Orthomyxoviridae -Orthomyxoviridae
Ортомиксовирусы | |
---|---|
Геном вирусов гриппа А и В , мРНК и диаграмма вирионов | |
Классификация вирусов | |
(без рейтинга): | Вирус |
Царство : | Рибовирия |
Королевство: | Орторнавиры |
Тип: | Негарнавирикота |
Класс: | Insthoviricetes |
Порядок: | Articulavirales |
Семья: | Ортомиксовирусы |
Роды | |
Orthomyxoviridae (от греч. Ὀρθός, orthós «прямой» + μύξα, mýxa « слизь ») - это семейство РНК-вирусов с отрицательным смыслом . Он включает семь родов : Alphainfluenzavirus , Betainfluenzavirus , Deltainfluenzavirus , Gammainfluenzavirus , Isavirus , Thogotovirus и Quaranjavirus . Первые четыре рода содержат вирусы, вызывающие грипп у птиц (см. Также птичий грипп ) и млекопитающих , включая человека. Исавирусы заражают лосось ; тоготовирусы - это арбовирусы , поражающие позвоночных и беспозвоночных (например, клещей и комаров ). Кваранжавирусы также являются арбовирусами, поражающими позвоночных (птиц) и беспозвоночных ( членистоногих ).
Четыре рода вируса гриппа, инфицирующие позвоночных, которые идентифицируются по антигенным различиям в их нуклеопротеинах и матриксном белке , следующие:
- Alphainfluenzavirus заражает людей, других млекопитающих и птиц и вызывает все пандемии гриппа.
- Бетаинфлуензавирус заражает людей и тюленей.
- Gammainfluenzavirus поражает людей, свиней и собак.
- Deltainfluenzavirus поражает свиней и крупный рогатый скот .
Состав
Influenzavirus вириона является плеоморфным ; оболочка вируса может происходить в сферических и нитевидных форм. В целом морфология вируса эллипсоидальная с частицами диаметром 100–120 нм или нитевидная с частицами диаметром 80–100 нм и длиной до 20 мкм. В оболочке имеется примерно 500 отчетливых игольчатых выступов на поверхности, каждый из которых выступает на 10–14 нм от поверхности с различной поверхностной плотностью. Спайк основного гликопротеина (НА) нерегулярно вставлен кластерами спайков нейраминидазы (NA) с соотношением HA к NA примерно 10: 1.
Вирусная оболочка, состоящая из двухслойной липидной мембраны, в которой закреплены шипы гликопротеина, включает нуклеокапсиды ; нуклеопротеины разных классов размеров с петлей на каждом конце; расположение внутри вириона неясно. Рибонуклеарные белки являются нитевидными и имеют длину от 50 до 130 нм и диаметр от 9 до 15 нм со спиральной симметрией.
Геном
Вирусы семейства Orthomyxoviridae содержат от шести до восьми сегментов линейной одноцепочечной РНК с отрицательным смыслом . Их общая длина генома составляет 10 000–14 600 нуклеотидов ( нуклеотидов ). Геном гриппа A , например, содержит восемь сегментов РНК отрицательного смысла (всего 13,5 килобаз).
Из белков вируса гриппа наиболее охарактеризованными являются гемагглютинин и нейраминидаза , два больших гликопротеина, обнаруженные снаружи вирусных частиц. Гемагглютинин - это лектин, который опосредует связывание вируса с клетками-мишенями и проникновение вирусного генома в клетку-мишень. Напротив, нейраминидаза представляет собой фермент, участвующий в высвобождении потомства вируса из инфицированных клеток путем расщепления сахаров, связывающих зрелые вирусные частицы. Белки гемагглютинин (H) и нейраминидаза (N) являются ключевыми мишенями для антител и противовирусных препаратов, и они используются для классификации различных серотипов вирусов гриппа A, отсюда H и N в H5N1 .
Последовательность генома имеет концевые повторяющиеся последовательности; повторяется с обоих концов. Терминальные повторы на 5'-конце длиной 12–13 нуклеотидов. Нуклеотидные последовательности 3'-конца идентичны; то же самое в родах одной семьи; большинство на РНК (сегменты) или на всех видах РНК. Терминальные повторы на 3'-конце длиной 9–11 нуклеотидов. Инкапсидированная нуклеиновая кислота является исключительно геномной. Каждый вирион может содержать дефектные мешающие копии. При гриппе A (H1N1) PB1-F2 продуцируется из альтернативной рамки считывания в PB1. Гены M и NS продуцируют два разных гена посредством альтернативного сплайсинга .
