Ludzki bokawirus
| Klasyfikacja naukowa | |
|---|---|
| ludzkiego bokawirusa | |
| (nierankingowe): | Wirus |
| królestwo : | Monodnaviria |
| Królestwo: | Shotokuvirae |
| Gromada: | Cossaviricota |
| Klasa: | Quintoviricetes |
| Zamówienie: | Piccovirales |
| Rodzina: | Parvoviridae |
| Podrodzina: | Parwowirinae |
| Rodzaj: | Bocaparwowirus |
| Grupy włączone | |
|
|
| kladystycznie , ale tradycyjnie wykluczone | |
|
Wszystkie inne wirusy i szczepy w gatunkach:
|
|
Ludzki bokawirus ( HBoV ) to nazwa nadana wszystkim wirusom z rodzaju Bocaparvovirus z rodziny wirusów Parvoviridae , o których wiadomo, że zakażają ludzi. HBoV1 i HBoV3 (i bocaparvovirus goryla) należą do gatunku bocaparvovirus 1 naczelnego , podczas gdy wirusy HBoV2 i HBoV4 należą do gatunku bocaparvovirus 2 naczelnego . Niektóre z tych wirusów powodują choroby u ludzi. HBoV1 jest silnie zaangażowany w wywoływanie niektórych przypadków infekcji dolnych dróg oddechowych , zwłaszcza u małych dzieci, a kilka wirusów powiązano z żołądka i jelit , chociaż pełna rola kliniczna tej pojawiającej się choroby zakaźnej pozostaje do wyjaśnienia.
Historia
Allander i współpracownicy z Karolinska Institutet w Sztokholmie w Szwecji po raz pierwszy sklonowali sekwencję kodującą tego nowego członka rodziny Parvoviridae w 2005 r. z połączonych aspiratów nosowo-gardłowych (NPA, zbieranie aspirowanego płynu z tylnej części jamy nosowej). Wykorzystali nowatorską technikę zwaną molekularnym badaniem przesiewowym wirusów, opartą na losowym klonowaniu i analizie bioinformatycznej . Technika ta doprowadziła do odkrycia nowych wirusów, takich jak poliomawirus KI (Karolinska Institute) i WU (Washington University), które są ze sobą blisko spokrewnione i zostały wyizolowane z wydzielin dróg oddechowych.
Od tego czasu kilka grup naukowców odkryło, że HBoV jest czwartym najczęściej występującym wirusem w próbkach układu oddechowego, za rinowirusami , syncytialnym wirusem oddechowym i adenowirusami .
Nazwa bocavirus pochodzi od bydła i ca dziewięć, odnosząc się do dwóch znanych żywicieli członków założycieli tego rodzaju; parwowirus bydlęcy , który zaraża bydło, i drobny wirus kłów , który zaraża psy. Parwowirusy (łac. małe wirusy) mają jednoniciowy DNA o długości 5 kilozasad i wykorzystują niektóre białka replikacyjne gospodarza do kopiowania swojego DNA.
Wirusologia
Wiriony są małe ( średnica 18–26 nanometrów ), dwudziestościenne i nie otoczone. Kapsyd ma T=1 i składa się z 60 kopii białka otoczki . Białka płaszcza mają konserwatywny, ośmioniciowy motyw beczki beta, który tworzy rdzeń kapsydu. Istnieje również zachowana helisa alfa.
Kapsyd HBoV ma trzy charakterystyczne cechy, które można znaleźć również w innych parwowirusach kręgowców: (1) zagłębienie przypominające wgłębienie na każdej dwudziestościennej osi 2-krotnej; (2) duży trymeryczny występ na lub wokół każdej 3-krotnej osi; (3) cylindryczny występ otaczający każdą 5-krotną oś, który otacza centralny kanał, który łączy wnętrze cząstki z jej zewnętrzem i służy jako portal wejściowy i wyjściowy dla wirusowego DNA. Ten 5-krotny cylinder jest otoczony szerokim kanionem przypominającym depresję. Chociaż wgłębienie występuje również wśród parwowirusów bezkręgowców, zazwyczaj brakuje im 3-krotnych wypukłości i kanionu wokół 5-krotnego kanału. Zewnętrzna średnica kapsydu waha się od ~ 21,5 nanometrów (nm) w najniższych punktach wgłębienia i kanionu do ~ 28 nm na szczycie wypukłości.
Genom to liniowy, jednoniciowy DNA o długości 5,5 kilozasad z różnymi końcowymi strukturami spinki do włosów na każdym końcu .
