Лентивирусы

(перенаправлено с «Lentivirus»)

Лентивирусы (лат. Lentivirus, от лат. lentus — медленный) — род вирусов из семейства ретровирусов (Retroviridae) с длительным инкубационным периодом.

Лентивирусы
Human Immunodeficency Virus - stylized rendering.jpg
Стилизованное изображение сечения ВИЧ
Научная классификация
Международное научное название

Lentivirus

Виды
см. текст
Группа по Балтимору

VI: оцРНК-ОТ-вирусы

Лентивирусы способны доставлять значительное количество генетического материала в клетку хозяина и обладают уникальной среди ретровирусов способностью реплицироваться в неделящихся клетках, что делает лентивирусы удобным вектором для доставки генетического материала в молекулярной биологии. Ярким представителем этого рода является вирус иммунодефицита человека.

Морфология

Вирионы имеют оболочку, немного плейоморфные, имеют сферическую форму и диаметр около 80—100 нм. Выступы вирусной оболочки делают поверхность неровной. Нуклеоид концентрический, палочковидный либо имеет вид усеченного конуса.

Структура генома и репликация

Геном вирусов содержит три гена, которые располагаются в геномной РНК в таком порядке 5´-gag-pol-env-3´. Также геном содержит вспомогательные гены, которые отличаются у разных вирусов (в случае ВИЧ-1 это vif, vpr, vpu, tat, rev, nef). Продукты вспомогательных генов принимают участие в регуляции репликации геномной РНК. Длинные концевые повторы имеют длину около 600 нуклеотидов, участок U3 имеет длину 450, последовательность R — 100 и участок U5 около 70 нуклеотидов.

Такие вирусные белки, как обратная транскриптаза и интеграза, принимают участие на ранних этапах репликации. Обратная транскриптаза (ревертаза) это РНК-зависимая ДНК-полимераза, кодируемая геномом вируса. Ревертаза использует геномную РНК вируса как матрицу для синтеза комплементарной цепочки ДНК. Обратная транскриптаза также обладает активностью РНКазы Н для разрушения матрицы РНК. Интеграза связывается как с кДНК, синтезированной обратной транскриптазой, так и с ДНК хозяина. До встраивания генома вируса в ДНК хозяина, интеграза «обрабатывает» длинные концевые повторы.

Лентивирусы способны заражать соседние клетки при непосредственном контакте без образования внеклеточных частиц.

Антигенные свойства

Антигенные детерминанты штаммоспецифичны. Детерминанты, определяющие серотип, находятся на оболочке вируса и являются гликопротеинами. Классификация лентивирусов иногда основывается на антигенных свойствах.

Физико-химические характеристики вирионов

  • Общие
    • Плавучая плотность 1,16—1,18 г/см³ в сахарозе
    • Вирионы чувствительны к нагреванию, детергентам и формальдегиду.
    • Инфективность не снижается при радиоактивном облучении.
  • Нуклеиновые кислоты
    • Вирионы содержат около 2 % нуклеиновых кислот.
    • Геном состоит из димеров.
    • Вирионы содержат по одной молекуле линейной одноцепочечной (+)РНК.
    • Общая длина одного мономера генома составляет 9200 нуклеотидов.
    • Геном имеет повторяющиеся концевые последовательности; длинные концевые повторы составляют около 600 нуклеотидов.
    • 5'-конец геном кэпирован, последовательность кэпа — m7G5ppp5’GmpNp.
    • 3'-конец каждого мономера содержит поли(А); 3'-конец имеет структуру, подобную тРНК и соединяется с лизином.
    • Внутри капсида содержится исключительно геномная нуклеиновая кислота.
  • Белки
    • Вирионы содержат 11 разных белков, которые составляют 60 % вирусной частицы.
    • Пять основных структурных белков по молекулярной массе.
      • 120 кДа. Gp120 гликозилированный белок оболочки SU, кодируемый вирусным геном env.
      • 41 кДа. Gp41 гликозилированный трансмембранный белок оболочки TM, кодируемый вирусным геном env.
      • 24 кДа. P24 негликозилированный белок капсида CA.
      • 17 кДа. P17 негликозилированный белок ядермного матрикса MA.
      • 7—11 кДа. Негликозилированный белок капсида NC.
        • Белки MA, CA и NC закодированы геном gag.
    • Белки оболочки SU и TM гликозилированы как минимум у некоторых лентивирусов (ВИЧ, вирус иммунодефицита обезьян). Гликозилирование, по-видимому, играет важную роль в маскировании и обеспечивают разнообразие антигенных участков, необходимых для иммунного ответа хозяина.
    • Обычно обнаруживаются четыре неструктурных белка, из них три — у лентивирусов приматов.
      • Белок размером 66 кДа. Обратная транскриптаза RT, кодируемая геном pol.
      • Белок размером 32 кДа. Интеграза IN, также кодируемая геном pol.
      • Белок размером 14 кДа. Протеаза PR, кодируемая геном pro.
      • dUPTаза DU, функция которой неизвестна.
  • Липиды: вирионы содержат около 35 % липидов.
  • Углеводы: вирионы содержат около 3 % сахаров.

Применение

 
Механизм действия и доставка shRNA в клетки млекопитающих при помощи лентивирусных векторов для исследований в области РНК-интерференции

Лентивирусы — удобный вектор для введения генов в системы in vitro или животные модели. Лентивирусные векторы успешно используют для доставки генно-инженерных конструкций для блокирования экспрессии специфических генов по механизму РНК-интерференции[2]. Экспрессия коротких РНК, содержащих шпильки (shRNA) снижает экспрессию заданного гена и таким образом позволяет судить о функциях данного гена в модельном объекте. Подобные исследования могут предшествовать разработке новых лекарственных препаратов для лечения заболеваний при помощи блокирования экспрессии определённых генов.

Также лентивирусные векторы используют для введения новых генов в клетки человека или животных. Например, в случае модели гемофилии на лабораторных мышах экспрессия тромбоцитарного фактора VIII дикого типа приводит к восстановлению нормального фенотипа[3]. Использование лентивирусных векторов имеет некоторые преимущества перед другими методами терапии генами. Лентивирусы заражают делящиеся и неделящиеся клетки, длительно экспрессируют трансген, и обладают низкой иммуногенностью. Лентивирусы, экспрессирующие PDGF (фактор роста тромбоцитов) успешно используют для трансфекции мышей, страдающих диабетом[4]. Возможно, подобные способы терапии генами в дальнейшем будут применять и на людях. Векторы на основе гаммаретровирусов и лентивирусов применялись уже более чем в 300 клинических испытаниях, направленных на разработку способов лечения различных заболеваний[5].

Классификация

Классифицикацию лентивирусов в пять серотипов осуществляют по таксонам позвоночных, которых заражают соответствующие серотипы (приматы, овцы и козлы, лошади, кошки, крупный рогатый скот). Лентивирусы приматов отличаются по рецептору CD4 и по отсутствию фермента dUTPазы. Некоторые группы имеют антигены gag с перекрестной специфичностью.

К роду Lentivirus относят в частности следующие виды[6][7]:

Научное название (англ.) Русское название Сокр.
Bovine immunodeficiency virus Вирус иммунодефицита крупного рогатого скота[источник не указан 1188 дней] BIV
Caprine arthritis encephalitis virus Вирус артритозного энцефалита коз и овец[8] или вирус артрита-энцефалита коз[9] CAEV
Equine infectious anemia virus Вирус инфекционной анемии лошадей[8] EIAV
Feline immunodeficiency virus Вирус иммунодефицита кошек[источник не указан 1188 дней] FIV
Human immunodeficiency virus 1 Вирус иммунодефицита человека 1 HIV-1
Human immunodeficiency virus 2 Вирус иммунодефицита человека 2 HIV-2
Puma lentivirus Лентивирус пум[источник не указан 1188 дней] PLV
Simian immunodeficiency virus Вирус иммунодефицита обезьян[8] SIV
Visna/maedi virus Вирус мэди-висна овец[9]

Для вируса иммунодефицита обезьян известно несколько штаммов этого вируса, каждый из которых характерен для одного вида приматов: SIV-agm, SIV-cpz, SIV-mnd, SIV-mne, SIV-mac, SIV-sm, SIV-stm.

Примечания

  1. Таксономия вирусов (англ.) на сайте Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV).
  2. shRNA — short hairpin RNA
  3. Lentivirus-mediated platelet-derived factor VIII g…[J Thromb Haemost. 2007] — PubMed Result
  4. Lentiviral transfection with the PDGF-B gene impro…[Plast Reconstr Surg. 2005] — PubMed Result
  5. Kurth, R.; Bannert, N. (editors). Retroviruses: Molecular Biology, Genomics and Pathogenesis. — Caister Academic Press, 2010. — ISBN 978-1-904455-55-4.
  6. Gelderblom H.R., Ozel M., Pauli G. Morphogenesis and morphology of HIV. Structure relations (англ.) // Arch. Virol. : journal. — 1989. — Vol. 106. — P. 1—13.
  7. Таксономия вирусов (англ.) на сайте Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV)(Проверено 22 июля 2016).
  8. 1 2 3 Пиневич А. В., Сироткин А. К., Гаврилова О. В., Потехин А. А. Вирусология : учебник. — СПб. : Издательство Санкт-Петербургского университета, 2012. — С. 409—410. — ISBN 978-5-288-05328-3.
  9. 1 2 Сергеев В. А., Непоклонов Е. А., Алипер Т. И. Вирусы и вирусные вакцины. — М. : Библионика, 2007. — С. 352—353. — ISBN 5-98685-012-2.

Литература