Цикл репликации
Обычно грипп передается от инфицированных млекопитающих по воздуху при кашле или чихании с образованием аэрозолей, содержащих вирус, и от инфицированных птиц через их помет . Грипп также может передаваться через слюну , выделения из носа , фекалии и кровь . Инфекции происходят при контакте с этими телесными жидкостями или загрязненными поверхностями. Вне хозяина вирусы гриппа могут оставаться заразными около недели при температуре человеческого тела, более 30 дней при 0 ° C (32 ° F) и неопределенно долго при очень низких температурах (например, в озерах на северо-востоке Сибири ). Их можно легко дезактивировать дезинфицирующими и моющими средствами .
Вирусы связываются с клеткой посредством взаимодействия между ее гликопротеином гемагглютинина и сахарами сиаловой кислоты на поверхности эпителиальных клеток в легких и горле (стадия 1 на рисунке инфекции). Клетка импортирует вирус путем эндоцитоза . В кислой эндосоме часть белка гемагглютинина сливает вирусную оболочку с мембраной вакуоли, высвобождая молекулы вирусной РНК (вРНК), вспомогательные белки и РНК-зависимую РНК-полимеразу в цитоплазму (стадия 2). Эти белки и вРНК образуют комплекс, который транспортируется в ядро клетки , где РНК-зависимая РНК-полимераза начинает транскрибировать комплементарную кРНК с положительным смыслом (этапы 3a и b). КРНК либо экспортируется в цитоплазму и транслируется (этап 4), либо остается в ядре. Недавно синтезированные вирусные белки либо секретируются через аппарат Гольджи на поверхность клетки (в случае нейраминидазы и гемагглютинина, шаг 5b), либо транспортируются обратно в ядро, чтобы связать вРНК и сформировать новые частицы вирусного генома (шаг 5a). Другие вирусные белки обладают множеством действий в клетке-хозяине, включая разрушение мРНК клетки и использование высвободившихся нуклеотидов для синтеза вРНК, а также ингибирование трансляции мРНК клетки-хозяина.
ВРНК отрицательного смысла, которые формируют геномы будущих вирусов, РНК-зависимую РНК-транскриптазу и другие вирусные белки, собираются в вирион. Молекулы гемагглютинина и нейраминидазы группируются в выпуклость в клеточной мембране. ВРНК и вирусные коровые белки покидают ядро и входят в этот выступ мембраны (этап 6). Зрелый вирус отрывается от клетки в сфере фосфолипидной мембраны хозяина, приобретая гемагглютинин и нейраминидазу с этой мембранной оболочкой (стадия 7). Как и прежде, вирусы прикрепляются к клетке через гемагглютинин; зрелые вирусы отделяются, как только их нейраминидаза отщепляет остатки сиаловой кислоты от клетки-хозяина. После выброса нового вируса гриппа клетка-хозяин погибает.
Вирусы Orthomyxoviridae - это один из двух РНК-вирусов, которые реплицируются в ядре (второй - retroviridae ). Это связано с тем, что механизмы ортомиксовирусов не могут создавать свои собственные мРНК. Они используют клеточные РНК в качестве праймеров для инициации синтеза вирусной мРНК в процессе, известном как снятие крышки . Попадая в ядро, белок РНК-полимеразы PB2 находит клеточную пре-мРНК и связывается с ее 5'-кэпированным концом. Затем РНК-полимераза PA отщепляет клеточную мРНК около 5'-конца и использует этот кэпированный фрагмент в качестве праймера для транскрипции остальной части вирусного генома РНК в вирусную мРНК. Это связано с тем, что мРНК должна иметь 5'-кэп, чтобы ее распознала рибосома клетки для трансляции.