Genom koduje 3 otwarte ramki odczytu (ORF1, 2 i 3). Lewa ORF koduje 4 białka niestrukturalne (NS1, NS2, NS3 i NS4). Środkowa ORF koduje NP1. Prawa ORF (ORF3) koduje białka kapsydu (VP1, VP2 i VP3). Gen NP1 znajduje się w alternatywnej ramce odczytu względem VP1 i zachodzi na początek VP1 o 13 nukleotydów. Podobnie, VP3 jest współliniowe z VP1 i VP2 i wynika z inicjacji translacji na dalszym ATG i współkończy się. VP2 jest tłumaczone z niekanonicznego kodonu startowego GUG.
Wirusowy niekodujący RNA o 140 nukleotydach, nazwany małym RNA kodowanym przez bocawirusa (BocaSR), jest wyrażany z niekodującego regionu 3' po VP ORF.
NP1 jest małym niestrukturalnym białkiem, które może indukować apoptozę w transfekcji komórek HeLa.
W obrębie spinki do włosów 3' znajduje się pojedynczy promotor . Odpowiada to, poprzez alternatywne składanie i alternatywną poliadenylację, za wytworzenie kilku (co najmniej 6) mRNA . Ogon poli A ma długość około 150 nukleotydów.
Po imporcie jądrowym jednoniciowy genom jest przekształcany w dwuniciowy DNA i rozpoczyna się produkcja wirusowego białka NS1.
Genom jest replikowany za pomocą unikalnego liniowego mechanizmu spinki do włosów, który jest zależny od białka NS1. Doniesiono, że replikacja skutkuje utworzeniem serii kolistych sekwencji od głowy do ogona.
Sekwencja konserwowana wśród Parvoviridae TAAAAAT znajduje się blisko końca 3'.
Inne parwowirusy replikują się tylko wtedy, gdy komórka gospodarza znajduje się w fazie S: replikacja wirusa powoduje śmierć komórki gospodarza. Ten wzór nie został jeszcze potwierdzony eksperymentalnie dla bocawirusów, ale wydaje się, że tak jest. Ekspresja samych białek wirusowych nie powoduje śmierci komórki gospodarza. w przeciwieństwie do innych parwowirusów, w przypadku których zostało to zbadane.
Receptorem bydlęcego parwowirusa 1 jest kwas sialowy .
Biologia molekularna
Jak omówiono w odnośniku 2, parwowirusowa replikacja toczącej się spinki do włosów jest liniową adaptacją mechanizmów replikacji toczącego się koła (RCR) stosowanych przez wiele małych plazmidów i wirusów. NS1, wielofunkcyjne wirusowe białko inicjujące replikację, tworzy oligomeryczną cząsteczkę wielodomenową, która ma zarówno specyficzną dla miejsca, jak i nici endonukleazę HuH i aktywność helikazy nadrodziny III (SF3). Wszystkie helikazy SF3 poruszają się wzdłuż DNA w kierunku od 3 ′ do -5 ′ . Cztery konserwatywne motywy sekwencji znajdują się w helikazach SF3 (A, B, B ′ , i C). Motywy te tworzą kieszeń wiążącą trifosforan nukleozydu, miejsce koordynacji jonów metali, miejsce wiązania DNA i element sensoryczny. Motywy te znajdują się na odcinku około 100 reszt aminokwasowych w środku NS1. Te helikazy otaczają DNA jako pierścień sześciu lub ośmiu podjednostek z kieszenią wiążącą ATP leżącą pomiędzy sąsiednimi podjednostkami. Pierwsza podjednostka zapewnia motywy A i B, a argininy drugiej podjednostki działa jak trans-działający palec argininowy czujnik wiązania ATP i stanu hydrolizy. Palec argininowy znajduje się za motywem C, ale w trzech wymiarach jest często osadzony w grupie dodatnio naładowanych aminokwasów. W konfiguracji pierścieniowej ta domena oddziałuje z kieszenią wiążącą ATP sąsiedniej podjednostki.
