Wirus zespołu rozrodczo-oddechowego świń 2
| Betaarterivirus suid 2 | |
|---|---|
| Klasyfikacja wirusa | |
| (nierankingowe): | Wirus |
| Królestwo : | Rybowiria |
| Królestwo: | Orthornavirae |
| Gromada: | Pisuviricota |
| Klasa: | Pisoniviricetes |
| Zamówienie: | Nidowirusy |
| Rodzina: | Arteriviridae |
| Rodzaj: | Betaarteriwirus |
| Podrodzaj: | Ampobartewirus |
| Gatunek: |
Betaarteriwirus zabija 2
|
| Synonimy | |
|
|
Betaarterivirus suid 2 to gatunek otoczkowego wirusa RNA o dodatniej nici , który zakaża świnie domowe . Członkowie tego gatunku są również znani jako wirus zespołu rozrodczo-oddechowego świń2 . Wirusy należące do grupy wirusów zespołu rozrodczo-oddechowego świń (PRRSV). Te dwa typy PRRSV różnią się klastrem genomowym, z którym są powiązane. Typ 1 jest powiązany z klastrem NN. Typ 2 jest powiązany z klastrem VR2332.
PRRSV należy do rodziny Arteriviridae i rzędu Nidovirales . Ma genom RNA o pozytywnym sensie i długości 15 kb. Genom ten składa się z dziesięciu otwartych ramek odczytu (ORF) z nieulegającym translacji regionem 5' (UTR) i 3' UTR. PRRSV powoduje u świń zespół rozrodczo-oddechowy. Zespół ten powoduje niepowodzenia w okresie rozrodu i problemy z oddychaniem. PRRSV typu 2 po raz pierwszy zaobserwowano w Stanach Zjednoczonych w 1987 r. Jednakże obecnie rozprzestrzenił się on na całym świecie, docierając do komercyjnych hodowli trzody chlewnej.
W branży trzody chlewnej zespół rozrodczo-oddechowy świń powoduje śródmiąższowe zapalenie płuc u dorosłych świń i śmierć płodów. Zakażenie matki świń we wczesnej ciąży może prowadzić do zakażenia embrionalnego. W połowie ciąży płody są chronione, ponieważ wirus nie może przedostać się przez łożysko. Jednakże w późnym okresie ciąży może wystąpić zakażenie przez łożysko płodu i z płodu, co może skutkować niepowodzeniem rozrodu na dużą skalę.
Tropizm
Jako członek rodziny Arteriviridae , PRRSV wykazuje tropizm in vivo i in vitro w stosunku do komórek takich jak makrofagi i monocyty. PRRSV może następnie zainfekować subpopulację makrofagów. Można je następnie zidentyfikować na podstawie ekspresji sialoadhezyny
Klasyfikacja wirusów
PRRSV typu 2 był historycznie klasyfikowany zgodnie z RFLP (polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych) wzory. Charakteryzują się one wykazaniem wzoru cięcia trzech różnych enzymów (MluI, HincII i SacII) w części ORF5 genomu PRRSV. Typowe typy RFLP to 1-7-4, 1-8-4, 2-5-2 i tysiące innych. Krytyka tego sposobu klasyfikacji wirusa obejmuje mnogość możliwych kombinacji różnych wzorów cięcia trzech enzymów (prowadzących do dziesiątek tysięcy różnych wzorów RFLP PRRSV o nieznanym znaczeniu epidemiologicznym) do szybkiej zmiany typów RFLP pojedynczego wirusa w zaledwie 10 pasażach zwierząt.
Ze względu na te ograniczenia, PRRSV typu 2 został niedawno sklasyfikowany zgodnie z charakterystyką filogenetyczną części ORF5 genomu wirusa, która agreguje izolaty w linie filogenetyczne w oparciu o pokrewieństwo przodków i odległość genetyczną między izolatami. Stosując tę metodologię, PRRSV typu 2 podzielono na 9 linii, które występują z różną częstością występowania na całym świecie. Pomimo tego, że PRRSV typu 2 jest nazywany północnoamerykańskim PRRSV, istnieją dwie linie, które są ograniczone do Azji. Zakłada się, że inne linie rodowe zostały wprowadzone do innych lokalizacji geograficznych, takich jak Tajlandia, Kanada, Chiny i Włochy. W USA częstość występowania różnych linii PRRSV zmienia się z biegiem czasu. Przypuszcza się, że PRRSV typu 2 po raz pierwszy zaobserwowano w Kanadzie po analizie dowodów serologicznych. Do 2010 roku w Stanach Zjednoczonych, w których znajdowała się największa produkcja trzody chlewnej, występowały wirusy w 3 z 9 głównych linii. Dwie z trzech linii uznano za główne ze względu na wielkość próby. Do 2019 r. w jednym regionie Stanów Zjednoczonych będzie krążyć co najmniej 5 różnych linii, a niektóre linie wykazują złożoną zmienność wewnątrz linii, czasami nazywaną podliniami. Występowanie określonych linii w Stanach Zjednoczonych nie jest jednorodne, niektóre linie są bardziej rozpowszechnione w określonych częściach kraju.
