Poxviridae -Poxviridae

Poxviridae
Mikrograf elektronowy wirusa ospy.jpg
Klasyfikacja wirusów mi
(bez rankingu): Wirus
Królestwo : Varidnaviria
Królestwo: Bamfordvirae
Gromada: Nucleocytoviricota
Klasa: Pokkesviricetes
Zamówienie: Chitowirusy
Rodzina: Poxviridae
Podrodziny

Zobacz tekst

Poxviridae to rodzina wirusów . Naturalnymi żywicielami są ludzie, kręgowce i stawonogi. Obecnie w tej rodzinie są 83 gatunki, podzielone na 22 rodzaje, które dzielą się na dwie podrodziny. Choroby związane z tą rodziną obejmują ospę .

Cztery rodzaje od wirusów ospy mogą zarażać ludzi: Orthopoxvirus , Parapoxvirus , yatapoxvirus , molluscipoxvirus . Orthopox : ospa wirusa (ospy), wirus krowianki wirusów, wirusa ospy krów wirusa małpią wirusa Rabbitpox wirus; Parapox : wirus orf , pseudocowpox , wirus grudkowego zapalenia jamy ustnej bydła; Yatapox : wirus tanapox, wirus guza małpy yaba ; Molluscipox : wirus mięczaka zakaźnego (MCV). Najczęstsze to krowianka (obserwowana na subkontynencie indyjskim) i mięczak zakaźny, ale rośnie liczba infekcji ospy małpiej (obserwowanej w krajach lasów deszczowych zachodniej i środkowej Afryki). Choroba o tej samej nazwie, ospa wietrzna, nie jest prawdziwym wirusem ospy i jest w rzeczywistości wywoływana przez herpeswirusa ospy wietrznej i półpaśca .

Filogeneza

Nowa systematyka została zaproponowana niedawno po odkryciu nowego wirusa ospy wiewiórki w Berlinie w Niemczech.

Struktura

A) Mikrografia elektronowa cząstek wirusa ospy w błonie maziowej dużego nietoperza brunatnego, północno-zachodnie Stany Zjednoczone. B) Negatywne barwienie cząstek wirusa ospy w supernatancie hodowli komórkowej. Skala = 100 nm.

Cząsteczki wirusa Poxviridae (wiriony) są zazwyczaj otoczone (wirion otoczkowy zewnętrzny), chociaż wewnątrzkomórkowa postać dojrzałego wirionu wirusa, która zawiera inną otoczkę, jest również zakaźna. Różnią się kształtem w zależności od gatunku, ale ogólnie mają kształt cegły lub owalny kształt podobny do zaokrąglonej cegły, ponieważ są owinięte retikulum endoplazmatycznym. Wirion jest wyjątkowo duży, jego rozmiar ma około 200 nm średnicy i 300 nm długości, a jego genom zawiera pojedynczy, liniowy, dwuniciowy segment DNA. Dla porównania, Rhinovirus jest 1/10 wielkości typowego wirionu Poxviridae .

