Пикорнавирусные инфекции

Общая характеристика представителей семейства Picornaviridae

Семейство пикорнавирусов (от англ. pico - маленький, rna - рибонуклеиновая кислота) - большая группа вирусов, поражающая позвоночных. Пикорнавирусы животных представляют собой большое семейство РНК-содержащих вирусов. Длина РНК составляет примерно 8000 н.

Вирионы пикорнавирусов представляют собой лишенные суперкапсидной оболочки частицы кубической симметрии диаметром 22-30 нм. Капсид состоит из 60 структурных единиц. Липидов и углеводов в составе вирионов не обнаружено. Мол. м. вирионов 8-9 МД, плавучая плотность в CsCl 1,33-1,45 г/см3, коэффициент седиментации 140-165S. Вирионы устойчивы к жирорастворителям и неионным детергентам.

Геном пикорнавирусов представлен односпиральной линейной плюс-РНК смол. м. 2,4-2,7 МД. На З'-конце геномной РНК имеется поли-А последовательность различной длины, а 5'-конец блокирован ковалентно связанным белком VPg (2,4 кД). РНК пикорнавирусов обладает инфекционностью.

В вирионах пикорнавирусов обнаружены 4 полипептида, которые обозначены как VP1, VP2, VP3 и VP4 в порядке уменьшения мол. м. В вирион входит по 60 молекул каждого полипептида и 1-2 молекулы полипептида VP0 - предшественника полипептидов VP2 и VP4.

Антитела к синтетическим пептидам использованы для изучения изменений кон-формации во время расщепления полипротеина, порождающего 4 структурных белка пикорнавирусов. Первичный продукт трансляции с мол. м. 97 кД расщепляется с образованием фрагмента 63 кД, который по характеристикам сворачивания значительно отличается от продукта трансляции и продуктов расщепления. Показано, что про-теолитический процессинг даже на расстоянии 520 остатков от эпитопов вызывают сильные конформационные изменения, делающие эти эпитопы неузнаваемыми. Размножение пикорнавирусов происходит в цитоплазме клеток. Вирионная РНК транслируется непрерывно с образованием гигантского полипептида (240-250 кД), который подвергается последовательному расщеплению до функционально активных структурных и неструктурных белков. После трансляции вирионная РНК служит матрицей для образования минус-РНК, последняя в свою очередь служит матрицей для синтеза плюс-PHJC. Сборка вирионов происходит в цитоплазме клетки в несколько этапов. В процессе морфогенеза образуются различные морфологические структуры с последовательно возрастающими коэффициентами седиментации. Репликация генома пикорнавирусов сопровождается большим числом мутаций, близким к пределу, обеспечивающему сохранение жизнеспособности вируса. Поэтому любая популяция вируса содержит огромное разнообразие геномных вариантов, представляя собой так называемый "квазивид". Вариации генома включают также и ковалентные перестройки - делеции, рекомбинации, возникающие по репликативным и нерепликатив-ным механизмам, природа которых еще слабо изучена.

В ходе эволюции вируса фиксируется лишь незначительная часть генерируемого разнообразия. В основе этой фиксации лежат два принципиально различных способа отбора: по фенотипическим свойствам (позитивная и негативная селекция) и независимо от них (случайный выбор нерепрезентативных вариантов из гетерогенной популяции). При естественной эволюции пикорнавирусув вклад второго из этих способов количественно преобладает, и большинство фиксируемых мутаций, по-видимому, фенотипически нейтральны. Для понимания эволюционных механизмов важно знать "биологическую цену" тех или иных генетических изменений. В последнее время намечаются новые подходы к решению этой задачи.

Семейство Picornaviridae состоит из пяти родов: Enterovirus, Hepatovirus, Cardiovirus, Rhinovirus, Aphthovirus.

Род Enterovirus (от греч. enteron - кишечник) включает полиовирусы человека типов 1 (прототипный вирус), 2 и 3, вирусы Коксаки А1-А22, А24 (А23 - вирус ЕС-Н09), Коксаки В1-В6, вирусы ECHO (enteric cytopatogenic human orphans - кишечные цитопатогенные вирусы-сироты человека) 1-9, (ЕСНО10 - реовирус типа 1), 11-27 (ЕСН028 - риновирус человека типа 1А), 29-34, энтеровирусы человека 68-71, полиовирус мышей (вирус энцефаломиелита мышей Тейлора), вилюйский вирус, энтеровирусы обезьян 1 - 18, свиней 1-11, КРС 1-7. Вирус ВВС имеет очень близкое родство с вирусами Коксаки В5.

Энтеровирусы устойчивы в кислой среде (рН 3,0), плавучая плотность их в CsCl составляет 1,30-1,34 г/см3. Очень небольшая часть вирионов (около 1 %) имеет высокую плавучую плотность (1,43 г/см3). Энтеровирусы являются этиологическими агентами желудочно-кишечных заболеваний, менингитов, энцефаломиелитов, конъюнктивитов и везикулярных поражений. Широко распространены среди здоровых людей и животных.

Род Hepatovirus включает вирусы гепатита А человека (прототипный вирус) и обезьян. Диаметр вирионов составляет 25-27 нм, плавучая плотность в CsCl 1,32-1,34 г/см3, коэффициент седиментации 160S. Гепатовирусы стабильны при рН 3-6 и прогревании при 60 град.С в течение 10 мин. Передаются они, главным образом, фекально-ораль-ным путем и вызывают поражения печени у человека и обезьян.

