Baculoviridae | |
---|---|
Вирионы и нуклеокапсиды бакуловирусов | |
Классификация вирусов | |
(без рейтинга): | Вирус |
Царство : | incertae sedis |
Королевство: | incertae sedis |
Тип: | incertae sedis |
Учебный класс: | incertae sedis |
Заказ: | incertae sedis |
Семья: | Baculoviridae |
Роды | |
Alphabaculovirus |
Baculoviridae - это семейство вирусов . Естественными хозяевами служат членистоногие , чешуекрылые , перепончатокрылые и двукрылые . В настоящее времяв этом семейственасчитывается 84 известных вида , разделенных на четыре рода. [1] [2] [3]
Известно, что бакуловирусы инфицируют насекомых; описано более 600 видов хозяев. Незрелые (личиночные) формы чешуекрылых (мотыльки и бабочки) являются наиболее распространенными хозяевами, но также обнаружено, что эти вирусы заражают пилильщиков и комаров . Хотя бакуловирусы способны проникать в клетки млекопитающих в культуре [4], о них не известно, что они способны к репликации в клетках млекопитающих или других позвоночных животных.
Начиная с 1940-х годов они широко использовались и изучались в качестве биопестицидов на полях сельскохозяйственных культур. Бакуловирусы содержит круглую двухцепочечной ДНК (дцДНК) генома в пределах от 80 до 180 кб .
Историческое влияние [ править ]
Самые ранние упоминания о бакуловирусах можно найти в литературе еще в шестнадцатом веке в сообщениях о «болезни увядания», заражающей личинок тутового шелкопряда . [5] Начиная с 1940-х годов, вирусы широко использовались и изучались в качестве биопестицидов на полях. С 1990-х годов они использовались для производства сложных эукариотических белков в культурах клеток насекомых (см. Sf21 , клетки High Five ). Эти рекомбинантные белки использовались в исследованиях и в качестве вакцин при лечении людей и в ветеринарии (например, наиболее широко используемая вакцина для профилактики H5N1птичий грипп у кур продуцировали в векторе экспрессии бакуловируса). Совсем недавно было обнаружено, что бакуловирусы могут трансдуцировать клетки млекопитающих с помощью подходящего промотора. [6]
Жизненный цикл бакуловируса [ править ]
Жизненный цикл бакуловируса включает две различные формы вируса. Вирус окклюзионного происхождения (ODV) присутствует в белковой матрице (полиэдрин или гранулин) и отвечает за первичную инфекцию хозяина, в то время как почкующийся вирус (BV) высвобождается из инфицированных клеток хозяина позже, во время вторичной инфекции .
Бакуловирусы имеют очень видоспецифичные тропизмы среди беспозвоночных, среди которых описано более 700 видов хозяев. Незрелые (личиночные) формы чешуекрылых являются наиболее распространенными хозяевами, но также обнаружено, что эти вирусы заражают пилильщиков и комаров . В сообщениях о бауловирусных инфекциях креветок и жуков (например, Oryctes rhinocerus) были обнаружены нудивирусы, тесно связанные с бакуловирусами.
Обычно первоначальное заражение происходит, когда восприимчивое насекомое-хозяин питается растениями, зараженными окклюзированной формой вируса. Белковая матрица растворяется в щелочной среде средней кишки (желудка) хозяина, высвобождая ODV, которые затем сливаются со столбчатой эпителиальной клеточной мембраной кишечника хозяина и попадают в клетку в эндосомах . Нуклеокапсиды выходят из эндосом и транспортируются в ядро. Возможно, этот шаг опосредуется актиновыми филаментами. Транскрипция и репликация вирусов происходят в ядре клетки.и новые частицы BV отпочковываются с базолатеральной стороны, чтобы распространять инфекцию системно. Во время почкования BV приобретает свободно прилегающую мембрану клетки-хозяина с экспрессируемыми и отображаемыми вирусными гликопротеинами .
Бакуловирусную инфекцию можно разделить на три отдельные фазы:
- Ранний (0–6 ч после заражения),
- Поздно (6–24 ч пи)
- Очень поздняя фаза (от 18–24 до 72 ч пи)
В то время как BV продуцируется на поздней фазе, форма ODV продуцируется на очень поздней фазе, приобретая оболочку из ядра клетки-хозяина и внедряясь в матрицу белка тела окклюзии. Эти тельца окклюзии высвобождаются, когда клетки лизируются для дальнейшего распространения бакуловирусной инфекции следующему хозяину. Обширный лизис клеток часто приводит к буквально распаду насекомого-хозяина, что и является причиной исторического названия «болезнь увядания». Полные частицы ODV-полиэдрина устойчивы к тепловой и световой инактивации, тогда как голый вирион BV более чувствителен к окружающей среде.