Struktura atomowa domeny endonukleazy HuH HBoV1 NS1 bardzo przypomina struktury nikazy kodowane przez inne parwowirusy i bardziej odległe replikony RCR. Ta struktura pośredniczy również w rozpoznawaniu dupleksu DNA specyficznego dla miejsca, co pozwala NS1 wiązać się specyficznie dla miejsca z wirusowymi miejscami startu replikacji umieszczonymi na każdym końcu jego genomu (pochodzącymi z sekwencji wirusowych telomerów spinki do włosów). Rozpoznawanie pochodzenia, które w przypadku niektórych parwowirusów musi być wzmocnione przez wiązanie dodatkowych kofaktorów komórkowych, prowadzi do specyficznego dla nici i miejsca nacinania wirusowych półproduktów replikacji dupleksu DNA, procesów wymagających ATP do ścisłego wiązania i późniejszego nacinania. Białko NS1 pozostaje kowalencyjnie połączone z 5 ′ końca naciętego DNA, podczas gdy nowa grupa 3 ′ -hydroksylowa jest w stanie zapoczątkować syntezę dodatkowych sekwencji liniowych. Uważa się, że w replikacji genomu pośredniczą polimerazy DNA naprawy DNA. Proces ten obejmuje białko replikacyjne wiążące pojedynczą nić białka A i NS1. W tym procesie NS1 działa jak helikaza zasilana ATP w celu rozwiązania końcowych struktur spinki do włosów genomu wirusa.
NS1 jest również odpowiedzialny za działanie cytopatyczne niektórych parwowirusów i istnieją dowody wskazujące, że pewna forma tego białka wiąże się z jednym z 5-krotnych cylindrów nowo złożonych kapsydów, gdzie służy jako silnik molekularny, wykorzystując swój 3'- aktywność helikazy do-5' w celu wywołania enkapsydacji jednoniciowego DNA potomstwa w cząstce.
Genetyka
. Szacowany średni wskaźnik ewolucji wynosi 8,6 × 10-4 podstawień/miejsce/rok. Pozycje 1. + 2. kodonu ewoluują 15 razy wolniej niż pozycje 3. kodonu.
Istnieje 78%, 67% i 80% identyczności między ludzkimi bokawirusami odpowiednio 1 i 2 NS1, NP1 i VP1/VP2. Między szczepami może zachodzić rekombinacja. Ludzki bokawirus 3 wydaje się być rekombinantem ludzkiego bokawirusa 1 oraz ludzkiego bokawirusa 2 i 4.
Bocawirusy zostały wyizolowane ze świń. Analiza filogenetyczna świńskiego bokawirusa umieszcza go z psim wirusem minutowym.
Niekompletne sekwencje bocawirusów uzyskano od dzikich szympansów. Te sekwencje filogenetycznie leżą w obrębie znanych izolatów ludzkiego bocawirusa, ale wykazują również dowody na rekombinację.
Kliniczny
HBoV wykrywa się w próbkach oddechowych pobranych od zdrowych osób. U pacjentów z dolegliwościami układu oddechowego można go znaleźć samodzielnie lub częściej w połączeniu z innymi wirusami, o których wiadomo, że powodują dolegliwości układu oddechowego. Noworodki są prawdopodobnie chronione przez immunizację bierną . Najbardziej dotkniętą grupą wiekową wydają się być dzieci w wieku od sześciu miesięcy do dwóch lat, chociaż odnotowano przypadki u dzieci w wieku powyżej pięciu lat, a nawet u 28-latków.
HBoV można wykryć nie tylko w próbkach z dróg oddechowych, ale także we krwi, moczu i kale. Te dwa ostatnie mogą jedynie odzwierciedlać wydalanie wirusa, chociaż biegunkę opisano w infekcjach zwierzęcych bokawirusem, a niektórzy pacjenci z HBoV wydają się mieć biegunkę niezależną od objawów ze strony układu oddechowego.
Badanie przeprowadzone w Jordanii wykazało, że 9% z 220 dzieci hospitalizowanych z powodu infekcji dolnych dróg oddechowych było zakażonych bocawirusem. Spośród zakażonych średni wiek wynosił 4 miesiące. Najczęstszymi objawami klinicznymi były kaszel (100%), świszczący oddech (82,7%) i gorączka (68,2%), a najczęstszymi ostatecznymi diagnozami było zapalenie płuc i oskrzeli (35%) i zapalenie oskrzelików (30%).
HBoV1 jest ogólnie związany z objawami ze strony układu oddechowego, podczas gdy inne HBoV są zwykle związane z biegunką i ostrym porażeniem wiotkim.
Chociaż większość przypadków jest łagodna, zgłaszano również ciężkie choroby układu oddechowego.
Zagrażające życiu zakażenie ludzkim bokawirusem opisano u wcześniej zdrowego 20-miesięcznego przedwcześnie urodzonego dziecka.
Linki zewnętrzne
- Allander T (styczeń 2008). „Ludzki bokawirus” . J. Clin. wirus . 41 (1): 29–33. doi : 10.1016/j.jcv.2007.10.026 . PMID 18055252 .
- Strefa Wirusowa: Bokawirus
- „ Ludzki bokawirus ” . Przeglądarka taksonomii NCBI . 329641.