Лентивирусы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Лентивирусы
Human Immunodeficency Virus - stylized rendering.jpg
Стилизованное изображение сечения ВИЧ
Научная классификация
Международное научное название

Lentivirus

Виды
Группа по Балтимору

VI: оцРНК-ОТ-вирусы

Wikispecies-logo.svg
Систематика
на Викивидах
Commons-logo.svg
Изображения
на Викискладе
NCBI   11646
EOL   67526

Лентивирусы (лат. Lentivirus, от лат. lenti — медленный) — род вирусов из семейства ретровирусов (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.

Морфология[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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 | править вики-текст]

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 | править вики-текст]

  • 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[править | править вики-текст]

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 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 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[править | править вики-текст]

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 34 дня] 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 34 дня] 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 34 дня] 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[править | править вики-текст]

  1. Таксономия вирусов на сайте Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV) (англ.)
  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. (1989). «Morphogenesis and morphology of HIV. Structure relations». Arch. Virol. 106: 1—13.
  7. Таксономия вирусов на сайте Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV) (англ.) (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[править | править вики-текст]