При заражении гусеницы на поздних стадиях заражения хозяин начинает кормиться без отдыха, а затем забираться на более высокие части деревьев, включая открытые места, которых они обычно избегают из-за риска нападения хищников. Это является преимуществом для вируса, если (когда хозяин растворяется) он может стекать на листья, которые будут поглощены новыми хозяевами. [7]
Строение вириона [ править ]
Наиболее изученным бакуловирусом является мультикапсидный нуклеополиэдровирус Autographa californica (AcMNPV). Первоначально вирус был выделен из петлителя люцерны ( чешуекрылого ) и содержит геном размером 134 т.п.н. с 154 открытыми рамками считывания (ORF). Главный капсидный белок VP39 вместе с некоторыми второстепенными белками образует нуклеокапсид (21 нм x 260 нм), который включает ДНК с белком p6.9.
BV получает свою оболочку из клеточной мембраны и требует гликопротеина gp64, чтобы распространять системную инфекцию. Этот белок образует структуры, называемые пепломерами, на одном конце почкованной вирусной частицы, но не обнаруживается на ODV (хотя некоторые другие белки связаны только с формой ODV). Некоторые различия также существуют в липидном составе вирусной оболочки двух форм. В то время как оболочка BV состоит из фосфатидилсерина, ODV содержит фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин.
Элемент, необходимый для сборки нуклеокапсида (NAE), был идентифицирован в геноме AcMNPV. NAE - это внутренний цис - элемент в гене ac83 . Сборка нуклеокапсида не зависит от белкового продукта Ac83. [8]
Главный гликопротеин оболочки gp64 [ править ]
В течение периодов эволюции гликопротеины бакуловирусной оболочки претерпевали изменения. Предполагается, что Ld130, также известный как F-белок бакуловируса из Lymantria dispar (LdMNPV), является наследственным слитым белком оболочки, который был заменен неортологичной заменой гена gp64 в AcMNPV, Bombyx mori (BmNPV) и Orgyia pseudotsugata (OpMNPV). в то время как они все еще сохраняют ген ld130.
Gp64 представляет собой гомотримерный мембранный гликопротеин, полярно присутствующий на палочковидном вирионе. Он состоит из 512 аминокислот (а.о.) с четырьмя сайтами гликозилирования по остаткам аспарагина и имеет N-концевую сигнальную последовательность (20 аминокислотных остатков), домен олигомеризации и слияния и гидрофобный трансмембранный домен около С-конца (7 аминокислотных остатков).
Он продуцируется как на ранней, так и на поздней фазах инфекционного цикла с максимальной скоростью синтеза, происходящей через 24–26 часов после инфицирования. Тримеризация с межмолекулярными цистеиновыми связями, по-видимому, является решающим шагом для транспорта белка к поверхности клетки, поскольку только 33% синтезированного белка достигает поверхности клетки, поскольку мономерный gp64 разлагается внутри клеток.
Gp64 необходим для эффективного отпочкования вириона и для передачи от клетки к клетке во время цикла инфекции, а также для проникновения вируса, т.е. вызывает вирусную трофику и опосредованное эндосомами поглощение клеткой. Основная функция белка оболочки gp64 - вызывать слияние оболочки с эндосомой за счет pH. Хотя gp64 выполняет множество основных функций, сообщалось, что gp64-нулевые бакуловирусы могут быть заменены другими вирусными гликопротеинами, такими как Ld130, G-белок вируса везикулярного стоматита . Эти замены приведут к появлению функциональных виронов.
