Henipawirus nietoperza ghańskiego
| Klasyfikacja wirusów | |
|---|---|
| henipawirusa nietoperza ghańskiego | |
| (nierankingowe): | Wirus |
| królestwo : | Rybowiria |
| Królestwo: | Orthornawirusy |
| Gromada: | Negarnaviricota |
| Klasa: | Monjiviricetes |
| Zamówienie: | Mononegavirales |
| Rodzina: | Paramyxoviridae |
| Rodzaj: | Henipawirus |
| Gatunek: |
Henipawirus nietoperza ghańskiego
|
Henipawirus nietoperza ghańskiego (znany również jako wirus Kumasi ( KV ) należy do rodzaju Henipavirus z rodziny Paramyxoviridae . Infekcje u ludzi są powodowane przez zdarzenia odzwierzęce, w których wirus przechodzi z innego gatunku zwierząt. Dlatego ludzie nie są wrodzonymi żywicielami tej rodziny wirusów ale zamiast tego ulegają zakażeniu przez obwodowe rezerwuary wirusa, takie jak nietoperze i inni nosiciele wirusa.Kiedy wirusy te przenoszą się na ludzi w wyniku zdarzeń odzwierzęcych, okazały się jednymi z najbardziej śmiercionośnych wirusów zdolnych do zarażania ludzi, ze wskaźnikami śmiertelności między 50 a 100%.Dlatego wirusy te zostały sklasyfikowane jako wirusy poziomu bezpieczeństwa biologicznego czwartego (BSL-4) w odniesieniu do jego patogenezy, gdy zarażają ludzi.
W porównaniu z innymi henipawirusami, KV wykazuje zmniejszoną ekspresję powierzchniową glikoproteiny przyłączającej (KV-G). Jest prawdopodobne, że ekspresja KV-G jest opóźniona w retikulum endoplazmatycznym i nie jest tak łatwo eksportowana na powierzchnię komórki z powodu defektów w oligomeryzacji wyższego rzędu . Może to prowadzić do zmniejszenia patogenności .
Powstanie
Pojawienie się henipawirusa zaobserwowano w 1994 r., kiedy wybuch epidemii w Australii spowodował epidemię zakaźną u koni, prowadzącą do poważnych chorób układu oddechowego. Podczas tej epidemii dwie osoby zostały zarażone, a jedna zmarła. Pojawienie się henipawirusa jest wciąż stosunkowo nowe, co prowadzi do potrzeby szerszego zakresu badań genomicznych. Po pojawieniu się w Australii stwierdzono, że australijskie lisy latające (nietoperze) były głównym rezerwuarem wirusa poprzez analizę ich płynu macicznego i moczu. Jednak dzięki kolejnym wybuchom Henipavirus odkryto, że ludzie nie zarażają się tą chorobą bezpośrednio od latających lisów. We wszystkich przypadkach u ludzi (z których 4 zakończyły się zgonem) głównym wektorem przenoszenia były zakażone konie. Dlatego wydaje się, że konie zarażają się chorobą od latających lisów, podczas gdy ludzie zarażają się wirusem poprzez bliskość zakażonych koni. Zostało to również dodatkowo poparte spadkiem skurczów wirusa henipawirusa u ludzi po opracowaniu szczepionki przeciw wirusowi dla koni. Dane epidemiologiczne wskazują na obecność tych wirusów w Azji, Afryce i na południowym Pacyfiku. W kilku badaniach wykazano, że nietoperze, zwierzęta gospodarskie i ludzie są nosicielami przeciwciał neutralizujących Henipavirus w regionie Ghany, co wskazuje na możliwość istnienia wirusa w tej populacji.
po raz pierwszy wykryto go w ogrodzie zoologicznym w Kumasi w Ghanie w lutym 2008 r. Próbki guano z kolonii liczącej około 400 000 nietoperzy z gatunku Eidolon helvum zebrano i przebadano pod kątem wirusowego RNA . Podczas gdy otrzymano 3 genomy RNA: BatPV/Eid.hel/GH10/2008 ; BatPV; Eid.hel/GH45/2008 ; i BatPV/Eid.hel/GH48/2008 , tylko izolat BatPV/Eid.hel/GH10/2008 zawierał wystarczającą ilość RNA do wiarygodnego oznaczenia ilościowego . BatPV/Eid.hel/GH10/2008 wykazał najwyższą oszczędność sekwencji w stosunku do ustalonych genomów henipawirusów Nipah i Hendra . Cząsteczek zakaźnych nie można było wyizolować w hodowli komórkowej; nie zaobserwowano efektów cytopatycznych i nie można było uzyskać wirusowego RNA .