Поскольку ферменты, проверяющие РНК , отсутствуют, РНК-зависимая РНК-транскриптаза делает ошибку вставки одного нуклеотида примерно каждые 10 тысяч нуклеотидов, что является приблизительной длиной вРНК вируса гриппа. Следовательно, почти каждый вновь созданный вирус гриппа будет содержать мутацию в своем геноме. Разделение генома на восемь отдельных сегментов вРНК позволяет смешивать ( перегруппировать ) гены, если одна и та же клетка заразилась более чем одной разновидностью вируса гриппа ( суперинфекция ). Результирующее изменение в сегментах генома, упакованных в вирусное потомство, придает новое поведение, иногда способность инфицировать новые виды хозяев или преодолевать защитный иммунитет популяций хозяев к его старому геному (в этом случае это называется антигенным сдвигом ).
Классификация
В таксономии , основанной на филогенетике , категория РНК-вируса включает подкатегорию оцРНК-вируса с отрицательным смыслом , которая включает отряд Articulavirales и семейство Orthomyxoviridae . Роды-ассоциированные виды и серотип из Orthomyxoviridae приведены в следующей таблице.
Род | Виды (* обозначает типовые виды ) | Серотипы или подтипы | Хосты |
---|---|---|---|
Альфа-гриппозавирус | Вирус гриппа A * | H1N1 , H1N2 , H2N2 , H3N1 , H3N2 , H3N8 , H5N1 , H5N2 , H5N3 , H5N8 , H5N9 , H7N1 , H7N2 , H7N3 , H7N4 , H7N7 , H7N9 , H9N2 , H10N7 | Человек , свинья , птица , лошадь , летучая мышь |
Бетаинфлуензавирус | Вирус гриппа B * | Виктория, Ямагата | Человек, тюлень |
Гаммаинфлуензавирус | Вирус гриппа C * | Человек, свинья, собака | |
Deltainfluenzavirus | Вирус гриппа D * | Свинья, крупный рогатый скот | |
Isavirus | Вирус инфекционной анемии лосося * | Атлантический лосось | |
Тоготовирус | Тоготовирус * | Клещ , комар , млекопитающее (включая человека) | |
Вирус Дори | Вирус Баткен , вирус Бурбон , вирус Jos | ||
Quaranjavirus | |||
Вирус Quaranfil , * вирус атолла Джонстон |
Типы
Существует четыре рода вирусов гриппа, каждый из которых содержит только один вид или тип. Грипп A и C поражает множество видов (включая людей), тогда как грипп B поражает почти исключительно людей, а грипп D поражает крупный рогатый скот и свиней.
Грипп А
Вирусы гриппа A дополнительно классифицируются на основе вирусных поверхностных белков гемагглютинина (HA или H) и нейраминидазы (NA или N). Идентифицировано шестнадцать подтипов H (или серотипов) и девять подтипов N вируса гриппа А.
Существуют и другие варианты; таким образом, изоляты конкретных штаммов гриппа идентифицируются по стандартной номенклатуре, определяющей тип вируса, географическое положение, где был впервые выделен, порядковый номер изоляции, год изоляции и подтипы НА и NA.
Примеры номенклатуры:
- A / Brisbane / 59/2007 (H1N1)
- А / Москва / 10/99 (H3N2).
Вирусы типа А являются наиболее опасными для человека патогенами среди трех типов гриппа и вызывают наиболее тяжелое заболевание. Серотипы, подтвержденные у людей , отсортированные по количеству известных случаев смерти людей от пандемии, следующие:
- H1N1 вызвал « испанский грипп » в 1918 году и « свиной грипп » в 2009 году.
- H2N2 вызвал «азиатский грипп».
- H3N2 вызвал « гонконгский грипп ».
- H5N1 , «птичий» или «птичий грипп».
- H7N7 обладает необычным зоонозным потенциалом.
- H1N2 поражает свиней и людей.
- H9N2 , H7N2 , H7N3 , H10N7 .
Название пандемии | Дата | Летальные исходы | Летальность | Подтип вовлечен | Индекс серьезности пандемии |
---|---|---|---|---|---|
Пандемия гриппа 1889–1890 гг. (Азиатский или русский грипп) |
1889–1890 | 1 миллион | 0,15% | Возможно H3N8 или H2N2 |
N / A |
Пандемия гриппа 1918 года (испанский грипп) |
1918–1920 гг. | От 20 до 100 миллионов | 2% | H1N1 | 5 |
Азиатский грипп | 1957–1958 гг. | От 1 до 1,5 миллиона | 0,13% | H2N2 | 2 |
Гонконгский грипп | 1968–1969 | 0,75 до 1 миллиона | <0,1% | H3N2 | 2 |
Русский грипп | 1977–1978 | Нет точного подсчета | N / A | H1N1 | N / A |
Пандемия гриппа 2009 г. | 2009–2010 гг. | 105 700–395 600 | 0,03% | H1N1 | N / A |
Грипп B
Вирус гриппа B почти исключительно является патогеном человека и встречается реже, чем грипп A. Единственное другое животное, которое, как известно, восприимчиво к инфекции гриппа B, - это тюлень . Этот тип гриппа мутирует в 2–3 раза реже, чем тип A, и, следовательно, менее генетически разнообразен, имея только один серотип гриппа B. В результате отсутствия антигенного разнообразия иммунитет к гриппу B обычно приобретается в раннем возрасте. Однако грипп B мутирует настолько, что устойчивый иммунитет невозможен. Эта сниженная скорость антигенного изменения в сочетании с ограниченным кругом хозяев (ингибирование межвидового антигенного сдвига ) гарантирует, что пандемии гриппа B не возникнут.
Грипп C
Вирус гриппа С поражает людей и свиней и может вызывать тяжелые заболевания и местные эпидемии . Однако грипп C встречается реже, чем другие типы, и обычно вызывает легкое заболевание у детей.
Грипп D
Этот род был классифицирован в 2016 году, представители которого были впервые изолированы в 2011 году. Этот род, по-видимому, наиболее близок к гриппу C, от которого он отделился несколько сотен лет назад. Есть по крайней мере два существующих штамма этого рода. Основными хозяевами являются крупный рогатый скот, но известно, что вирус заражает и свиней.
Жизнеспособность и дезинфекция
Вирусы гриппа млекопитающих, как правило, лабильны, но могут выжить в слизи несколько часов. Вирус птичьего гриппа может выжить в течение 100 дней в дистиллированной воде при комнатной температуре и 200 дней при 17 ° C (63 ° F). Птичий вирус инактивируется быстрее в навозе, но может выжить до 2 недель в фекалиях в клетках. Вирусы птичьего гриппа в замороженном состоянии могут выжить бесконечно. Вирусы гриппа чувствительны к отбеливателям, 70% этанолу, альдегидам, окислителям и соединениям четвертичного аммония. Они инактивируются нагреванием до 133 ° F (56 ° C) в течение минимум 60 минут, а также при низком pH <2.
Вакцинация и профилактика
Существуют вакцины и лекарства для профилактики и лечения вирусных инфекций гриппа. Вакцины состоят из инактивированных или живых ослабленных вирионов вирусов гриппа A человека H1N1 и H3N2, а также вирусов гриппа B. Поскольку антигенность диких вирусов эволюционирует, вакцины ежегодно пересматриваются путем обновления семенных штаммов.
Когда антигенность штаммов семян и диких вирусов не совпадает, вакцины не могут защитить вакцинированных. Вдобавок, даже когда они совпадают, часто генерируются мутанты-побеги.
Лекарства, доступные для лечения гриппа, включают амантадин и римантадин , которые препятствуют отслаиванию вирионов, вмешиваясь в M2, и осельтамивир (продается под торговой маркой Tamiflu ), занамивир и перамивир , которые ингибируют высвобождение вирионов из инфицированных клеток путем вмешательства с NA. Однако ускользающие мутанты часто образуются для первого лекарства и реже - для второго.
Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
- Хойл, Л. (1969). Вирусы гриппа . Монографии по вирусологии. 4 . Springer-Verlag. ISBN 978-3-211-80892-4. ISSN 0083-6591 . OCLC 4053391 .
внешние ссылки
- Портал «Здоровье-ЕС» Работа ЕС над подготовкой глобального ответа на грипп.
- База данных исследований гриппа База данных геномных последовательностей гриппа и связанной информации.
- Европейская комиссия - Общественное здравоохранение Координация ЕС по борьбе с пандемией (H1N1), 2009 г.
- 3D-структуры, связанные с вирусом гриппа, из банка данных EM (EMDB)
- Вирусная зона : Orthomyxoviridae
- ICTV