Od czasu klasyfikacji w 1987 roku PRRSV typu 2 (podobnego do Ameryki Północnej), wirus znacznie się zróżnicował. Istnieją trzy główne zdarzenia epidemiologiczne, które miały miejsce. Nastąpiło wprowadzenie klastra związanego z MN184, ostrej burzy PRRS/aborcyjnej i wysoce patogennych szczepów chińskich. Historia ich wypadków pozostaje tajemnicą.
Różnorodność genomowa
Różnorodność genetyczna PRRSV typu 2 stale rośnie. Kanada i Stany Zjednoczone wykazały najwyższy stopień ciągłej różnorodności. W Kanadzie różnorodność jest bardziej zlokalizowana na niektórych obszarach i uważa się, że jest spowodowana wprowadzeniem różnorodności szczepień. Różnorodność genetyczna Stanów Zjednoczonych wzrosła we wszystkich obszarach geograficznych. Jednak Meksyk zawiera największą liczbę genetycznych wartości odstających. Naukowcy uważają, że jest to spowodowane wielokrotnym ponownym wprowadzeniem wirusa na te obszary.
Szczepienia
Obecnie w celu wyeliminowania zespołu rozrodczo-oddechowego świń (PRRS) stosuje się inaktywowane i żywe, atenuowane wirusy. Stwierdzono, że inaktywowana szczepionka indukuje jedynie słabe przeciwciała neutralizujące przeciwko PRRS. Ten typ reakcji może spowodować poważniejszą infekcję u osób zakażonych. Bez silnego szczepienia neutralizującego komórki gospodarza są w stanie silnie się przyłączyć i przy słabym działaniu neutralizującym łatwiej ulegają zakażeniu. Żywa, atenuowana szczepionka działa według nieznanego mechanizmu i łagodzi jedynie objawy kliniczne; nie zapobiega infekcji. Uważa się, że po żywej, atenuowanej szczepionce może nastąpić powrót do zjadliwej postaci wirusa. Te dwie szczepionki obecnie nie są skuteczne.
Podjęto wiele nowych prób znalezienia skutecznych szczepionek. Naukowcy próbują obecnie zidentyfikować przeciwciała neutralizujące, które zapewnią rzeczywistą odporność na PRRSV typu 2.
Struktura
PRRSV typu 2 jest wirusem otoczkowym z nieizometrycznym rdzeniem nukleokapsydowym. Genom PRRSV typu 2 zawiera 10 otwartych ramek odczytu (ORF). Istnieją dwie duże ORF (ORF1a i ORF1b), które kodują białka niestrukturalne. Pozostałe osiem ORF tworzy sześć głównych białek strukturalnych wirusa. ORF2a, 3, 4, 5 kodują glikoproteinę 2,2a, 3, 4 i 5. ORF2b koduje białko otoczki. Istnieje nowo odkryte białko kodowane w ORF5a, które pokrywa się z ORF5. ORF6 koduje białko błonowe. Białko nukleokapsydu (N) jest kodowane przez ORF7. Białko N składa się ze 123 aminokwasów, wywołuje odpowiedź immunologiczną w komórce i uważa się, że jest wielofunkcyjne. Białko to ma również pięć regionów antygenowych. Na tym białku zlokalizowane są również tajemniczy sygnał lokalizacji jądrowej (NLS), funkcjonalny sygnał lokalizacji jądrowej (NLS-2) i sygnał lokalizacji jąderkowej (NoLS).
Cykl replikacji genomu
Załącznik i wpis
Stwierdzono, że białko błonowe o masie 210 kDa wyrażane na makrofagach pęcherzykowych świń (PAMS) umożliwia PRRSV przyczepienie się do błony. Dokładna natura tego białka nie została jeszcze zidentyfikowana. Zakażenie PRRSV można całkowicie zablokować za pomocą przeciwciał monoklonalnych, które wytrącają z roztworu białko o masie 210 kDa. Nie blokuje to jednak całkowicie przyłączenia do PAM-ów. Wykazano wcześniej, że heparyna może zmniejszać infekcję komórek Marc-145 (linia komórkowa pochodząca z linii komórkowej nerki afrykańskiej zielonej małpy). Obecnie wykazano, że wiązanie PRRSV typu 2 wiąże się z glikozaminoglikanami siarczanu heparyny na PAM jest niezbędne do wejścia. PRRSV następnie wiąże się z CD169 na PAM. Wiązanie to aktywuje endocytozę zależną od klatryny za pośrednictwem receptora. Genom wchodzi do cytoplazmy w wyniku reakcji CD163.