KV byłby pierwszym znanym henipawirusem wykrytym poza austroazjatycką prowincją geograficzną, o której wiadomo, że krążą inne znane henipawirusy. Dowody serologiczne sugerowały wcześniej, że henipawirusy prawdopodobnie mają znacznie szerszy zasięg geograficzny poza obszarami endemicznej infekcji Nipah i Hendra, a mianowicie, że niewykryte infekcje henipawirusem mogą być powszechne w Ameryce Południowej i Afryce kontynentalnej .
Genom
Henipavirus zawiera genom RNA z pojedynczą nicią otoczkową i ujemną. Dlatego należą do tej samej genomowej grupy wirusów, takich jak odra i świnka, które częściej powodują patogenezę i infekcje u ludzi; Odra, świnka i inne pokrewne patogeny wirusowe również należą do rodziny wirusów Paramyxoviridae. Istnieją dwa patogenne elementy genomu Henipavirus, Nipha Virus (NiV) i Hendra Virus (HeV). Ghanaian Bat Henipavirus (GhV) jest filogenetycznie spokrewniony zarówno z NiV, jak i HeV, chociaż jest najbliżej związany z NiV. Zarówno NiV, jak i HeV składają się z genomu o wielkości 18,2 kb kodującego sześć białek strukturalnych; nukleoproteina (N), fosfoproteina (P), białko macierzy (M), białko fuzyjne (F), glikoproteina przyłączająca (G) i duże białko lub białko polimerazy RNA (L). Ponadto gen P koduje trzy białka niestrukturalne; Dwa białka edytujące RNA (W i V) oraz alternatywne białko z otwartą ramką odczytu (C). Te genomy są konserwowane u większości filogenetycznych członków rodzaju Henipavirus. Chociaż członkowie rodzaju Henipavirus mają podobną strukturę i skład białek, mają subtelne zróżnicowanie genomowe w swoich sekwencjach kwasów nukleinowych. Chociaż istnieją subtelne różnice, zarówno HeV, jak i NiV są replikowalne u różnych gatunków żywicieli, takich jak naturalne nietoperze rezerwuarowe, kilka form zwierząt gospodarskich i oczywiście ludzie. Jednak potencjał odzwierzęcy GhV jest nieznany, ponieważ w Afryce nie było przypadków przeniesienia ze zbiornika nietoperzy na żaden inny organizm.
Wpis GhV
Podobnie jak w przypadku wszystkich Henipavirus GhV wykazuje ekspresję dwóch glikoprotein powierzchniowych; Białko fuzyjne (F) i przyłączająca się glikoproteina (G). Oba te białka pośredniczą w procesie wejścia GhV. Podobnie jak inne Henipawirusy, glikoproteina G GhV wiąże się z komórkowym receptorem powierzchniowym efryny-B2. Efryna-B2 jest przezbłonową kinazą tyrozynową receptora powierzchniowego komórki odpowiedzialną za dwukierunkową sygnalizację podczas powstawania nowotworów i innych zdarzeń rozwojowych. Ponadto wykazano, że ta rodzina receptorów jest wysoce konserwatywna wśród ludzi i innych zwierząt, co wyjaśnia szerokie przenoszenie Henipawirusa między kilkoma różnymi gatunkami. Podobnie jak większość wirusów otoczkowych, GhV podąża za procesem wnikania wirusa do komórki poprzez dwa specyficzne procesy; Wiązanie receptorów i fuzja błon.
Glikoproteina przyłączeniowa G jest tetramerycznym białkiem domeny transbłonowej, które ma krótki cytoplazmatyczny N-końcowy ogon i dużą kulistą głowę C-końcową. Ta struktura łączy transbłonowe i zewnątrzkomórkowe regiony tego białka, umożliwiając mu wiązanie się z receptorem Efryny-B2 na powierzchni komórek. Co więcej, stwarza to rozróżnienie między GhV i innymi Henipawirusami w porównaniu z innymi członkami rodziny Paramyxoviridae, ponieważ nie wykazują one aktywności hemaglutynianu ani neuraminidazy, a zatem nie wiążą kwasu sialowego, a jedynie receptory białek powierzchniowych komórki.
Białko fuzyjne F jest syntetyzowane jako nieaktywna forma prekursorowa F0 przed rozszczepieniem przez proteazy komórkowe do postaci aktywnej po przyłączeniu przez białko G do receptora efryny. Wszystkie domeny białka fuzyjnego są konserwowane przez NiV, HeV i GhV, ponieważ białko zawiera sekwencję cięcia fuzyjnego, peptyd fuzyjny i transbłonową domenę kotwiczącą.
