Лентивирусы
| Лентивирусы | ||||||
 Стилизованное изображение сечения ВИЧ |
||||||
| Научная классификация | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Международное научное название | ||||||
|
Lentivirus |
||||||
| Виды | ||||||
| Группа по Балтимору | ||||||
|
VI: оцРНК-ОТ-вирусы |
||||||
|
||||||
Лентивирусы (от лат. lenti-, «медленный») — род вирусов, семейства Retroviridae с длительным инкубационным периодом.
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.
Примерами лентивирусов являются: ВИЧ, вирус иммунодефицита обезьян, вирус иммунодефицита кошек.
Содержание |
Систематика [править]
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.
Морфология [править]
Вирионы имеют оболочку, немного плейоморфные, имеют сферическую форму и диаметр около 80-100 нм. Выступы вирусной оболочки делают поверхность неровной. Нуклеоид концентрический, палочновидный либо имеет вид усеченного конуса.
Структура генома и репликация [править]
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 [править]
Антигенные детерминанты штаммоспецифичны. Детерминанты, определяющие серотип, находятся на оболочке вируса и являются гликопротеинами. Классификация лентивирусов иногда основывается на антигенных свойствах.
Физико-химические характеристики вирионов [править]
- Общие
- Плавучая плотность 1,16-1,18 г/см−3 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 [править]
Лентивирусы являются удобными векторами для введения генов в системы in vitro или животные модели. Лентивирусные векторы успешно используются 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 определенных 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 используются для трансфекции мышей, страдающих диабетом.[4] Возможно, подобные способы терапии генами будут в дальнейшем будут проводиться и на людях. Векторы на основе гаммаретровирусы и лентивирусов применяются уже более чем в 300 клинических испытаниях, направленных на разработку способов лечения различных заболеваний.[5]
Литература [править]
- Ryan KJ, Ray CG, eds. Sherris Medical Microbiology: An Introduction to Infectious Diseases. — 4th. — New York: McGraw Hill, 2004. — ISBN 0-8385-8529-9
- Desport, M (editor) Lentiviruses and Macrophages: Molecular and Cellular Interactions. — Caister Academic Press, 2010. — ISBN 978-1-904455-60-8
- ICTV taxonomy of Lentivirus
- «Lentiviruses In Ungulates. I. General Features, History And Prevalence», Bulgarian Journal of Veterinary Medicine (2006), 9, No 3, 175−181
- Lentiviruses used in gene therapy
- Tim Ravenscroft. Are Lentiviral Vectors on Cusp of Breakout?, Genetic Engineering & Biotechnology News, Mary Ann Liebert, Inc. (15 июня 2008), стр. 54–55. Проверено 6 июля 2008. «(subtitle) Rapidly emerging technology has potential to treat hemophilia, AIDS, and Cancer».
Примечания [править]
- ↑ Таксономия вирусов на сайте Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV).
- ↑ shRNA — short hairpin RNA
- ↑ Lentivirus-mediated platelet-derived factor VIII g…[J Thromb Haemost. 2007] — PubMed Result
- ↑ Lentiviral transfection with the PDGF-B gene impro…[Plast Reconstr Surg. 2005] — PubMed Result
- ↑ Kurth, R; Bannert, N (editors) Retroviruses: Molecular Biology, Genomics and Pathogenesis. — Caister Academic Press, 2010. — ISBN 978-1-904455-55-4