Replikacja i transkrypcja
Pomimo zmienności genetycznej występującej w przypadku PRRSV typu 2, zidentyfikowano konserwatywną pętlę łodygi w genomie. Uważa się, że odgrywa to rolę w replikacji i translacji wirusa.
Zakłada się, że PRSSV ulega transkrypcji podobnie jak inne nidowirusy dokonujące transkrypcji w sposób nieciągły. Białka strukturalne ulegają translacji z końców 5' subgenomowego (sg) mRNA od 2 do 7. 5' UTR w PRRSV składa się z sekwencji liderowej 5'. PRSSV generuje 3' koterminalny zestaw sgmRNA. Wykazano, że mutacje w obrębie sekwencji regulującej transkrypcję lidera (TRS) genomu PRRSV typu 2 mogą hamować prawidłową translację sgmRNA. Do prawidłowej transkrypcji sgmRNA wymagany jest nienaruszony lider TRS. PRSSV wykorzystuje różne niestożkowe (niestrukturalne) sekwencje regulujące translację ciała (TRS-B) w celu wytworzenia różnych gatunków mRNA sg. Różne szczepy mają i wykorzystują różne TRS-B w zależności od zmian genotypowych, które wystąpiły. Końcówki 3' C5 i C6 są konserwowane w TRS-B różnych gatunków.
Sugerowano, że pomimo normalnej przeciwwirusowej roli, jaką kinaza białkowa R (PKR) odgrywa w komórkach, PRRSV typu 2 wykorzystuje PKR jako kinazę prowirusową w komórce. Kiedy PKR został wyeliminowany w komórkach Marc-145, replikacja szczepu 23983 PRRSV typu 2 uległa zmniejszeniu. Dlatego przyjmuje się, że PKR pełni rolę prowirusową poprzez wpływ na transkrypcję PRRSV.
ORF1a i ORF1b ulegają translacji, tworząc dwa duże białka. Przetwarzanie tych białek prekursorowych tworzy co najmniej 14 białek niestrukturalnych. Przetwarzanie jest regulowane przez cztery główne proteazy wirusowe. Większość białek niestrukturalnych (NSP) składa się i tworzy kompleks zwany kompleksem replikacyjno-transkrypcyjnym (RTC). Kompleksy gromadzą się następnie w pęcherzykach z podwójną błoną siateczki śródplazmatycznej. Kompleksy te kierują zarówno replikacją, jak i transkrypcją.
Oprócz tych wskazówek dokładny sposób translacji PRRSV typu 2 pozostaje tajemnicą.
Montaż i wydanie
Pod koniec replikacji białka nukleokapsydowe otaczają nowo utworzony genom. Nowy kompleks nukleokapsydu pączkuje z gładkiej siateczki śródplazmatycznej i kompleksu Golgiego. W wyniku tego procesu nowy kapsyd otrzymuje sześć wymaganych białek otoczki wirusa. Nowe wiriony następnie przedostają się do przestrzeni zewnątrzkomórkowej poprzez egzocytozę.
Zakażenie PRRSV typu 2 indukuje odpowiedź na rozwinięte białka (UPR) w komórce, znaną również jako odpowiedź na stres siateczki śródplazmatycznej (ER). Odpowiedź ta wyzwala funkcję N-końcowych kinaz c-Jun (JNK). Aktywacja JNK prowadzi do aktywacji p53 i Akt, co z kolei prowadzi do apoptozy komórki. Uważa się, że apoptoza komórki gospodarza odgrywa znaczącą rolę w patogenezie zakażenia PRRSV typu 2.
Modulacja procesów gospodarza
Jednym z głównych sposobów modulowania komórki gospodarza przez PRSSV typu 2 jest aktywacja odpowiedzi zapalnej. Ta odpowiedź prozapalna w komórkach gospodarza często najbardziej widocznie skutkuje śródmiąższowym zapaleniem płuc u zakażonej świń. Obecnie odkryto, że PRRSV typu 2 zwiększa odpowiedź cytokin zapalnych kierowaną przez NF-KB. Ta odpowiedź aktywuje kaskadę sygnalizacyjną DHX36-MyD88-P65. Kiedy badacze wyeliminowali DHX36, aktywacja sygnalizacji NF-κB przez PRSSV i białko nukleokapsydu (N) została zahamowana. Dzięki temu eksperymentowi obecnie wiadomo, że PRSSV typu 2 wykorzystuje swoje białko N do indukowania odpowiedzi NF-κB. PRSSV typu 2 jest w stanie indukować tę odpowiedź poprzez interakcję pomiędzy białkiem N i DHX36. Ta interakcja jest możliwa dzięki N-końcowi DHX36.