНК альфавирусов РНК-полимеразой (за счет ошибок считывания матрицы) сопровождается накоплением точечных мутаций, приводящих к изменению биологических свойств вируса, включая антигенные свойства и вирулентность. Принято считать, что отличия в гене E1 более 23%, а в белке Е1 - более 10% является основанием для отнесения выделенного вируса к новому виду. В результате рекомбинации вируса Синдбис и вируса венесуэльского энцефалита возник вирус ЗЭЛ (вирус западного энцефалита лошадей) , а явление естественной рекомбинации было воспроизведено на разных моделях in vitro. Показано, что аттенуированные альфавирусы могут быть использованы в качестве эффективного генноинженерного вектора для создания рекомбинантных живых (ослабленных) вакцин и искусственных полипептидов с заданными свойствами.
Обнаружены непротяженные участки гомологии в первичной структуре геномных РНК альфа- и рубивирусов в различных функциональных областях. Кроме того, неструктурные белки тогавирусов ( nsP1 , nsP2 и nsP4 (Alphavirus), метилтрансфераза, хеликаза и репликаза (Rubivirus)) имеют участки гомологии с неструктурными белками HEV (Hepevirus) и нескольких групп РНК-содержащих вирусов растений, включая Tobamovirus , Tobravirus и Bromovirus . В процессе макроэволюции названных вирусов изменился не только порядок генов и уровень гомологии функциональных участков у ферментов репликативного комплекса, но и стратегия морфогенеза вирионов и тип симметрии нуклеокапсида: у тогавирусов - икосаэдрический, у перечисленных вирусов растений - спиральный.
Спектр чувствительных клеток, цитопатичность, темпы и уровни накопления внеклеточного вируса существенно отличаются у альфа- и рубивирусов. Так, например, в экспериментах in vitro латентный период у альфавирусов продолжается 3-4 ч, а у вируса краснухи - 10-12 ч; максимум накопления вируса вне клеток у альфавирусов отмечается через 10-12 ч (в зависимости от типа клеток и вида вируса), у вируса краснухи - через 30-48 ч; уровень продукции вирионов у альфавирусов - 10000 БОЕ/кл., для вируса краснухи - 0,1-1,0 инфекционная частица/кл. Невысокий уровень накопления вируса краснухи в клетке связывают с разным, отличающимся от эукариотической клетки, уровнем использования кодирующих кодонов , вследствие чего недостаток необходимых клеточных тРНК приводит к снижению интенсивности синтеза вирусных белков. При высокой множественности заражения in vitro (5-10 БОЕ/кл.) вирус краснухи вызывает округление клеток и отделение клеточного пласта от подложки к моменту максимальной продукции вируса, хотя синтез белка и РНК в инфицированной клетке лишь слегка понижается. Наоборот, в мононуклеарах периферической крови, стимулированных к делению митогенами, синтез клеточных белков при инфекции вирусом краснухи подавлен более чем на 90%. Подавление или задержка роста и пролиферации клеток, наиболее выраженные in vitro в инфицированных вирусом краснухи диплоидных клетках эмбриона человека, позволяют объяснить недоразвитие органов и тканей плода человека при врожденной краснухе , а также микроцефалию , аутокринные нарушения , костные нарушения , пороки развития плода и тератомы .
Смотрите также:
