Вирусы парагриппа человека
Ви́русы парагри́ппа челове́ка, группа РНК-содержащих вирусов из семейства парамиксовирусов, которые вызывают парагрипп у детей и взрослых. Представителями этого семейства являются вирусы парагриппа человека (ВПЧ) 1 и 3 типа, относящиеся к роду Respirovirus и ВПЧ 2 и 4 типа, относящиеся к роду Orthorubulavirus.
Вирусы парагриппа были впервые обнаружены в конце 1950-х гг., когда три различных вируса были выделены от детей с заболеваниями нижних дыхательных путей и впоследствии оказались уникальны и легко отличимые от миксовирусов (вирус гриппа). Это новое семейство респираторных вирусов плохо культивировалось в куриных эмбрионах и имело несколько общих антигенных участков с вирусом гриппа. В 1959 г. был обнаружен четвёртый вирус, также отвечающий этим критериям, и была создана новая таксономическая группа под названием вирусы парагриппа.
Структура вируса и строение генома
Вирусы парагриппа представляют собой оболочечные вирусы, геном которых представлен несегментированной одноцепочечной молекулой РНК отрицательной полярности. Кроме того, отмечается наличие геномов с положительной полярностью, но такие вирионы неинфекционны. Размер вириона варьируется от 150 до 250 нм. Размер геномов вирусов 1, 2 и 3 типов составляет 15,5–15,7 кб, тогда как геном 4 типа 17,4 кб. Их гены последовательно транскрибируются в отдельные мРНК. Различают два вирусных поверхностных белка: гемагглютинин-нейраминидаза (HN), который опосредует присоединение к остаткам сиаловой кислоты на мембранах клеток и расщепление их остатков в момент выхода из клетки, а также белок слияния (F), который участвует в слиянии вирусного белка оболочки с мембраной клетки-хозяина. Они выступают в качестве основной антигенной детерминанты. Белок (N) связывает геномную РНК, образуя высокостабильный нуклеокапсид. Фосфопротеин (P) и большой белок РНК-зависимая РНК-полимераза (L) связаны с нуклеокапсидом, в то время как белок матрикса (M) выстилает внутреннюю поверхность оболочки.
РНК вместе с белками N, P и L образуют кор нуклеокапсида ВПЧ. Белок N связывается с РНК (один белок N на шесть нуклеотидов), образуя матрицу, позволяющую белкам L и P транскрибировать и в конечном итоге реплицировать геном вируса. Белок P, вероятно, является гомотримером. Поверхностные гликопротеины (HN и F) взаимодействуют с белком М, что обусловливает их заякоривание и агрегацию в определённых местах клеточной мембраны. Белок М также играет роль в привлечении собранных нуклеокапсидов к областям клеточной мембраны, которые входят в состав вирусной оболочки и принимают участие в почковании вируса.
Ген P кодирует дополнительные белки, которые варьируются в зависимости от вируса. Они играют роль вспомогательных белков, поскольку не играют ключевой роли в репликации вирусных геномов in vitro. Наиболее примечательными являются гены белков C и V, которые подавляют врождённый иммунный ответ. Белки C экспрессируются отдельной открытой рамкой считывания (ОРС), которая перекрывается с ОРС гена P и кодируется ВПЧ 1, 3, но не ВПЧ 2 и 4, что характерно для их соответствующих родов. Последовательность белка С не очень консервативна и не имеет определённых мотивов.
Экспрессия белка V зависит от механизма, называемого «редактирование РНК», при котором полимераза проскальзывает на определённом участке во время транскрипции гена P в процессе синтеза мРНК со сдвигом рамки считывания, связывая верхнюю часть ОРС гена P с внутренней ОРС гена V, которые кодируют белковый домен с характерным мотивом цинковых пальцев, содержащий семь остатков цистеина. Таким образом, V представляет собой химерный белок с N-концевым доменом, кодируемым ОРС P, и C-концевым доменом, кодируемым ОРС V. Однако ВПЧ 1 и ВПЧ 3 содержат реликтовую ОРС V, которая не экспрессируется в случае ВПЧ 1 и либо не экспрессируется, либо экспрессируется на низком уровне ВПЧ 3.
