Gammaretrowirus
| Klasyfikacja wirusów | |
|---|---|
| Gammaretrovirus | |
|
|
| (nierankingowe): | Wirus |
| królestwo : | Rybowiria |
| Królestwo: | paranawirusy |
| Gromada: | Artverviricota |
| Klasa: | Revtraviricetes |
| Zamówienie: | Orterwirusy |
| Rodzina: | Retroviridae |
| Podrodzina: | Orthoretrovirinae |
| Rodzaj: | Gammaretrowirus |
| Gatunek | |
|
|
Gammaretrovirus to rodzaj z rodziny Retroviridae . Przykładowymi gatunkami są wirus białaczki mysiej i wirus białaczki kotów . Powodują różne mięsaki, białaczki i niedobory odporności u ssaków, gadów i ptaków.
Wstęp
Wiele endogennych retrowirusów , blisko spokrewnionych z egzogennymi gammaretrowirusami, jest obecnych w DNA ssaków (w tym ludzi), ptaków, gadów i płazów. Wiele z nich ma również wspólny konserwatywny element strukturalny RNA zwany sygnałem enkapsydacji rdzenia .
Ptasie wirusy retikuloendoteliozy nie są ściśle ptasimi wirusami - wydaje się, że wirusy siateczki śródbłonka to wirusy ssaków, które zostały przypadkowo wprowadzone do ptaków w latach trzydziestych XX wieku podczas badań nad malarią.
Jako potencjalny wektor do terapii genowej , gammaretrowirusy mają pewną przewagę nad HIV jako wektor lentiwirusowy . Konkretnie, system pakowania gammaretrowirusów nie wymaga włączania żadnych sekwencji zachodzących na siebie z sekwencjami kodującymi genów gag, pol lub genów pomocniczych.
Gammaretrowirusy mają szeroki zakres implikacji dla zwierząt. Zostały one powiązane z kilkoma chorobami, w tym rakiem, w szczególności białaczkami i chłoniakami, różnymi chorobami neurologicznymi i niektórymi niedoborami odporności u wielu różnych gatunków. Gammaretrowirusy są podobne do innych retrowirusów i dokonują odwrotnej transkrypcji pozytywnej pojedynczej nici RNA do dwuniciowego DNA. Dwuniciowy DNA jest wysoce stabilny i łatwo integruje się z genomem gospodarza. Kilka przykładów wirusa to wirus mysiej białaczki Moloneya, ksenotropowy wirus pokrewny MuLB, wirus białaczki kotów i wirus mięsaka kotów.
Gammaretrowirusy są bardzo popularnymi wektorami retrowirusowymi w badaniach laboratoryjnych. Wektory te mają kluczowe znaczenie dla terapii genowej i transferu genów. Powodem, dla którego są tak przydatne, jest to, że ich genomy są bardzo proste i łatwe w użyciu. Retrowirusy mają zdolność bardzo dobrej integracji z genomami komórek gospodarza, co pozwala na długotrwałą ekspresję ich genomu. Jednym specyficznym gammaretrowirusem, który jest powszechnie stosowany jako wektor retrowirusowy, jest wirus mysiej białaczki Moloneya.
, że specyficzny gammaretrowirus zwany ksenotropowym mysim wirusem białaczki (XMRV) infekuje tkankę raka prostaty w laboratoriach. XMRV to rekombinowany wirus stworzony w wyniku wypadku laboratoryjnego w połowie lat 90. Chociaż może infekować tkankę ludzką, żadna znana choroba nie jest związana z infekcją i jest mało prawdopodobne, aby istniała poza laboratoriami. Rzekome odkrycie XMRV w komórkach krwi pacjentów z zespołem przewlekłego zmęczenia w 2009 roku wywołało kontrowersje i ostatecznie wycofanie. Istniało ponad 50 ludzkich linii komórek nowotworowych, o których twierdzono, że są powiązane z wirusem mysiej białaczki lub mysim wirusem białaczki. Zgłoszono również odkrycia mysich gammeretrowirusów w liniach komórkowych raka płuc. Chociaż nie było jasne, jaką rolę odgrywają te wirusy w rozwoju raka, uważano, że są one najbardziej rozpowszechnione w fazie rozwoju nowotworu poprzez hamowanie genów hamujących nowotwór.
Klasyfikacja wirusów
Gammaretrovirus należy do rodziny retroviridae . Gammaretrowirusy są uważane za wirusy odzwierzęce, ponieważ występują u wielu różnych gatunków ssaków, takich jak myszy, koty, świnie, naczelne, krowy i ptaki. Jednak nietoperze są głównym rezerwuarem wielu gammaretrowirusów. Nietoperze mogą mieć przedłużoną ekspozycję na różne patogeny, nie wykazując żadnych znaków ostrzegawczych, co prowadzi do dyskutowanego przekonania, że nietoperze mają zdolność rozwijania odporności na wirusy, które mogą szkodzić innym gatunkom. Tak więc nietoperze mogą być nosicielami nie tylko jednego, ale kilku rodzajów gammaretrowirusów. Twierdzenie to jest poparte techniką sekwencjonowania profilowania transkryptomu i reakcją łańcuchową polimerazy. Naukowcy przyjrzeli się również kilku różnym typom gatunków nietoperzy, aby potwierdzić twierdzenie, że nietoperze są głównym rezerwuarem gammaretrowirusów. Gammaretrowirusy mogą rozprzestrzeniać się poziomo, od zwierzęcia do zwierzęcia lub pionowo od rodzica do potomstwa.
delfina butlonosego odkryto kolejny rezerwuar gammaretrowirusa . Uważa się, że ten gammaretrowirus zwany Tursiops obcina endogenny retrowirus i pochodzi z istniejących endogennych gammaretrowirusów ssaków. Pierwotna inwazja endogennego retrowirusa Tursiops sięga około 10–19 milionów lat temu i została zidentyfikowana w endogennym gammaretrowirusie orki, który zaatakował ponad 3 miliony lat temu. W 2009 roku wykryto inny endogenny gammaretrowirus u gatunku orki, a także dziewięć innych genomów waleni. Tak więc genomy gammaretrowirusa są obecne zarówno u gatunków ssaków wodnych, jak i lądowych.
Struktura
Gammaretrovirus to kulisty, otoczony otoczką wirion o średnicy od 80 do 100 nm. Zawiera jednostki nukleokapsydu, odwrotnej transkryptazy, integrazy, kapsydu, proteazy, otoczki i powierzchni. Nukleokapsyd jest zespołem białek kwasu nukleinowego w cząstce wirusa, jest podstrukturą wirionu. Odwrotna transkryptaza jest enzymem odpowiedzialnym za przemianę RNA w DNA podczas cyklu replikacji wirionu. Integraza współpracuje z odwrotną transkryptazą w celu przekształcenia RNA w DNA. Kapsyd to otoczka białkowa otaczająca genom cząsteczki wirusa, której głównymi funkcjami jest ochrona i dostarczanie genomu do komórki gospodarza. Otoczka wirusowa to błona otaczająca kapsyd wirusowy, jest to dwuwarstwa lipidowa pochodząca z komórki gospodarza.
Genom
Genom gammaretrowirusa to jednoniciowy genom RNA (+) o wielkości około 8,3 kb. Ma czapeczkę 5' z ogonem poli-A o długości 3' i zawiera dwa długie końcowe regiony repeaterów na obu końcach 5' i 3'. Te regiony długich powtórzeń końcowych mają regiony U5, R i U3, jak również szlak polipurynowy na końcu 3' i miejsce wiązania startera na końcu 5'. Typowy genom gammretrowirusa zawiera gen gag , gen pol i gen env .
Cykl replikacji
Gammaretrowirus będzie działał jako pasożyt wykorzystujący komórkowe czynniki gospodarza do dostarczania genomu do jądra komórkowego gospodarza, gdzie wykorzysta maszynerię komórkową do replikacji genomu wirusa i dalszego rozprzestrzeniania się w organizmie gospodarza. Ponieważ jest to jednoniciowy RNA(+) z pośrednim genomem DNA, ma zdolność kopiowania swojego wirusowego genomu RNA bezpośrednio do mRNA. Wbrew głównemu dogmatowi biologii dokonuje również odwrotnej transkrypcji swojego genomu RNA na DNA.
