Baculoviridae
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с бакуловирусов )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Baculoviridae
ODD.Baculo.Fig1.v3.png
Вирионы и нуклеокапсиды бакуловирусов
Классификация вирусов е
(без рейтинга):Вирус
Царство :incertae sedis
Королевство:incertae sedis
Тип:incertae sedis
Класс:Naldaviricetes
Порядок:Lefavirales
Семья:Baculoviridae
Роды

Alphabaculovirus
Betabaculovirus
Deltabaculovirus
Gammabaculovirus

Baculoviridae - это семейство вирусов . Естественными хозяевами служат членистоногие , чешуекрылые , перепончатокрылые и двукрылые . Вэтом семействе85 известных видов , относящихся к четырем родам. [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. Бакуловирусы содержит круглую двухцепочечной ДНК (дцДНК) генома в пределах от 80 до 180 кб .

Историческое влияние

Самые ранние упоминания о бакуловирусах можно найти в литературе еще с шестнадцатого века 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

Схема жизненного цикла NPV

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 бакуловирусных инфекциях креветок и жуков (например, Oryctes rhinocerus) было обнаружено, что это 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 .

Пути распространения бакуловирусов в окружающей среде

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

Схема нуклеополиэдровируса

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

В течение периодов эволюции гликопротеины бакуловирусной оболочки претерпевали изменения. Предполагается, что Ld130, также известный как F-белок бакуловируса из Lymantria dispar (LdMNPV), является предковым гибридным белком оболочки, который был заменен неортологичной заменой гена на 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

Экспрессия бакуловируса в клетках насекомых представляет собой надежный метод получения рекомбинантных гликопротеинов или мембранных белков. [9] [10] [11] Белки, продуцируемые бакуловирусом, в настоящее время изучаются в качестве терапевтических противораковых вакцин с некоторыми иммунологическими преимуществами по сравнению с белками, полученными из источников млекопитающих. [12]

Биобезопасность

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

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), гаммабакуловирусы (специфичные для перепончатокрылых насекомых) и Deltabaculovirus (специфичные для двукрылых насекомых нуклеополиэдровирусы). [15]

Эволюция

Считается, что бакуловирусы произошли от семейства вирусов Nudivirus 310  миллионов лет назад . [16]

Смотрите также

  • Циповирус
  • BacMam
  • Событие "Кобра"
  • Pancrustacea - клады, включающие естественные хозяева вирусов
  • Ранний белок 35 кДа

использованная литература

  1. ^ 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 .
  2. ^ «Вирусная зона» . ExPASy . Проверено 15 июня 2015 года .
  3. ^ «Таксономия вирусов: выпуск 2020» . Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV). Март 2021 . Дата обращения 12 мая 2021 .
  4. ^ 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 .  
  5. ^ baculovirus.com
  6. ^ 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 . 
  7. Перейти ↑ Zimmer, Carl (ноябрь 2014 г.). «Психологи - встречайте кошмар природы» . National Geographic .
  8. ^ 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 .  
  9. ^ Альтманн, Фридрих; Стаудахер, Э; 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 . S2CID 34863069 .  
  10. ^ 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 . 
  11. ^ 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 . S2CID 44943721 .   
  12. ^ 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 .  
  13. ^ Ignoffo 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
  14. ^ 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 . 
  15. ^ 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 . S2CID 6293565 .  
  16. ^ 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

  • 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

  • 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
Источник « https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Baculoviridae&oldid=1039910792 »
Contribute a better translation