Replikacja

Replikacja wirusa ospy obejmuje kilka etapów. Wirus najpierw wiąże się z receptorem na powierzchni komórki gospodarza; uważa się, że receptory wirusa ospy to glikozaminoglikany . Po związaniu się z receptorem wirus przedostaje się do komórki, gdzie się odsłania. Odsłonięcie wirusa jest procesem dwuetapowym. Po pierwsze, błona zewnętrzna jest usuwana, gdy cząstka wchodzi do komórki; po drugie, cząsteczka wirusa (bez zewnętrznej błony) łączy się z błoną komórkową, aby uwolnić rdzeń do cytoplazmy. Geny wirusa ospy ulegają ekspresji w dwóch fazach. Wczesne geny kodują białko niestrukturalne, w tym białka niezbędne do replikacji genomu wirusa i ulegają ekspresji przed replikacją genomu. Późne geny ulegają ekspresji po replikacji genomu i kodują białka strukturalne tworzące cząsteczkę wirusa. Składanie się cząsteczki wirusa następuje w pięciu etapach dojrzewania, które prowadzą do ostatecznej egzocytozy nowego wirionu otoczkowego. Po replikacji genomu niedojrzały wirion łączy białko A5, tworząc wewnątrzkomórkowy dojrzały wirion. Białko wyrównuje się i otoczka w kształcie cegły wewnątrzkomórkowego wirionu otoczki. Cząstki te są następnie łączone z osoczem komórkowym, tworząc związany z komórką wirion otoczkowy, który napotyka mikrotubule i przygotowuje się do wyjścia z komórki jako pozakomórkowy wirion otoczkowy. Składanie się cząsteczki wirusa zachodzi w cytoplazmie komórki i jest złożonym procesem, który jest obecnie badany w celu głębszego zrozumienia każdego etapu. Biorąc pod uwagę fakt, że wirus ten jest duży i złożony, replikacja jest stosunkowo szybka i zajmuje około 12 godzin, zanim komórka gospodarza umrze w wyniku uwolnienia wirusów.

Replikacja wirusa ospy jest nietypowa dla wirusa z genomem dwuniciowego DNA, ponieważ występuje w cytoplazmie, chociaż jest to typowe dla innych dużych wirusów DNA. Poxvirus koduje własną maszynerię do transkrypcji genomu, zależną od DNA polimerazę RNA, która umożliwia replikację w cytoplazmie. Większość dwuniciowych wirusów DNA wymaga do przeprowadzenia transkrypcji zależnej od DNA polimerazy RNA komórki gospodarza. Te polimerazy gospodarza znajdują się w jądrze komórkowym i dlatego większość dwuniciowych wirusów DNA przeprowadza część swojego cyklu infekcji w jądrze komórki gospodarza.

Ewolucja

Przodek pokswirusów nie jest znany, ale badania strukturalne sugerują, że mógł to być adenowirus lub gatunek spokrewniony zarówno z pokswirusami, jak i adenowirusami.

Na podstawie organizacji genomu i mechanizmu replikacji DNA wydaje się, że mogą istnieć związki filogenetyczne między rudiwirusami ( Rudiviridae ) a dużymi wirusami DNA eukariotycznego: wirusem afrykańskiego pomoru świń ( Asfarviridae ), wirusami Chlorella ( Pycodnaviridae ) i pokswirusami ( Poxviridae ).

Szybkość mutacji w tych genomach oszacowano na 0,9-1,2 x 10-6 podstawień na miejsce rocznie. Drugie oszacowanie określa ten wskaźnik na 0,5-7 x 10-6 podstawień nukleotydów na miejsce rocznie. Trzecie oszacowanie umieszcza wskaźnik na 4-6 × 10-6 .

Ostatni wspólny przodek istniejących pokswirusów, które zarażają kręgowce, istniał 0,5  miliona lat temu . Rodzaj Avipoxvirus oddzielił się od przodka 249 ± 69 tysięcy lat temu. Przodek rodzaju Orthopoxvirus odbiegał od innych kladów 0,3  miliona lat temu . Drugie oszacowanie tego czasu rozbieżności umieszcza to wydarzenie na 166 000 ± 43 000 lat temu. Podział Orthopox na istniejące rodzaje nastąpił około 14 000 lat temu. Rodzaj Leporipoxvirus rozrósł się około 137 000 ± 35 000 lat temu. Następnie nastąpił przodek rodzaju Yatapoxvirus. Ostatni wspólny przodek Capripoxvirus i Suipoxvirus oddzielił się 111 000 ± 29 000 lat temu.

Izolat z ryby - Salmon Gill Poxvirus - wydaje się być najwcześniejszą gałęzią Chordopoxvirinae.