Жизненный цикл вируса
Первым этапом в репродукции вируса является слияние липидных мембран вируса и клетки-хозяина. Затем следует высвобождение нуклеокапсида ВПЧ в цитоплазму клетки. Попав в цитоплазму, транскрипция осуществляется при помощи вирусспецифической РНК-зависимой РНК-полимеразы (L-белка). Затем клеточная рибосомная машинерия синтезирует вирусные белки. Они конвертируют полноразмерную копию вирусного генома сначала в положительную цепь РНК, а затем в соответствующую отрицательную цепь. После образования эти одиночные цепи РНК отрицательной полярности инкапсулируются NP-комплексом и могут использоваться в дальнейших раундах транскрипции и репликации или же могут быть упакованы в виде нового вириона.
Распространение вируса в природе
Сезонные эпидемии ВПЧ приводят к значительному числу заболеваний у детей и являются причиной 40 % госпитализаций при заболеваниях нижних дыхательных путей и 75 % случаев крупа. Вирусы парагриппа связаны с широким спектром заболеваний, включая средний отит, фарингит, конъюнктивит, круп, трахеобронхит и пневмонию. Реже клиническая картина включает апноэ, брадикардию, паротит, респираторный дистресс-синдром и редко диссеминированную инфекцию. Иммунитет, возникающий в результате перенесённого заболевания в детстве, может не защитить от повторного заражения ВПЧ и вызывает 15 % респираторных заболеваний у взрослых. Тяжёлое заболевание и пневмония со смертельным исходом также могут возникать у пожилых людей и взрослых с ослабленным иммунитетом.
Литература
- Chanock R. M. Association of a new type of cytopathogenic myxovirus with infantile croup // The Journal of Experimental Medicine. – 1956. – Vol. 104, № 4. – P. 555–576.
- Rochat S. Loss of V protein expression in human parainfluenza virus type 1 is not a recent event / S. Rochat, H. Komada, D. Kolakofsky // Virus Research. – 1992. – Vol. 24, № 2. – P. 137–144.
- Curran J. A Role for the Sendai Virus P Protein Trimer in RNA Synthesis // Journal of Virology. – 1998. – Vol. 72, № 5. – P. 4274–4280.
- Mutations in the C, D, and V Open Reading Frames of Human Parainfluenza Virus Type 3 Attenuate Replication in Rodents and Primates / A. P. Durbin, J. M. McAuliffe, P. L. Collins, B. R. Murphy // Virology. – 1999. – Vol. 261, № 2. – P. 319–330.
- Nucleocapsid Incorporation into Parainfluenza Virus Is Regulated by Specific Interaction with Matrix Protein / E. C. Coronel, T. Takimoto, K. G. Murti [et al.] // Journal of Virology. – 2001. – Vol. 75, № 3. – P. 1117–1123.
- Fields virology. – 5th ed. – Philadelphia, PA : Lippincott Williams & Wilkins, 2007. – Vol. 1.
- The Complete Sequence of a Human Parainfluenzavirus 4 Genome / C. Yea, R. Cheung, C. Collins [et al.] // Viruses. – 2009. – Vol. 1, № 1. – P. 26–41.
- Branche A. R. Parainfluenza Virus Infection / A. R. Branche, A. R. Falsey // Seminars in respiratory and critical care medicine. – 2016. – Vol. 37, № 4. – P. 538–554.
- ICTV Virus Taxonomy Profile: Paramyxoviridae / B. Rima, A. Balkema-Buschmann, W. Dundon [et al.] // Journal of General Virology. – 2019. – Vol. 100, № 12. – P. 1593–1594.