Филовирусы
Филови́русы (Filoviridae), семейство вирусов порядка Mononegavirales. Происхождение названия связано с нитеобразной морфологией вирионов филовирусных частиц. Семейство включает в себя 8 родов. Два известных представителя филовирусов, такие как вирус Эбола и вирус Марбург, вызывают тяжёлые заболевания у людей и приматов в виде вирусных геморрагических лихорадок и способны распространяться в популяции рукокрылых млекопитающих (летучие мыши).
Эволюционное происхождение филовирусов вызывает дискуссию в мировом научном сообществе. По некоторым оценкам, филовирусы появились несколько тысяч лет назад. По другим оценкам – несколько миллионов лет назад, о чем свидетельствуют филовирусоподобные элементы, включенные в геномы млекопитающих. Филовирусные роды образуют монофилетическую кладу, основанную на филогенетическом анализе последовательностей нуклеотидов РНК-зависимой РНК-полимеразы. Филовирусы тесно связаны с парамиксовирусами, пневмовирусами (Pneumoviridae) и санвирусами (Sunviridae).
Геномы филовирусов представляют собой линейные несегментированные молекулы РНК (рибонуклеиновая кислота) отрицательной полярности. Размер геномов варьируются от 15 до 19 кб. Вирионы длинные и нитевидные. Частицы способны образовывать удлиненные стержни или изгибаться один или несколько раз. Диаметр частицы около 80 нм, длина варьируется от 800 до 1000 нм (для вируса Марбург и вируса Эболы соответственно). Филовирусы экспрессируют от 6 до 10 белков. Нуклеокапсид оболочечный, имеет спиральный тип симметрии. Комплекс рибонуклеопротеина (РНП) состоит из молекулы геномной РНК и нескольких структурных белков NP (мажорный) и VP30 (минорный), VP24 (мембранно-ассоциированный белок), а также L белка (РНК-зависимая РНК-полимераза) и его кофактора – белка VP35. VP40 – белок матрикса, является наиболее распространенным белком филовирусного вириона. VP40 не имеет трансмембранных доменов, но проявляет сильное сродство с мембранами и ассоциирован с липидной оболочкой. VP40 способствует почкованию вируса (выход оболочечного вируса из клетки-хозяина). Все филовирусные частицы экспрессируют тримерный структурный гликопротеин (GP) на поверхности частиц. Является неотъемлемым компонентом проникновения вируса в клетку и индукции патогенеза. GP лучше всего охарактеризован из всех белков филовирусов ввиду его функциональной активности и высокого иммуногенного потенциала в качестве основной антигенной детерминанты.
Жизненный цикл филовирусов начинается с прикрепления вириона к специфическим рецепторам клеточной поверхности, за которым следует слияние оболочки вириона с мембраной клетки и сопутствующее высвобождение нуклеокапсида вируса в цитозоль. Вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза или репликаза частично обнажает нуклеокапсид и транскрибирует гены в мРНК (матричная рибонуклеиновая кислота) с положительной полярностью, которые затем транслируются в структурные и неструктурные белки. РНК-зависимая РНК-полимераза связывается с одним промотором, расположенным на 3'-конце генома. Транскрипция либо заканчивается после любого из генов филовирусного генома, либо продолжается далее. Это вероятностный процесс, и чем дальше от 3'-конца, тем выше вероятность остановки полимеразы. Гены, расположенные ближе к 3'-концу генома, транскрибируются в наибольшей степени, тогда как гены, расположенные ближе к 5'-концу, транскрибируются с наименьшей вероятностью. Такой порядок генов представляет собой простую, но эффективную форму регуляции транскрипции. Наиболее распространенным продуцируемым белком является нуклеокапсидный белок (NP), концентрация которого в клетке определяет, когда репликаза переключается с транскрипции генов на репликацию генома. Репликация приводит к синтезу полноразмерных антигеномов с положительной полярностью, которые, в свою очередь, транскрибируются в копии генома с отрицательной полярностью. Новосинтезированные структурные белки и геномы самособираются и накапливаются в области клеточной мембраны. Вирионы, выходя из клетки, приобретают липидную оболочку от клеточной мембраны, от которой они отпочковываются. Затем зрелые вирусные частицы инфицируют другие клетки.
Литература
- Filoviridae: a taxonomic home for Marburg and Ebola viruses? / M. P. Kiley, E. T. W. Bowen, G. A. Eddy [et al.] // Intervirology. – 1982. – Vol. 18, № 1/2. – P. 24–32.
- Geisbert T. W. Differentiation of filoviruses by electron microscopy / T. W. Geisbert, P. B. Jahrling // Virus research. – 1995. – Vol. 39, № 2/3. – P. 129–150.
- Biochemical and functional characterization of the Ebola virus VP24 protein: implications for a role in virus assembly and budding / Ziying Han, Hani Boshra, J. Oriol Sunyer [et al.] // Journal of virology. – 2003. – Vol. 77, № 3. – P. 1793–1800.
- Jasenosky L. D. Filovirus budding / L. D. Jasenosky, Y. Kawaoka // Virus research. – 2004. – Vol. 106, № 2. – P. 181–188.
- Evolutionary maintenance of filovirus-like genes in bat genomes / D. J. Taylor, K. Dittmar, M. J. Ballinger, J. A. Bruenn // BMC evolutionary biology. – 2011. – Vol. 11, № 1. – P. 336.
- Molecular evolution of viruses of the family Filoviridae based on 97 whole-genome sequences / S. A. Carroll, J. S. Towner, T. K. Sealy [et al.] // Journal of virology. – 2013. – Vol. 87, № 5. – P. 2608–2616.
- Phosphorylation of Ebola virus VP30 influences the composition of the viral nucleocapsid complex: impact on viral transcription and replication / N. Biedenkopf, B. Hartlieb, T. Hoenen, S. Becker // The Journal of biological chemistry. – 2013. – Vol. 288, № 16. – P. 11165–11174.
- Emanuel J. Filoviruses: ecology, molecular biology, and evolution / J. Emanuel, A. Marzi, H. Feldmann // Advances in virus research. – 2018. – Vol. 100. – P. 189–221.
- Origins and evolution of the global RNA virome / Y. I. Wolf, D. Kazlauskas, J. Iranzo [et al.] // mBio. – 2018. – Vol. 9, № 6. – e02329–18.
- The evolutionary history of vertebrate RNA viruses / Mang Shi, Xian-Dan Lin, Xiao Chen [et al.] // Nature. – 2018. – Vol. 556, № 7700. – P. 197–202.