Ospa

Data pojawienia się ospy nie jest ustalona. Najprawdopodobniej wyewoluował z wirusa gryzonia między 68 000 a 16 000 lat temu. Szeroki zakres dat wynika z różnych zapisów używanych do kalibracji zegara molekularnego. Jednym kladem były szczepy variola major (bardziej klinicznie ciężka postać ospy), które rozprzestrzeniły się z Azji między 400 a 1600 lat temu. Drugi klad obejmował zarówno alastrim minor (ospa fenotypowo łagodna) opisaną z kontynentów amerykańskich, jak i izolaty z Afryki Zachodniej, które oddzieliły się od szczepu przodków między 1400 a 6300 lat przed teraźniejszością. Ten klad podzielił się dalej na dwa podklady co najmniej 800 lat temu.

Drugie oszacowanie umieściło oddzielenie varioli od Taterapox na 3000-4000 lat temu. Jest to zgodne z dowodami archeologicznymi i historycznymi dotyczącymi pojawienia się ospy jako choroby ludzkiej, co sugeruje stosunkowo niedawne pochodzenie. Jeśli jednak założymy, że tempo mutacji jest podobne jak w przypadku herpeswirusów, datę rozbieżności między variola a Taterapox oszacowano na 50 000 lat temu. Chociaż jest to zgodne z innymi opublikowanymi szacunkami, sugeruje to, że dowody archeologiczne i historyczne są bardzo niekompletne. Potrzebne są lepsze oszacowania szybkości mutacji w tych wirusach.

Taksonomia

Rozpoznawane są następujące podrodziny i rodzaje (- virinae oznacza podrodzinę, a - wirus oznacza rodzaj):

Nazwa rodziny Poxviridae jest dziedzictwem pierwotnej grupy wirusów związanych z chorobami, które powodowały ospy w skórze. Współczesna klasyfikacja wirusów opiera się na cechach fenotypowych; morfologia, typ kwasu nukleinowego, sposób replikacji, organizmy gospodarza i rodzaj choroby, którą powodują. Ospy wirus pozostaje najbardziej zauważalną członek rodziny.

Gatunki z podrodziny Chordopoxvirinae Infect kręgowców i tych w podrodziny Entomopoxvirinae Infect owadów . Istnieje 10 uznanych rodzajów w Chordopoxvirinae i 3 w Entomopoxvirinae . Obie podrodziny zawierają również szereg niesklasyfikowanych gatunków, dla których w przyszłości mogą powstać nowe rodzaje. Wirus Cotia to niezwykły wirus, który może należeć do nowego rodzaju. Dwa kolejne wirusy ospy to NY_014 i Murmański pokswirus.

Uwagi

Zawartość GC tych genomów znacznie się różni. Avipoxvirus, Capripoxvirus, Cervidpoxvirus, Orthopoxvirus, Suipoxvirus, Yatapoxvirus i jeden rodzaj Entomopox (Betaentomopoxvirus) wraz z kilkoma innymi niesklasyfikowanymi Entomopoxvirusami mają niską zawartość G + C, podczas gdy inne - Molluscipoxvirus, Orthopoxvirus, Parapoxvirus i niektóre niesklasyfikowane Chordopox Zawartość C. Przyczyny tych różnic nie są znane.

Analiza filogenetyczna 26 genomów Chordopoxvirus wykazała, że ​​centralny region genomu jest konserwatywny i zawiera ~90 genów. Natomiast końce nie są konserwowane między gatunkami. Z tej grupy Avipoxvirus jest najbardziej rozbieżny. Następnym najbardziej rozbieżnym jest wirus Molluscipox. Rodzaje Capripoxvirus, Leporipoxvirus, Suipoxvirus i Yatapoxvirus łączą się razem: Capripoxvirus i Suipoxvirus mają wspólnego przodka i różnią się od rodzaju Orthopoxvirus. W obrębie rodzaju Othopoxvirus szczepy wirusa Cowpox Brighton Red, wirusy Ectromelia i wirus ospy małp nie łączą się z żadnym innym członkiem. Wirus Variola i wirus Camelpox tworzą podgrupę. Wirus krowianki jest najbliżej spokrewniony z CPV-GRI-90.