Najmniej poznanym elementem wnikania GhV do komórki jest związek między białkiem przyczepiającym G a białkiem fuzyjnym F. Dlatego ustalono dwa modele wnikania tego wirusa: model „zaciskowy” i „prowokujący” Model. W modelu „zaciskowym” białko F jest aktywowane przez usunięcie inhibitora po zaciśnięciu białka przyłączającego do receptora na powierzchni komórki. Model „prowokatora” podkreśla pozytywną zmianę konformacyjną białka F po przyłączeniu białka G do receptora powierzchniowego komórki. W obu przypadkach białko F jest w jakiś sposób aktywowane przez przyłączenie białka G do receptora na powierzchni komórki, co powoduje uwolnienie peptydu fuzyjnego, co pozwala na wprowadzenie wirusa do komórki przez endocytozę.
Chociaż proces ten jest wysoce wydajny w przypadku HeV i NiV, prowadząc do szerokiego tropizmu i skutecznej infekcji wirusem w gospodarzu, GhV wykazuje mniej niż skuteczny proces wejścia. Podczas gdy HeV i NiV mają silną aktywność fuzyjną z różnymi komórkami gospodarza, GhV jest ograniczony do ograniczonego zakresu gospodarzy i replikuje się tylko w niektórych komórkach nietoperzy. Wykazano, że jest to wynikiem niewystarczającej ekspresji białka przyłączającego GhV G na powierzchni wirusa. Przy mniejszej ilości białka przyłączającego wydajność fuzji komórkowej za pośrednictwem wirusów byłaby mniejsza niż optymalna dla przenoszenia wirusa. Ponadto niższa ekspresja białka G ograniczyłaby jego interakcję z białkiem fuzyjnym F, ograniczając zdolność wirusa do fuzji z błoną komórki gospodarza, zmniejszając jego zdolność do wchodzenia do komórki poprzez endocytozę za pośrednictwem receptora. Ponadto niewielka zmiana w domenie cytoplazmatycznej wykazała ograniczenie zdolności białek G do aktywacji białka fuzyjnego F po przyłączeniu do receptora efryny-B2 błony komórkowej gospodarza. Dlatego GhV jest i był ograniczony do swojego wrodzonego rezerwuaru gatunków nietoperzy, ograniczając jego zoonotyczny potencjał zarażania innych zwierząt i ludzi.
Replikacja GhV
Po wejściu wirusa do komórki może nastąpić replikacja RNA. Jako wirus RNA o ujemnej nici, GhV wprowadza do komórki własną polimerazę RNA zależną od RNA. Trzy białka są niezbędne do replikacji GhV: białko nukleokapsydu (N), fosfoproteina (P) i zależna od RNA polimeraza RNA (RdRp) (L). Wykazano, że RdRp GhV i innych Henipawirusów mają dwojaką funkcję, transkrypcję RNA do mRNA i replikację RNA genomu. Kompleks transkryptazy składa się z białek L i P i jest odpowiedzialny za konwersję genomu RNA o ujemnej wartości do mRNA, który ma ulec translacji na białka wirusowe. Jako replikaza, kompleks białkowy jest odpowiedzialny za tworzenie genomowego i antygenomowego RNA, a następnie jego enkapsulację w białkach N. Poziom białek N jest elementem ograniczającym przejście od transkryptazy do replikazy; Im więcej białka N, tym większa aktywność replikazy. Ponadto replikacja może zachodzić w różnych liniach komórkowych i typach, ponieważ receptor efryny-B2 jest wysoce konserwatywny wśród typów komórek. Dlatego replikacja jest ograniczona do komórek wyrażających receptor efryny-B2. Stwierdzono to w komórkach śródbłonka oddechowego dla HeV i NiV, gdzie patogeneza jest największa. Jednak nie zostało to odkryte dla GhV.
Objawy i patogeneza wirusa henipawirusa
Zakażenie Henipawirusem, takim jak bardziej patogenny HeV i NiV, może prowadzić do zapalenia naczyń, martwicy, zakrzepicy, a także uszkodzenia miąższu mózgu związanego z powstawaniem olbrzymich komórek wielojądrzastych. Ponadto, mając wpływ na tkanki naczyniowe, Henipavirus powoduje ciężką patogenezę układu oddechowego. Zakażenie komórek śródbłonka naczyń prowadzi do dysfunkcji komórek i apoptozy, powodując duże ilości zapalenia naczyń. Podczas gdy patogeneza HeV i NiV jest ciężka, nie wykazano, aby GhV powodował te objawy u innych zwierząt ze względu na mniejszą zdolność replikacji u innych żywicieli poza naturalnym rezerwuarem nietoperzy.