Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Прогнозируемая вторичная структура цис-действующего элемента репликации Coronavirus SL-III , геномная структура, необходимая для репликации BCoV DI РНК [1]

Дефектные мешающие частицы ( DIP ), также известные как дефектные мешающие вирусы , представляют собой спонтанно генерируемые мутанты вируса, в которых критическая часть генома частицы потеряна из-за дефектной репликации или негомологичной рекомбинации . [2] [3] Предполагается, что механизм их образования является результатом переключения матрицы во время репликации вирусного генома, хотя также были предложены нерепликативные механизмы, включающие прямое лигирование фрагментов геномной РНК. [4] [5]DIP происходят из родительского вируса и связаны с ним, а частицы классифицируются как DIP, если они становятся неинфекционными из-за потери или серьезного повреждения по крайней мере одного существенного гена вируса в результате дефекта. [6] DIP обычно все еще может проникать в клетки-хозяева, но требует, чтобы другая полностью функциональная вирусная частица («вирус-помощник») заразила клетку вместе с ней, чтобы обеспечить потерянные факторы. [7] [8]

Впервые DIP были обнаружены еще в 1950-х годах фон Магнусом и Шлезингером, оба работали с вирусами гриппа. [9] Тем не менее, формализация терминологии DIP была осуществлена ​​в 1970 году Хуангом и Балтимором, когда они заметили присутствие «коротких» частиц вируса везикулярного стоматита на электронных микрофотографиях. [10] DIP могут возникать практически в каждом классе ДНК- и РНК-вирусов как в клинических, так и в лабораторных условиях, включая полиовирус , коронавирус SARS , корь , альфавирусы , респираторно-синцитиальный вирус и вирус гриппа . [11] [12] [13] [14] [15] [16][17] [18]

Дефекция [ править ]

DIP - это естественное явление, которое можно воссоздать в лабораторных условиях, а также синтезировать для экспериментального использования. Они спонтанно продуцируются подверженной ошибкам вирусной репликацией , что особенно распространено в РНК-вирусах над ДНК-вирусами из-за используемого фермента (репликазы или РНК-зависимой РНК-полимеразы ). [6] [19] Геномы DI обычно сохраняют необходимые концевые последовательности. для распознавания вирусными полимеразами и последовательностей для упаковки их генома в новые частицы, но мало что еще. [20] [21] Размер события геномной делеции может сильно варьироваться, например, в DIP, полученном из вируса бешенства, обнаружена делеция в 6,1 т.п.н. [22]В другом примере размер геномов нескольких вирусов растений DI-ДНК варьировался от одной десятой размера исходного генома до половины. [23]

Вмешательство [ править ]

Считается, что частицы мешают, если они влияют на функцию родительского вируса посредством конкурентного ингибирования [6] во время коинфекции. Другими словами, дефектные и исправные вирусы реплицируются одновременно, но когда количество дефектных частиц увеличивается, количество реплицированного исправного вируса уменьшается. Степень вмешательства зависит от типа и размера дефекта в геноме; большие делеции геномных данных позволяют быстро реплицировать дефектный геном. [20] Во время коинфекции клетки-хозяина в конечном итоге будет достигнуто критическое соотношение, при котором для производства неинфекционных DIP используется больше вирусных факторов, чем инфекционных частиц. [20]Было также продемонстрировано, что дефектные частицы и дефектные геномы стимулируют врожденные иммунные ответы хозяина, и их присутствие во время вирусной инфекции коррелирует с силой противовирусного ответа. [11]

Эта мешающая природа становится все более важной для исследований вирусной терапии. [24] Считается, что из-за своей специфичности DIP будут нацелены на участки заражения. В одном примере ученые использовали DIP для создания «защитных вирусов», которые ослабили патогенность инфекции гриппа A у мышей до такой степени, что она перестала быть смертельной. [25]

Патогенез [ править ]

Было показано, что DIP играют роль в патогенезе некоторых вирусов. Одно исследование демонстрирует взаимосвязь между патогеном и его дефектным вариантом, показывая, как регулирование выработки DI позволяет вирусу ослаблять свою собственную инфекционную репликацию, снижая вирусную нагрузку и, таким образом, повышая его паразитарную эффективность, предотвращая слишком быструю смерть хозяина. [26] Это также дает вирусу больше времени для распространения и заражения новых хозяев. Генерация DIP регулируется внутри вирусов: цис-действующий элемент репликации Coronavirus SL-III (показан на изображении) представляет собой геномную структуру более высокого порядка, участвующую в опосредовании продукции DIP в коронавирусе крупного рогатого скота , с очевидными гомологами, обнаруженными в других группах коронавирусов .[1] Более подробное введение можно найти в работе Алисы Хуанг и Дэвида Балтимора 1970 года. [27]

Типы дефектных геномов РНК [ править ]

  1. Ошибки при удалении - это пропуск фрагмента шаблона. Примеры этого типа дефекта можно найти в вирусе пятнистого увядания томатов и вирусе Flock House. [28] [29]
  2. Дефекты снэпбэков возникают, когда репликаза транскрибирует часть одной цепи, а затем использует эту новую цепь в качестве шаблона. В результате может получиться шпилька. Дефекты Snapback наблюдались при вирусе везикулярного стоматита . [30]
  3. Дефекты плоской ручки - это когда полимераза несет частично сформированную нить, а затем переключается обратно, чтобы транскрибировать 5 'конец, формируя форму плоской ручки. У вирусов гриппа обнаруживаются дефекты попрошайничества. [31]
  4. Сложный отказ - это когда и удаление, и отказ от снэпбэка происходят вместе.
  5. Мозаичный или сложный геном DI, в котором различные области могут происходить из одного и того же генома вируса-помощника, но в неправильном порядке; из разных вспомогательных сегментов генома или может включать сегменты РНК хозяина. Также могут происходить дублирования. [3]

Исследование [ править ]

Вирусологи провели исследование, чтобы узнать больше о влиянии на инфицирование клеток-хозяев и о том, как геномы DI могут потенциально работать как противовирусные агенты. [3] В статье 2014 года описывается доклиническая работа по проверке их эффективности против вирусов гриппа. [32] Также было обнаружено, что DI-РНК впервые способствуют заражению грибов вирусами семейства Partitiviridae , что дает возможность для более междисциплинарной работы. [19]

Несколько инструментов, таких как ViReMa [33] и DI-tector [34] , были разработаны для помощи в обнаружении дефектных вирусных геномов в данных секвенирования следующего поколения.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Raman S, Bouma P, Williams GD, Brian DA (2003). «Стеблевая петля III в 5'-нетранслируемой области является цис-действующим элементом в бычьем коронавирусе, препятствующем репликации РНК» . J. Virol . 77 (12): 6720–30. DOI : 10.1128 / jvi.77.12.6720-6730.2003 . PMC  156170 . PMID  12767992 .
  2. ^ Уайт, КА; Моррис, Т.Дж. (январь 1994 г.). «Негомологичная рекомбинация РНК в tombusviruses: генерация и эволюция дефектных интерферирующих РНК путем пошаговых делеций» . Журнал вирусологии . 68 (1): 14–24. PMC 236259 . PMID 8254723 .  
  3. ^ a b c Marriott AC, Диммок, штат Нью-Джерси (2010). «Дефектные интерферирующие вирусы и их потенциал в качестве противовирусных агентов». Rev. Med. Virol . 20 (1): 51–62. DOI : 10.1002 / rmv.641 . PMID 20041441 . 
  4. ^ Патхак, КБ; Надь, PD (декабрь 2009 г.). «Дефектные интерферирующие РНК: враги вирусов и друзья вирусологов» . Вирусы . 1 (3): 895–919. DOI : 10,3390 / v1030895 . PMC 3185524 . PMID 21994575 .  
  5. ^ Gmyl, AP; Белоусов Э.В. Маслова С.В.; Хитрина, ЭВ; Четверин АБ; Агол В.И. (ноябрь 1999 г.). «Нерепликативная рекомбинация РНК в полиовирусе» . Журнал вирусологии . 73 (11): 8958–65. PMC 112927 . PMID 10516001 .  
  6. ^ a b c Pathak KB, Nagy PD (2009). «Дефектные интерферирующие РНК: враги вирусов и друзья вирусологов» . Вирусы . 1 (3): 895–919. DOI : 10,3390 / v1030895 . PMC 3185524 . PMID 21994575 .  
  7. ^ Макина S, Shieh CK, Соя ЛГ, Бейкер СК , Лай ММ (1988). «Первичная структура и трансляция дефектной интерферирующей РНК коронавируса мыши» . Вирусология . 166 (2): 550–60. DOI : 10.1016 / 0042-6822 (88) 90526-0 . PMC 7131284 . PMID 2845661 .  
  8. ↑ Палмер, SR (15 сентября 2011 г.). Оксфордский учебник зоонозов: биология, клиническая практика и контроль общественного здравоохранения (2-е изд.). Издательство Оксфордского университета. С. 399–400.
  9. ^ ГАРД, S; VON MAGNUS, P; СВЕДМЫРЬ, А; БЕРЧ-АНДЕРСЕН, А (1952). «Исследования седиментации вируса гриппа». Archiv für die Gesamte Virusforschung . 4 (5): 591–611. DOI : 10.1007 / BF01242026 . PMID 14953289 . 
  10. ^ Хуанг, AS; Балтимор, Д (25 апреля 1970 г.). «Дефектные вирусные частицы и процессы вирусного заболевания». Природа . 226 (5243): 325–7. DOI : 10.1038 / 226325a0 . PMID 5439728 . 
  11. ^ a b Солнце, Y; Джайн, D; Козиол-Уайт, CJ; Genoyer, E; Гилберт, М; Тапиа, К; Панеттьери Р.А. младший; Ходинка, Р.Л .; Лопес, CB (сентябрь 2015 г.). «Иммуностимулирующие дефектные вирусные геномы из респираторно-синцитиального вируса способствуют сильному врожденному противовирусному ответу во время инфекции у мышей и людей» . PLOS Патогены . 11 (9): e1005122. DOI : 10.1371 / journal.ppat.1005122 . PMC 4559413 . PMID 26336095 .  
  12. ^ Диммок, Нью-Джерси; Голубь, Б.К .; Скотт, PD; Meng, B; Тейлор, я; Cheung, L; Халлис, B; Marriott, AC; Кэрролл, МВт; Истон, AJ (2012). «Клонированный дефектный интерферирующий вирус гриппа защищает хорьков от пандемического вируса гриппа А 2009 года и позволяет установить защитный иммунитет» . PLOS ONE . 7 (12): e49394. DOI : 10.1371 / journal.pone.0049394 . PMC 3521014 . PMID 23251341 .  
  13. ^ Сайра, К; Lin, X; DePasse, СП; Halpin, R; Twaddle, А; Стоквелл, Т; Ангус, Б; Коззи-Лепри, А; Дельфино, М; Дуган, V; Dwyer, DE; Фрайберг, М; Хорбан, А; Лоссо, М; Линфилд, Р. Вентворт, DN; Холмс, ЕС; Дэйви, Р. Вентворт, Делавэр; Ghedin, E; INSIGHT FLU002, исследование, группа .; INSIGHT FLU003 Исследование, группа. (Июль 2013). «Анализ последовательности in vivo дефектной интерферирующей РНК пандемического вируса гриппа A H1N1» . Журнал вирусологии . 87 (14): 8064–74. DOI : 10,1128 / JVI.00240-13 . PMC 3700204 . PMID 23678180 .  
  14. ^ Петтерсон, E; Го, ТС; Evensen, Ø; Микалсен, А.Б. (2 ноября 2016 г.). «Экспериментальная рекомбинация РНК альфавируса рыб in vivo дает как жизнеспособный вирус, так и дефектную вирусную РНК» . Научные отчеты . 6 : 36317. DOI : 10.1038 / srep36317 . PMC 5090867 . PMID 27805034 .  
  15. ^ Каттанео, R; Шмид, А; Eschle, D; Бачко, К; ter Meulen, V; Биллетер, Массачусетс (21 октября 1988 г.). «Предвзятая гипермутация и другие генетические изменения дефектных вирусов кори при инфекциях головного мозга человека» . Cell . 55 (2): 255–65. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (88) 90048-7 . PMC 7126660 . PMID 3167982 .  
  16. ^ Макино, S; Йокомори, К; Лай, М.М. (декабрь 1990 г.). «Анализ эффективно упакованных дефектных интерферирующих РНК коронавируса мыши: локализация возможного сигнала упаковки РНК» . Журнал вирусологии . 64 (12): 6045–53. PMC 248778 . PMID 2243386 .  
  17. ^ Лундквист, RE; Салливан, М; Майзель Дж. В., младший (ноябрь 1979 г.). «Характеристика нового изолята дефектных интерферирующих частиц полиовируса». Cell . 18 (3): 759–69. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (79) 90129-6 . PMID 229964 . 
  18. ^ Стауффер Thompson К.А., Rempala Г.А., Инь J (2009). «Многократное подавление инфекции дефектными мешающими частицами» . J. Gen. Virol . 90 (Pt 4): 888–99. DOI : 10.1099 / vir.0.005249-0 . PMC 2889439 . PMID 19264636 .  
  19. ^ а б Chiba S, Lin YH, Kondo H, Kanematsu S, Suzuki N (2013). «Влияние дефектной интерферирующей РНК на индукцию симптомов и репликацию нового партитивируса из фитопатогенного гриба Rosellinia necatrix» . J. Virol . 87 (4): 2330–41. DOI : 10,1128 / JVI.02835-12 . PMC 3571465 . PMID 23236074 .  
  20. ^ a b c Диммок, Нью-Джерси; Истон, AJ; Леппард, К.Н. (2007), «13», Введение в современную вирусологию (6-е изд.), Оксфорд, Великобритания: Blackwell Publishing Ltd.
  21. ^ Ресенде RDE О, Р де Haan, ван де Фоссен Е, де - Авила AC, Гольдбаха R, D Peters (1992). «Дефектные интерферирующие сегменты L РНК вируса пятнистого увядания томатов сохраняют оба конца вирусного генома и имеют обширные внутренние делеции» . J. Gen. Virol . 73 (10): 2509–16. DOI : 10.1099 / 0022-1317-73-10-2509 . PMID 1402797 . 
  22. ^ Концельман KK, Кокс JH, Thiel HJ (1991). «L (полимераза) -дефицитная РНК интерферирующей частицы вируса бешенства реплицируется и транскрибируется гетерологичными белками L хелперного вируса». Вирусология . 184 (2): 655–63. DOI : 10.1016 / 0042-6822 (91) 90435-е . PMID 1887588 . 
  23. ^ Патил, Басавапрабху Л .; Дасгупта, Индранил (2006). «Дефектные интерферирующие ДНК растительных вирусов». Критические обзоры в науках о растениях . 25 (1): 47–64. DOI : 10.1080 / 07352680500391295 .
  24. Перейти ↑ Thompson KA, Yin J (2010). «Динамика популяций РНК-вируса и его дефектных мешающих частиц в пассажных культурах» . Virol. Дж . 7 : 257. DOI : 10,1186 / 1743-422X-7-257 . PMC 2955718 . PMID 20920247 .  
  25. ^ Easton AJ, Скотт PD, Эдворти NL, Мэн B, Marriott AC, Диммок Нью - Джерси (2011). «Новое средство для лечения респираторных вирусных инфекций широкого спектра действия: дефектный интерферирующий вирус гриппа обеспечивает защиту от пневмовирусной инфекции in vivo» (PDF) . Вакцина . 29 (15): 2777–84. DOI : 10.1016 / j.vaccine.2011.01.102 . PMID 21320545 .  
  26. ^ Луховицкая Н.И., Тадури С., Гарушянц С.К., Торранс Л., Савенков Е.И. (2013). «Расшифровка механизма биогенеза дефектной интерферирующей РНК (ДИ РНК) показывает, что вирусный белок и ДИ РНК действуют антагонистически при вирусной инфекции» . J. Virol . 87 (11): 6091–103. DOI : 10,1128 / JVI.03322-12 . PMC 3648117 . PMID 23514891 .  
  27. Перейти ↑ Huang AS, Baltimore D (1970). «Дефектные вирусные частицы и процессы вирусного заболевания». Природа . 226 (5243): 325–7. DOI : 10.1038 / 226325a0 . PMID 5439728 . 
  28. ^ Jaworski, E; Раус, А (май 2017 г.). «Параллельное секвенирование ClickSeq и Nanopore проливает свет на быструю эволюцию дефектно-интерферирующих РНК в вирусе Flock House» . PLOS Патогены . 13 (5): e1006365. DOI : 10.1371 / journal.ppat.1006365 . PMC 5435362 . PMID 28475646 .  
  29. ^ Resende Rde, O; de Haan, P; ван де Фоссен, Э; де Авила, AC; Гольдбах, Р. Петерс, Д. (октябрь 1992 г.). «Дефектные интерферирующие сегменты L РНК вируса пятнистого увядания томатов сохраняют оба конца вирусного генома и имеют обширные внутренние делеции» . Журнал общей вирусологии . 73 (Pt 10) (10): 2509–16. DOI : 10.1099 / 0022-1317-73-10-2509 . PMID 1402797 . 
  30. ^ Schubert M, Лаццарини RA (1981). «Структура и происхождение РНК дефектной интерферирующей частицы snapback вируса везикулярного стоматита» . J. Virol . 37 (2): 661–72. PMC 171054 . PMID 6261012 .  
  31. ^ Fodor E, Pritlove DC, Браунли GG (1994). «Вирус гриппа принимает участие в инициации транскрипции» . J. Virol . 68 (6): 4092–6. PMC 236924 . PMID 8189550 .  
  32. ^ Диммок, Нью-Джерси; Истон, AJ (2014). «Дефектные интерферирующие РНК вируса гриппа: пора переоценить их клинический потенциал в качестве противовирусных препаратов широкого спектра действия?» . Журнал вирусологии . 88 (10): 5217–27. DOI : 10,1128 / JVI.03193-13 . PMC 4019098 . PMID 24574404 .  
  33. Перейти ↑ Routh, A. (2014). «Обнаружение функциональных геномных мотивов в вирусах с помощью ViReMa - Virus Recombination Mapper - для анализа данных секвенирования следующего поколения» . Nucleic Acids Res . 42 (2): e11. DOI : 10.1093 / NAR / gkt916 . PMC 3902915 . PMID 24137010 .  
  34. ^ Боклер, Г. (2018). «DI-tector: детектор дефектных интерферирующих вирусных геномов для данных секвенирования нового поколения» . РНК . 24 (10): 1285–1296. DOI : 10,1261 / rna.066910.118 . PMC 6140465 . PMID 30012569 .