Приложения [ править ]
Экспрессия бакуловируса в клетках насекомых представляет собой надежный метод получения рекомбинантных гликопротеинов или мембранных белков. [9] [10] [11] Белки, продуцируемые бакуловирусами, в настоящее время изучаются в качестве терапевтических противораковых вакцин с некоторыми иммунологическими преимуществами по сравнению с белками, полученными из источников млекопитающих. [12]
Биобезопасность [ править ]
Бакуловирусы не способны реплицироваться в клетках млекопитающих и растений. [13] У них есть ограниченный круг хозяев, которых они могут заразить, который обычно ограничивается ограниченным числом близкородственных видов насекомых. Поскольку бакуловирусы не вредны для человека, они считаются безопасным вариантом для использования в исследовательских целях. Они также используются в качестве биологических агентов, как в случае индийской мучной бабочки , вредителя, питающегося зерном. [14]
Таксономия [ править ]
Название этого семейства произошло от латинского слова baculus, что означает палка. Семейство было разделено на четыре рода: Alphabaculovirus (специфичные для чешуекрылых нуклеополигедровирусы), Betabaculovirus (специфичные для чешуекрылых грануловирусы), Gammabaculovirus (специфичные для перепончатокрылых насекомых) и Deltabaculovirus (специфичные для двукрылых насекомых нуклеополиэдровирусы). [15]
Группа: dsDNA
- Семья: Baculoviridae
- Род: Alphabaculovirus
- Adoxophyes honmai nucleopolyhedrovirus
- Множественный нуклеополиэдровирус Agrotis ipsilon
- Нуклеополиэдровирус A Agrotis segetum
- Нуклеополиэдровирус B Agrotis segetum
- Нуклеополиэдровирус Antheraea pernyi
- Множественный нуклеополигедровирус Anticarsia gemmatalis
- Множественный нуклеополиэдровирус Autographa californica
- Нуклеополиэдровирус Bombyx mori
- Buzura suppressaria нуклеополиэдровирус
- Нуклеополиэдровирус Catopsilia pomona
- Множественный нуклеополиэдровирус Choristoneura fumiferana DEF
- Множественный нуклеополигедровирус Choristoneura fumiferana
- Нуклеополиэдровирус Choristoneura murinana
- Нуклеополиэдровирус Choristoneura rosaceana
- Нуклеополиэдровирус Chrysodeixis chalcites
- Chrysodeixis includens nucleopolyhedrovirus
- Нуклеополиэдровирус Clanis bilineata
- Нуклеополиэдровирус Condylorrhiza vestigialis
- Нуклеополиэдровирус Cryptophlebia peltastica
- Нуклеополиэдровирус Cyclophragma undans
- Нуклеополиэдровирус Ectropis obliqua
- Нуклеополиэдровирус Epiphyas postvittana
- Нуклеополигедровирус Euproctis pseudoconspersa
- Нуклеополиэдровирус Helicoverpa armigera
- Нуклеополиэдровирус вида Hemileuca
- Нуклеополиэдровирус Hyphantria cunea
- Нуклеополиэдровирус Hyposidra talaca
- Нуклеополиэдровирус Lambdina fiscellaria
- Нуклеополиэдровирус Leucania separata
- Нуклеополиэдровирус Lonomia obliqua
- Множественный нуклеополиэдровирус Lymantria dispar
- Lymantria xylina nucleopolyhedrovirus
- Множественный нуклеополиэдровирус Mamestra brassicae
- Mamestra configurata nucleopolyhedrovirus A
- Mamestra configurata nucleopolyhedrovirus B
- Нуклеополиэдровирус Maruca vitrata
- Mythimna unipuncta nucleopolyhedrovirus A
- Mythimna unipuncta nucleopolyhedrovirus B
- Нуклеополиэдровирус Operophtera brumata
- Нуклеополигедровирус Orgyia leucostigma
- Множественный нуклеополиэдровирус Orgyia pseudotsugata
- Нуклеополиэдровирус Oxyplax ochracea
- Нуклеополиэдровирус Peridroma saucia
- Нуклеополиэдровирус Perigonia lusca
- Нуклеополигедровирус Spodoptera eridania
- Нуклеополиэдровирус Spodoptera excpta
- Множественный нуклеополигедровирус Spodoptera exigua
- Множественный нуклеополигедровирус Spodoptera frugiperda
- Нуклеополигедровирус Spodoptera littoralis
- Нуклеополиэдровирус Spodoptera litura
- Нуклеополиэдровирус Sucra jujuba
- Нуклеополиэдровирус Thysanoplusia orichalcea
- Одиночный нуклеополиэдровирус Trichoplusia ni
- Нуклеополиэдровирус Urbanus proteus
- Нуклеополиэдровирус Wiseana signata
- Род: Betabaculovirus
- Adoxophyes orana granulovirus
- Грануловирус Agrotis segetum
- Грануловирус Artogeia rapae
- Choristoneura fumiferana, грануловирус
- Clostera anachoreta granulovirus
- Clostera anastomosis granulovirus A
- Clostera anastomosis granulovirus B
- Грануловирус Cnaphalocrocis medinalis
- Cryptophlebia leucotreta granulovirus
- Cydia pomonella granulovirus
- Diatraea saccharalis грануловирус
- Epinotia aporema granulovirus
- Erinnyis ello granulovirus
- Harrisina brillians, грануловирус
- Грануловирус Helicoverpa armigera
- Lacanobia oleracea granulovirus
- Грануловирус Mocis latipes
- Mythimna unipuncta granulovirus A
- Mythimna unipuncta granulovirus B
- Phthorimaea operculella granulovirus
- Plodia interpunctella granulovirus
- Plutella xylostella granulovirus
- Spodoptera frugiperda granulovirus
- Spodoptera litura granulovirus
- Trichoplusia ni granulovirus
- Xestia c-nigrum granulovirus
- Род: Deltabaculovirus
- Нуклеополиэдровирус Culex nigripalpus
- Род: гаммабакуловирус
- Нуклеополиэдровирус Neodiprion lecontei
- Нуклеополигедровирус неодиприона
[16]
Эволюция [ править ]
Считается, что бакуловирусы произошли от семейства вирусов Nudivirus 310 миллионов лет назад . [17]
См. Также [ править ]
- Циповирус
- BacMam
- Событие "Кобра"
- Pancrustacea - клады, включающие естественные хозяева вирусов
- Ранний белок 35 кДа
Ссылки [ править ]
- ^ Харрисон, RL; Herniou, EA; Jehle, JA; Theilmann, DA; Burand, JP; Бекнел, Дж. Дж .; Krell, PJ; ван Эрс, ММ; Mowery, JD; Баучан, Г.Р .; Ictv Report, Консорциум (сентябрь 2018 г.). "Профиль таксономии вирусов ICTV: Baculoviridae" . Журнал общей вирусологии . 99 (9): 1185–1186. DOI : 10,1099 / jgv.0.001107 . PMID 29947603 .
- ^ «Вирусная зона» . ExPASy . Проверено 15 июня 2015 года .
- ^ ICTV. «Таксономия вирусов: выпуск 2016 г.» . Проверено 10 февраля 2018 .
- ^ Hofmann, C .; Sandig, V .; Jennings, G .; Рудольф, М .; Schlag, P .; Штраус, М. (1995). «Эффективный перенос генов в гепатоциты человека с помощью бакуловирусных векторов» . Труды Национальной академии наук . 92 (22): 10099–10103. Bibcode : 1995PNAS ... 9210099H . DOI : 10.1073 / pnas.92.22.10099 . PMC 40743 . PMID 7479733 .
- ^ baculovirus.com
- ^ Lackner, A; Гента, К; Koppensteiner, H; Herbacek, I; Хольцманн, К; Spiegl-Kreinecker, S; Бергер, Вт; Грущ, М (2008). «Бицистронный бакуловирусный вектор для временной и стабильной экспрессии белка в клетках млекопитающих». Аналитическая биохимия . 380 (1): 146–8. DOI : 10.1016 / j.ab.2008.05.020 . PMID 18541133 .
- Перейти ↑ Zimmer, Carl (ноябрь 2014 г.). «Психологи - встречайте кошмар природы» . National Geographic .
- ^ Хуанг, Чжихун; Пан, Мэнцзя; Чжу, Силей; Чжан, Хао; Ву, Венби; Юань, Мэйдзин; Ян, Кай (2017). «Ген множественного нуклеополиэдровируса ac83 Autographa californica содержит цис-действующий элемент, необходимый для сборки нуклеокапсида» . Журнал вирусологии . 91 (5). DOI : 10,1128 / JVI.02110-16 . PMC 5309959 . PMID 28031366 .
- ^ Альтманн, Фридрих; Staudacher, E; Уилсон, И.Б .; März, L (1999). «Клетки насекомых как хозяева для экспрессии рекомбинантных гликопротеинов». Glycoconjugate Journal . 16 (2): 109–23. DOI : 10,1023 / A: 1026488408951 . PMID 10612411 .