Wirus krowianki

Główny artykuł: wirus krowianki

Prototypowym wirusem ospy jest wirus krowianki , znany ze swojej roli w zwalczaniu ospy prawdziwej . Wirus krowianki jest skutecznym narzędziem ekspresji obcego białka, ponieważ wywołuje silną odpowiedź immunologiczną gospodarza. Wirus krowianki wnika do komórek głównie przez fuzję komórkową, chociaż obecnie odpowiedzialny za to receptor jest nieznany.

Vaccinia zawiera trzy klasy genów: wczesne, pośrednie i późne. Geny te są transkrybowane przez wirusową polimerazę RNA i powiązane czynniki transkrypcyjne. Vaccinia replikuje swój genom w cytoplazmie zakażonych komórek, a po późnym stadium ekspresji genów ulega morfogenezie wirionów, która wytwarza wewnątrzkomórkowe dojrzałe wiriony zawarte w błonie otoczki. Pochodzenie błony otoczki jest nadal nieznane. Dojrzałe wiriony wewnątrzkomórkowe są następnie transportowane do aparatu Golgiego, gdzie są owijane dodatkowymi dwiema błonami, stając się wirusem otoczki wewnątrzkomórkowej. Jest on transportowany wzdłuż mikrotubul cytoszkieletu, aby dotrzeć do obwodu komórki, gdzie łączy się z błoną plazmatyczną, aby stać się wirusem otoczkowym związanym z komórką. To wyzwala ogony aktynowe na powierzchni komórek lub jest uwalniane jako wirion w zewnętrznej otoczce.

Historia

Choroby wywoływane przez wirusy ospy, zwłaszcza ospę prawdziwą, znane są od wieków. Jednym z najwcześniejszych podejrzanych przypadków jest przypadek egipskiego faraona Ramzesa V, który prawdopodobnie zmarł na ospę około 1150 lat pne. Uważano, że ospa została przeniesiona do Europy na początku VIII wieku, a następnie do obu Ameryk na początku XVI wieku, co spowodowało śmierć 3,2 miliona Azteków w ciągu dwóch lat od wprowadzenia. To śmiertelne żniwo można przypisać całkowitemu brakowi kontaktu amerykańskiej populacji z wirusem przez tysiąclecia. Sto lat po tym, jak Edward Jenner wykazał, że słabszą ospę krowią można wykorzystać do skutecznego szczepienia przeciwko bardziej śmiertelnej ospie, ogólnoświatowe wysiłki mające na celu zaszczepienie wszystkich przeciwko ospie prawdziwej rozpoczęły się od ostatecznego celu, jakim było uwolnienie świata od epidemii podobnej do dżumy. Ostatni przypadek endemicznej ospy miał miejsce w Somalii w 1977 roku. W ciągu dwóch lat intensywne poszukiwania nie wykazały dalszych przypadków, aw 1979 roku Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ogłosiła, że ​​choroba została oficjalnie wyeliminowana. W 1986 r. wszystkie próbki wirusa zostały zniszczone lub przeniesione do dwóch zatwierdzonych laboratoriów referencyjnych WHO: w siedzibie federalnego Centrum Kontroli i Prewencji Chorób (CDC) w Atlancie w stanie Georgia (Stany Zjednoczone) oraz w Instytucie Przygotowania Wirusów w Moskwa. Po 11 września 2001 r. rządy Stanów Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii zwiększyły zaniepokojenie wykorzystaniem w bioterroryzmie ospy prawdziwej, czyli choroby podobnej do ospy. Jednakże kilka wirusów ospy, w tym wirus krowianki, wirus myksomatozy, wirus tanapox i wirus ospy szopa, jest obecnie badanych pod kątem ich potencjału terapeutycznego w różnych ludzkich nowotworach w badaniach przedklinicznych i klinicznych.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki