Retrovirus
-
Структура и функции ретровирусов
- Ретровирусы — это вирусы, которые встраивают свою ДНК в ДНК клетки-хозяина.
- Вирус использует обратную транскриптазу для создания ДНК из РНК, что называется ретротранскрипцией.
- Интеграза встраивает новую ДНК в геном клетки-хозяина, создавая провирусы.
- Клетки-хозяева транскрибируют и транслируют вирусные гены, производя белки для сборки новых копий вируса.
-
Классификация и примеры
- Ретровирусы делятся на три основные группы: онкоретровирусы, лентивирусы и спамувирусы.
- Онкоретровирусы включают HTLV и MLV, лентивирусы — ВИЧ-1 и ВИЧ-2, спамувирусы — безвредные вирусы.
- Ретровирусы используются в молекулярной биологии и генной терапии.
-
Структура вириона
- Вирионы состоят из оболочки, двух идентичных РНК и белков.
- Оболочка защищает вирус и позволяет ему проникать в клетки.
- РНК имеет cap и poly(A) хвост, а также некодирующие и кодирующие регионы.
- Gag белки участвуют в сборке вириона, protease — в созревании, pol — в синтезе ДНК, env — в связывании с клетками.
-
Геномная структура
- Ретровирусный геном упакован в вирусные частицы, состоящие из двух идентичных РНК.
- Геном имеет структуру 5’–gag–pro–pol–env–3′, где gag и pol кодируют полипротеины.
- Некоторые вирусы содержат дополнительные гены, такие как лентивирусы и HTLV.
-
Размножение и эндогенные ретровирусы
- Интегрированный геном ретровируса передается потомству.
- Эндогенные ретровирусы составляют 5–8% генома человека и играют важные роли в биологии хозяина.
- Обратная транскриптаза позволяет ретровирусам встраивать новые копии в геном клетки-хозяина.
-
Структура и синтез белков
- РНК-молекулы переводятся в вирусные белки.
- Белки Gag и Pol синтезируются из мРНК.
- Gag-белки необходимы для синтеза капсидного белка, Pol-белки — для синтеза обратной транскриптазы.
-
Гликозилирование и транспорт
- В эндоплазматическом ретикулуме начинается гликозилирование.
- Ген env транслируется в гликопротеины оболочки.
- Гликопротеины оболочки транспортируются к плазматической мембране.
-
Репликация и мутации
- Обратная транскрипция происходит без проверки на ошибки.
- Вирусы быстро мутируют, что затрудняет разработку вакцин и ингибиторов.
- Некоторые вирусы, такие как Moloney, требуют активного деления клеток для инфекции.
-
Рекомбинация и передача
- В каждой вирусной частице два генома, но после инфекции образуется один провирус.
- Рекомбинация происходит при обратной транскрипции.
- Вирусы передаются через клетки, жидкости и воздух.
-
Провирусы и интеграция
- ДНК провируса длиннее, чем РНК-геном, из-за длинных концевых повторов.
- Провирусы могут интегрироваться в геном хозяина, что приводит к онкогенезу.
- Некоторые провирусы остаются латентными в клетках.
-
Эволюция и геном
- Исследования ретровирусов привели к открытию синтеза ДНК из РНК.
- Эволюция ретровирусов могла способствовать переходу от РНК к ДНК.
- Эндогенные ретровирусы появились более 450 миллионов лет назад.
-
Генная терапия и рак
- Разработаны векторы для генной терапии, использующие ретровирусы.
- Вирусы могут вызывать рак, интегрируясь в геном хозяина.
- Примеры: Rous sarcoma virus, HTLV-1.
-
Классификация
- Экзогенные ретровирусы делятся на группы VI и VII.
- Группа VI включает Retroviridae, Caulimoviridae и другие.
- Группа VII включает Lentivirus и другие.
-
Классификация вирусов
- Род Spumavirus разделен на пять родов
- Прежний типовой вид обезьяний пенистый вирус преобразован в род Simiispumavirus
- Включает не менее 14 видов, включая новый типовой вид обезьяний пенистый вирус Восточного шимпанзе
-
Вирусы группы VII
- Оба семейства имеют геномы ДНК
- Геном ДНК транскрибируется в мРНК и предгеномную РНК
- Вирусно кодируемая обратная транскриптаза использует предгеномную РНК для создания геномной ДНК
- Включает семейства Caulimoviridae, Hepadnaviridae и Nackednaviridae
- Семейства Belpaoviridae, Metaviridae, Pseudoviridae, Retroviridae и Caulimoviridae составляют отряд Ortervirales
-
Эндогенные ретровирусы
- Формально не включены в классификационную систему
- Подразделяются на три класса на основе родства с экзогенными родами
- Класс I наиболее похож на гамма-ретровирусы
- Класс II наиболее похож на бета- и альфаретровирусы
- Класс III наиболее похож на спумавирусы
-
Разногласия и исследования
- Ретровирусы были в центре внимания недавних заявлений, которые были дискредитированы научным сообществом
- Первоначальное исследование 2009 года привело к новым выводам, которые могут изменить устоявшиеся знания
- Более поздние исследования опровергли некоторые утверждения, но есть противоречивые фигуры, продолжающие выдвигать утверждения без веских оснований
-
Лечение
- Антиретровирусные препараты используются для лечения ВИЧ
- Различные классы препаратов действуют на разных этапах жизненного цикла ВИЧ
- Комбинация нескольких препаратов известна как высокоактивная антиретровирусная терапия (ВААРТ)
-
Лечение ветеринарных ретровирусов
- Инфекции, вызванные вирусом кошачьей лейкемии и кошачьего иммунодефицита, лечатся биологическими препаратами
- Единственный лицензированный иммуномодулятор в США — лимфоцитарный Т-клеточный иммуномодулятор (LTCI)
-
Рекомендации
- ViralZone — ресурс Швейцарского института биоинформатики по всем семействам вирусов
- Анимация ретровируса (требуется Flash)
- Научный журнал по ретровирусологии
- Глава о жизненном цикле ретровируса из книги Кимбалла «Биология»