- ^ Кост, Т; Кондрей, JP (1999). «Рекомбинантные бакуловирусы как векторы экспрессии для клеток насекомых и млекопитающих». Текущее мнение в области биотехнологии . 10 (5): 428–33. DOI : 10.1016 / S0958-1669 (99) 00005-1 . PMID 10508635 .
- ^ Мадео, Марианна; Карризи, Кьяра; Якопетта, Доменико; Капобианко, Лоредана; Каппелло, Анна Рита; Буччи, Сесилия; Пальмиери, Фердинандо; Маццео, Джанкарло; Монтальто, Анна (23 июля 2009 г.). «Обильная экспрессия и очистка биологически активного митохондриального цитратного носителя в клетках насекомых, инфицированных бакуловирусом». Журнал биоэнергетики и биомембран . 41 (3): 289–297. DOI : 10.1007 / s10863-009-9226-6 . ISSN 0145-479X . PMID 19629661 .
- ^ Ставки, Дэвид Дж .; Mu, Xi Y .; Кафи, Камран; Макдоннел, Десмонд; Росас, Франсиско; Gold, Daniel P .; Тиммерман, Джон М. (2009). «Усиленная иммунная стимуляция с помощью терапевтической вакцины против опухолевого антигена лимфомы, полученной в клетках насекомых, включает нацеливание рецептора маннозы на антигенпрезентирующие клетки» . Вакцина . 27 (2): 250–9. DOI : 10.1016 / j.vaccine.2008.10.055 . PMC 2683685 . PMID 19000731 .
- ^ Игноффо CM. (1975) Бакуловирусы для борьбы с насекомыми-вредителями: соображения безопасности, Саммерс М., Энглер Р., Фалькон Л.А., Вейл П.В. (ред.) Американское общество микробиологии, Вашингтон, округ Колумбия, стр. 52
- ^ Саит, SM; Бегон, М .; Томпсон, ди-джей (1994). «Эффекты сублетальной бакуловирусной инфекции у индийской мучной моли, Plodia interpunctella». Журнал экологии животных . 63 (3): 541–550. DOI : 10,2307 / 5220 . JSTOR 5220 .
- ^ Jehle, JA; Blissard, GW; Боннинг, Британская Колумбия; Кори, JS; Herniou, EA; Rohrmann, GF; Theilmann, DA; Тим, С.М.; Влак, JM; и другие. (2006). «О классификации и номенклатуре бакуловирусов: предложение на доработку» . Arch Virol . 151 (7): 1257–1266. DOI : 10.1007 / s00705-006-0763-6 . PMID 16648963 .
- ^ «Список основных видов ICTV 2016, версия 1.3» . Международный комитет по таксономии вирусов . Проверено 10 февраля +2017 .
- ^ Theze, J .; Безье, А .; Periquet, G .; Drezen, J.-M .; Эрниу, EA (2011). «Палеозойское происхождение вирусов большой дцДНК насекомых» . Труды Национальной академии наук . 108 (38): 15931–5. Bibcode : 2011PNAS..10815931T . DOI : 10.1073 / pnas.1105580108 . PMC 3179036 . PMID 21911395 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Рорманн, Джордж (2019). Молекулярная биология бакуловирусов, четвертое издание (4-е изд.). Бетесда, Мэриленд: NCBI.
- Federici, Brian A .; Гранадос, Роберт Р. (1986). Биология бакуловирусов . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-0-8493-5988-0.
- Миллер, Лоис (1997). Бакуловирусы . Нью-Йорк: Пленум Пресс. ISBN 978-0-306-45641-1.
Внешние ссылки [ править ]
Викискладе есть медиафайлы по теме Baculoviridae . |
Wikispecies содержит информацию о Baculoviridae . |
- Отчет ICTV : Baculoviridae
- Вирусная зона : Baculoviridae
- Индекс вирусов - Baculoviridae (2006). В: ICTVdB - Универсальная база данных вирусов, версия 4. Бюхен-Осмонд, К. (Эд), Колумбийский университет, Нью-Йорк, США. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTVdb/Ictv/fs_index.htm
- Рорманн, Г.Ф. 2019. Молекулярная биология бакуловирусов, 4-е изд. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK543458/
- Рорманн, Г.Ф. 2019. Молекулярная биология бакуловирусов, 4-е изд. https://ir.library.oregonstate.edu/concern/defaults/7d279043k?locale=en