Род Cardiovirus (от греч. cardio - сердце) включает вирусы энцефаломиокардита (прототипный вирус), Менго, Колумбия SK, энцефаломиелита мышей и ММ. Кар-диовирусы идентичны в РН и рассматриваются как штаммы вируса ЭМК. Кардиови-русы выделены от человека, обезьян, свиней, слонов, енотов, крыс, мангустов, белок, хомячков и мышей.

Диаметр вирионов составляет 24-30 нм, мол. м. 8,3 мД, плавучая плотность в CsCl 1,33-1,34 г/см3, коэффициент седиментации 156S. Кардиовирусы стабильны при рН 3-10, однако инактивируются при рН 5-6 в присутствии ионов С11- и Вг1-. Вирионная РНК состоит из 8000 нуклеотидов. Примерно на расстоянии 150 нуклеотидов от 5'-конца расположен участок полицитидиловой кислоты (полиц-последовательность) длиной 80-150 нуклеотидов. Вызывают у животных поражение сердца, головного и спинного мозга.

Род Rhinovirus (от греч. rhis, rhinos - нос) включает риновирусы человека (более 100 серотипов) и КРС (2 серотипа). Типичным представителем рода - риновирус человека 1А. Риновирусы инактивируются при рН 5,0-6,0, плавучая плотность в CsCl 1,38-1,42 г/см3. Вызывают поражение верхних дыхательных путей, распространяются аэрогенно. Род Aphthovirus (от греч. aphtha - везикулы во рту) включает вирусы ящура типов О (прототипный вирус), А, С, SAT1, SAT2, SAT3 и Азия1. Афитовирусы инактивируется при рН 5-6, плавучая плотность в CsCI 1,43-1,45 г/см3. Длина вирионной РНК около 8450 нуклеотидов. Примерно на расстоянии 400 нуклеотидов от 5'-конца РНК имеется участок полицитидиловой кислоты длиной 100-170 нуклеотидов. На З'-кон-цевой части генома расположены тандемно три гена, кодирующие три белка Vpg. Аф-товирусы вызывают поражение слизистой оболочки ротовой полости и бесшерстных участков кожи головы, вымени, венчика и области межкопытной щели у парнокопытных животных.

В состав семейства Picornaviridae входят еще риновирусы лошадей типов 1 и 2 , вирус паралича сверчков, вирус С дрозофилы и вирус Gonometa. Они недостаточно изучены и пока не отнесены ни к одному из вышеперечисленных родов. Следует также отметить, что от насекомых и растений выделено еще около 30 мелких РНК-содержа-щих вирусов, таксономическое положение которых не определено. У пикорнавирусо-подобного вируса кишечника Plautia stall (BK-Ps) 3-проксимальная открытая рамка считывания (ОРС) капсидного белка (I) не имеет инициирующего кодона АУТ. С использованием in vitro различных одно - и дицистронных РНК показано, что ОРС капсидного белка транслируется независимо от 5'-ОРС по механизму внутреннего вхождения рибосом. Делеционный, анализ показал, что сайт внутреннего вхождения рибосом IRES имеет длину 250 н. и слегка перекрывается с началом ОРС. Инициирующим кодоном в ОРС капсидного белка является триплет ЦУУ на самом 5'-конце этой ОРС. Трансляция in vitro моноцистронных РНК, не имеющих 5'-части IRES, показала, что кодон ЦУУ не узнается сканирующими рибосомами. Это позволило предположить, что IRES BK-Ps эффективно направляет инициацию трансляции без стабильного кодон-антикодонового спаривания между инициирующим кодоном и ини-циаторной метионил-тНК.

Эховирусы типов 22 и 23 выделены в шестой род Parechovirus в семействе пикорнавирусов и названы параэховирусами (ПЭВ) типов 1 и 2. Обсуждаются особенности строения 5'-нетранслируемой области, вирусные белки и процессинг полипротеина ПЭВ, генетические взаимоотношения ПЭВ с другими пикорнавирусами, взаимодействия ПЭВ-1 с поверхностью клетки и эпидемиология ПЭВ. Пара-эховирусы (ПЭВ) были первоначально классифицированы как члены рода Enterovirus семейства пикорнавирусов, но затем выделены в отдельный род, включающий ПЭВ человека типа 1 (ПЭВЧ-1) и ПЭВЧ-2 и примыкающий к ним вирус Люнган (ВЛ), выделенный из грызунов. Антитела к ПЭВЧ-1 обнаружены более чем у 95 % взрослой популяции людей. ПЭВЧ-1 вызывает преимущественно желудочно-кишечные и респираторные болезни, но иногда приводит к миокардиту и энцефалиту. Заражение ПЭВЧ-2 встречается редко. Пока не установлено, может ли ВЛ заражать людей.

Пикорнаподобные вирусы (ППВ) составляют большую группу патогенов, опасных для животных (полиомиелит), растений (шарка) и насекомых (сакбруд). Они наносят большой вред экономике и общественному здравоохранению. Генетическая структура ППВ и сходство суперсемейства ППВ с другими дивергентными семействами рассмотрены подробно. На основе анализа RdRp (РНК-зависимой РНК-полимеразы) последовательностей из сообществ морских вирусов выявлено, что плотный ранжированный ряд ППВ существует в океане. Эти последовательности отличались от таковых известных ППВ и входили в четыре монофилогенетические группы, которые, возможно, составляют два новых семейства. Один из изолятов является литиче-ским патогеном для Heterosigma akashiwo, токсичным агентом для роста водорослей и отвечает за тяжелые экономические потери в промышленной аквакультуре. Возможно, что ППВ являются важным патогеном морского фитопланктона