Wirion przyłącza receptory komórki gospodarza poprzez glikoproteinę SU, następnie glikoproteina TM pomaga w fuzji z błoną komórkową. Następnie wirus zacznie się usuwać, a liniowa dwuniciowa cząsteczka DNA jest tworzona z genomu jednoniciowego RNA(+) poprzez odwrotną transkrypcję. Enzymem odpowiedzialnym za odwrotną transkrypcję jest odwrotna transkryptaza . Błona jądrowa gospodarza jest rozkładana podczas mitozy, a wirusowe dwuniciowe DNA może dostać się do jądra gospodarza. Wirusowe dwuniciowe DNA jest następnie integrowane z genomem komórki gospodarza za pośrednictwem wirusowej integrazy, enzymu, który umożliwia integrację wirusowego DNA z DNA gospodarza. Wirus jest obecnie określany jako prowirus , co oznacza, że DNA gammaretrowirusa zintegrowało się z genomem komórki gospodarza i jest teraz matrycą do tworzenia wirusowego mRNA i genomowego RNA. Dwuniciowy DNA jest transkrybowany przez Pol II i będzie wytwarzał zarówno splicowane, jak i nieskładane nici RNA, te splicingowe nici RNA opuszczą jądro komórki gospodarza. Translacja niesplicowanego wirusowego RNA wytwarza poliproteiny env, gag i gag-pol. Env staje się prekursorem polipeptydu i rozszczepia się, tworząc powierzchnię wiążącą receptor. Następnie wirion jest składany w błonie komórki gospodarza i pakowany jest wirusowy genom RNA. Wiriony pączkują z błony plazmatycznej i uwalniają się do gospodarza. Po uwolnieniu wirionów z komórek gospodarza proces powtarza się na następnej komórce, na którą natrafia aktywna cząsteczka wirusa.
Powiązane choroby i ogniska
Epidemie Gammaretrovirus są powszechne u koali. W rzeczywistości zostały one powiązane z zespołem niedoboru odporności Koala (KIDS), który jest podobny do ludzkiego zespołu niedoboru odporności. Zespół niedoboru odporności koali wpływa na układ odpornościowy różnych populacji koali, czyniąc je bardziej podatnymi na zarażenie się chorobami lub zdiagnozowanie raka. Podobnie jak HIV, zespół niedoboru odporności koali może być przekazywany potomstwu, a także innym koalom lub gatunkom koali na zwierzętach. Wirus jest powszechny u koali trzymanych w niewoli. W rzeczywistości w populacji trzymanych w niewoli koali w Queensland 80% zgonów jest związanych z gammaretrowirusami. Ta kolonia jest w stanie wysokiej gotowości, ponieważ ich populacje koali mogą wyginąć w najbliższej przyszłości, naukowcy obawiają się, że w Queensland może wybuchnąć epidemia.
Ograniczenie hosta
Odkryto i udostępniono szczepionki dla różnych gammaretrowirusów. W Namibii występuje największa populacja dzikich gepardów na świecie, co czyni ją populacją niezbędną do zrozumienia biologii i naturalnego zachowania tego gatunku. W czerwcu 2002 roku naukowcy rozpoczęli testy na zwierzętach na obecność wirusa białaczki kotów, ponieważ pojawiły się obawy, że infekcja wirusowa może spowodować poważny problem zdrowotny w populacji gepardów w Namibii. Podczas tych testów zebrano przeciwciała w celu opracowania szczepionki przeciwko wirusowi białaczki kotów. Ta szczepionka okazała się skuteczna u gepardów namibijskich, ponieważ 86% zaszczepionych gepardów uzyskało pozytywny wynik testu na obecność przeciwciał wirusa białaczki kotów. Przy tak wysokim odsetku zaszczepionych gepardy są w stanie, w którym jest więcej niż wystarczająca populacja zaszczepiona, aby zapobiec wybuchowi gammaretroviusa, takiego jak wirus białaczki kotów.
Wraz ze szczepieniami wśród zwierząt powszechne są restrykcje żywiciela wobec gammaretrowirusów i innych typów retrowirusów. Wielu gospodarzy ma gen, który blokuje cykl replikacji retrowirusów, w tym gammaretrowirusa. Gen ten został odkryty przy użyciu niezjadliwego białka mysiego wirusa białaczki. Białko to blokuje replikację niektórych szczepów wirusa mysiej białaczki po odwrotnej transkrypcji. Ograniczenie wirusa zależy od interakcji białka i atakującego wirusa. [ potrzebne źródło ]