Лекционный курс по частной вирусологии Вирусы вызывающие болезни жвачных и однокопытных (стр. 10 )

Род: Pestivirus. Типовой: Bovine viral diarrhea virus1(BVDV1)(в. вирусной диареи КРС 1).

Характерные особенности. Пестивирусы кодируют два уникальных продукта генов. Первый протеин ORF – неструктурный протеин Npro, обладающий аутопротеолитической активностью, отвечающей за высвобождение из вновь образованного полипротеина. Один из трех вирусных оболочечных гликопротеинов Erns обладает РНКазной активностью.

Характеристика вириона. Морфология. Вирионы сферические, оболочечные; диаметр 40-60 нм. На поверхности вириона различают кольцевидные (ring-like) субъединицы размером 10-12 нм. Структура и симметрия кора не изучена.

Точная Mr вириона не определена, но расчетная, в соответствии с композицией вируса, составляет примерно 60х106. Плавучая плотность в сахарозе составляет 1,10-1,15 г/см3, S20w 140-150S. Инфекционность вируса стабильна в пределах относительно широкого спектра рН, но быстро снижается при температуре выше 40 оС и воздействии растворителей и детергентов.

Геном.РНК: односпиральная, позитивная, линейная; размер примерно 12,3 kb. Данных, свидетельствующих о наличии кэпа по 5’-концу, нет. 3’-конец не имеет поли(А)-тракта. Геномная РНК содержит одну ORF, охватывающую почти весь геном вируса. У некоторых цитопатогенных штаммов BVDV-1 в определенных участках генома (NS2 или по месту перехода NS2 в NS3) идентифицированы небольшие вариабельные интегрированные фрагменты нуклеиновой кислоты (вирусного или клеточного происхождения). Другие цитопатогенные изоляты BVDV имеют генетические дуплексы, охватывающие целиком или частично участки генома, кодирующие протеины Npro или NS3, что приводит к увеличению вирусного генома до 16,5 kb. Во всех этих случаях сохраняется одна большая ORF. Цитопатогенные вирусы могут также образовываться при делециях больших участков генома. Такие дефектные геномы могут сохраняться в присутствии интактного хелперного вируса (помощника).

Протеины.В состав вириона входит 4 структурных протеина: основной нуклеокапсидный протеин (С), и 3 оболочечных гликопротеина Erns, Е1 и Е2. Все три глкопротеина существуют в виде межмолекулярных комплексов, связанных дисульфидными связями: гомодимеры Erns, гетеродимеры Е1-Е2, гомодимеры Е2. Erns обладает РНКазной активностью и является уникальным продуктом пестивирусов, не найденым у вирусов других родов семейства. Пестивирусы кодируют 7-8 неструктурных протеинов (NS). Протеин Npro, также уникальный для пестивирусов, является протеиназой, аутокаталитически высвобождающейся от вновь образованного полипротеина. Неструктурный протеин р7, вероятно, участвует в созревании вируса. Протеин NS2-3 многофункциональный. N-концевая область (40%, или NS2) является гидрофобной и содержит мотив “цинкового пальца” (zinc finger motif), что свидетельствует о его участии в связывании РНК или репликации. С-концевая область (60% или NS3) функционирует как сериновая протеиназа, участвующая в процессинге полипротеина и как РНК-хеликаза/NTPаза, вероятно, участвующая в репликации РНК. NS2-3 обнаруживается у нецитопатогенных BVDV. У цитопатогенных изолятов BVDV, вируса пограничной болезни овец (BDV) и классической чумы свиней (CSFV) NS2 и NS3 могут продуцироваться в добавление к NS2-3. Протеин NS4A действует как кофактор для NS3-протеиназной активности. Роль NS4B неизвестна. NS5A является единственным фосфорилированным пестивирусным протеином и, вероятно, участвует в репликации РНК. NS5B обладает активностью РНК-зависимой РНК полимеразы.

Другие компоненты вириона.Имеет липидную оболочку, но по композиции липидов данных нет. Все вирусные оболочечные гликопротеины имеют N-связанные гликаны.

Организация генома и репликация. Геномная РНК состоит из одной ORF, кодирующей полипротеин примерно в 4000 аминокислот, предшествующей ей 5’-NCR (360-385 нуклеотидов), и следующей за ней 3’-NCR (230 нуклеотидов). Порядок расположения генов:5’-Npro-C-Erns-E1-E2-p7-NS2-3(NS2-NS3)-NS4A-NS4B-NS5A-NS5B-3’.

Репликация пестивирусов инициируется рецептор-опосредованным эндоцитозом, в котором участвуют один или более поверхностных клеточных молекул и вирусных гликопротеинов Erns и E2. После эндоцитоза и раздевания геномная РНК служит в качестве мРНК. Субгеномных молекул мРНК нет. Инициация трансляции происходит по кэп-независимому внутреннему инициирующему механизму с использованием внутреннего сайта входа рибосомы (IRES), расположенного в 5’-NCR РНК. Процессинг полипротеина осуществляется ко - и посттрансляционно за счет клеточных и вирусных протеиназ. Неструктурный протеин Npro (первый протеин ORF) отрезается аутопротеолитически от вновь образованного полипротеина по сайту Npro/С. Последующие разрезания полипротеина, сопровождающиеся образованием структурных протеинов C, Erns, E1 и E2, вероятно медиируется клеточными сигнальными пептидазами. Транслокация гликопротеина в эндоплазматический ретикулум происходит, вероятно, при участии внутренней сигнальной последовательности, возможно внутри протеина C. Разрезание между Е2 и р7 происходит не полностью, что приводит к образованию внутриклеточных форм Е2 с разными С-концами. В зависимости от вируса NS2-3 остается интактным (нецитопатогенные вирусы) или обнаруживаются вместе с N - и С-концевыми продуктами NS2 и NS3 (цитопатогенные вирусы). Механизм образования NS3 включает события рекомбинации РНК. Цитопатогенные BVDV имеют генетические вставки, делеции, дуплексы или реорганизации, что, в итоге, приводит к продукции NS3. NS3 (или NS2-3 у нецитопатогенных вирусов) обладает активностью сериновой протеазы, ответственной за весь последующий процессинг полипротеина. NS4A облегчает разрезание, обусловленное NS3, по сайтам NS4B/5A и 5A/5B.

Репликация РНК происходит в ассоциации с внутрицитоплазматическими мембранами, предположительно в репликационных комплексах, образованных вирусной РНК и вирусными неструктурными протеинами. Обнаруживаются репликативные формы РНК пестивирусов. Соотношение позитивных и негативных цепей РНК в клетках, через 12 часов после инфицирования, равно 10. Синтез РНК не ингибируется актиномицином D. Созревание вируса изучено не достаточно. Вирусные протеины не обнаружены на поверхности клетки, что свидетельствовует о созревании вирионов во внутриклеточных везикулах, и последующем высвобождении путем экзоцитоза. Значительное количество инфекционных вирусных частиц остаются клеточно-ассоциированными. Синтез клеточных РНК и протеинов продолжается в процессе инфекции.

Антигенные свойства.Пестивирусы антигенно родственны, и имеют общие эпитопы, участвующие в перекрестной активности. Отдельные антигенные детерминанты были определены с использованием моноклональных антител. Антигенные вариации особенно хорошо просматриваются между изолятами BVDV. N-концевая часть Е2 содержит гипервариабельный, в антигенном отношении, участок. Профиль взаимодействия с моноклональными антителами согласуется генетическим родством вирусов. У инфицированных животных вырабатываются антитела, специфичные двум структурным гликопротеинам (Erns и Е2) и протеину NS3, тогда как на все остальные протеины ответ развивается очень слабый или не развивается совсем. Протеины Erns и Е2 способны индуцировать протективную защиту независимо друг от друга. Моноклональные антитела, специфичные этим протеинам могут обладать нейтрализующей активностью. Антитела, специфичные NS3, нейтрализующей активностью не обладают.

Биологические особенности. Спектр естественных хозяев. Пестивирусы инфицируют свиней и жвачных, включая КРС, овец, коз и диких жвачных. Беспозвоночных хозяев нет.Пути распространения. Передача вируса происходит путем прямого и непрямого контактов. Трансплацентраная и конгенитальная передача происходит у всех видов животных. Патогенность. Пестивирусные инфекции могут протекать субклинически и сопровождаться различными клиническими состояниями, включая диарею, острый геморрагический синдром, острую фатальную болезнь и изнуряющую болезнь. Трансплацентарное инфицирование может приводить к смерти плода, врожденным нарушениям или развитию пожизненной персистентной инфекции. Фатальная болезнь слизистых случается у КРС, персистентно инфицированного нецитопатогенным BVDV, который суперинфицируется цитопатогенным вирусом. Экспериментальная инфекция. В экспериментальных условиях ни у каких видов животных, кроме естественных хозяев вызвать инфекцию BVDV или BDV не удалось. Однако CSFV был адаптирован к репродукции у кроликов. Культуры клеток. Клетки, полученные от естественных хозяев (КРС, свиней, овец) поддерживают репликацию вируса. Большинство вирусных изолятов нецитопатогенны и создают персистентную инфекцию в культуре клеток. Инфекционный нецитопатогенный BVDV часто присутствует в продуктах сыворотки крови КРС, используемых для культивирования клеток. Цитопатогенные BVDV, которые возникают у животных во время персистентной инфекции, способны к бляшкообразованию и ЦП действию. Гемагглютинация. Пестивирусы гемагглютинирующей активностью не обладают.

Критерии подразделения на виды внутри рода.Видовую принадлежность пестивирусов определяют по следующим критериям: родство по нуклеотидному сиквенсу; серологическое родство; вид животного-хозяина (от которого выделен изолят).

Подразделение пестивирусов на виды проводится по нескольким параметрам, и их родству с типовыми вирусами видов, идентифицированных, на данный момент (BVDV-1: NADL; BVDV-2: 890; BDV: BD31 и CSFV: Alfort/187). Родство по нуклеотидному сиквенсу является важнейшим критерием подразделения пестивирусов на виды. Например, сиквенсы 5’-NCR между типовыми вирусами четырех известных, на данный момент, видов различаются на 15%. В большинстве случаев степень гомологии по 5’-NCR позволяет дифференцировать виды. Однако иногда родство по нуклеотидному сиквенсу может быть непоянтным (двусмысленным) и должно быть подкреплено дополнительными сравнительными анализами. Сывортка крови переболевших животных, содержащая антитела против данного вида пестивирусов (например, BVDV-1), обычно имеет титр нейтрализующей активности в несколько раз выше в отношении вирусов соответствующего вида (BVDV-1), чем против вирусов других видов. Наконец, различия по виду животного, от которого выделен вирус, могут (но не всегда) помочь в определении видовой принадлежности. Например, BVDV-1 и CSFV считаются разными видами, так как они отличаются друг от друга по (1) не мнее чем 25%-му различию нуклеотидного состава (по полному геному), (2) не менее чем 10-ти кратным различиям по титрам нейтрализации, при проведении реакции перекрестной нейтрализации с использованием поликлональных антител (сывороток иммунных животных), и (3) по спектру восприимчивых видов животных-хозяев (в естественных условиях CSFV инфицирует только свиней, тогда как BVDV-1 инфицирует как жвачных, так и свнией). Виды (4 вида):