Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Дуплоднавирия
Иллюстрированный образец вирионов Duplodnaviria
Иллюстрированный образец вирионов Duplodnaviria
Классификация вирусов е
(без рейтинга):Вирус
Царство :Дуплоднавирия
Королевство:Heunggongvirae
Субналоги

См. Текст

Синонимы [1] [2]
  • HK97-подобная группа
  • Супермодуль главного капсидного белка HK97

Duplodnaviria является областью от вирусов , что включаетсебя все вирусы двунитевых ДНК , которые кодируют в HK97 раз основного белка капсида. HK97-кратный главный капсидный белок (HK97-MCP) является основным компонентом вирусного капсида , который хранит вирусную дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК). Вирусы в этой области также имеют ряд других характеристик, таких как икосаэдрический капсид, отверстие в вирусном капсиде, называемое порталом, фермент протеаза,который опорожняет внутреннюю часть капсида перед упаковкой ДНК, и фермент терминаза, который упаковывает вирусный вирус. ДНК в капсид.

Дуплоднавирия была создана в 2019 году на основе общих характеристик вирусов в этой области. Вирусы Duplodnaviria делятся на две группы : хвостатые бактериофаги отряда Caudovirales , заражающие прокариот, и вирусы герпеса отряда Herpesvirales , заражающие животных. Хвостатые бактериофаги очень разнообразны и распространены во всем мире, и они могут быть самой старой линией вирусов. Герпесвирусы либо имеют общего предка с хвостатыми бактериофагами, либо представляют собой отколовшуюся группу внутри Caudovirales .

Хвостатые бактериофаги играют важную роль в морской экологии, поскольку они рециркулируют питательные вещества в органическом материале от их хозяев и являются предметом многих исследований, а герпесвирусы связаны с различными заболеваниями животных, включая человека. Общей чертой вирусов Duplodnaviria является то, что многие из них способны сохраняться в своем хозяине в течение длительных периодов времени без репликации, но при этом могут появиться снова в будущем. Примеры этого включают вирус простого герпеса , который вызывает повторяющиеся инфекции, и вирус ветряной оспы , который вначале вызывает ветряную оспу в раннем возрасте, а затем опоясывающий лишай .

Этимология [ править ]

Название Duplodnaviria является контаминацией из Duplo , то латинское слово для двойных, днк , из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), ссылаясь , что все члены царства на основаниях были двухцепочечные геном ДНК, и - ВИРИА- , что суффикс используется для вирусные области. Дуплоднавирия монотипна, имея только одно королевство, Хынггонвираэ , поэтому и царство, и королевство имеют одно и то же определение. Хеунггонвира берет первую часть своего названия от кантонского香港 [Hēunggóng], что означает и приблизительно произносится как « Гонконг », что является отсылкой кВирус Escherichia HK97 , член-основатель HK97 (Гонконг 97) фолд-вирусов MCP, и суффикс virae , который является суффиксом, используемым для вирусных царств. [2]

Характеристики [ править ]

Все вирусы в Duplodnaviria содержат отдельный икосаэдрический капсид, который состоит из основного белка капсида, который содержит уникальную складчатую структуру , названную складкой HK97, названную в честь складчатой ​​структуры MCP вируса Escherichia HK97 вида бактериофага . Несмотря на значительные различия в Duplodnaviria , основная структура белка сохраняется среди всех видов в мире. Другие общие белки, которые включают структуру и сборку капсидов, включают портальный белок, из которого сделано отверстие капсида, протеазу, которая опорожняет капсид перед вставкой ДНК, и фермент терминаза, который вставляет ДНК в капсид. [1] [2][3]

После того, как HK97-MCP был синтезирован рибосомами клетки-хозяина , из него собирается вирусный капсид, а белки связываются друг с другом. Внутри капсида содержатся белки каркаса, которые определяют геометрическую конструкцию капсида. В отсутствие отдельных каркасных белков дельта- домен HK97-MCP, обращенный внутрь капсида, действует как каркасный белок. [1] [3] [4]

Цилиндрическое отверстие в капсиде, называемое порталом, которое служит входом и выходом для вирусной ДНК, создается портальными белками в одной из 12 вершин капсида. Белок каркаса, который может быть дельта-доменом HK97-MCP, удаляется изнутри капсида протеазой созревания капсида , которая также может быть частью каркаса, разрушая его и себя на более мелкие молекулы в процессе называется протеолизом , при котором внутренняя часть капсида остается пустой. [3] [4]

Одновременно со сборкой капсида происходит репликация вирусной ДНК, создавая конкатемеры , длинные молекулы ДНК, содержащие многочисленные копии вирусного генома. Терминаза фермента, состоящая из двух субъединиц, большой и малой, находит вирусную ДНК внутри клетки через маленькую субъединицу, разрезает конкатемеры и создает концы или окончания геномов. Терминаза распознает сигнал упаковки в геноме и разрезает нуклеиновую кислоту, создавая свободный конец, с которым она связывается. [3]

Терминаза, теперь связанная с конкатемером, присоединяется к порталу капсида и начинает перемещать ДНК снаружи капсида внутрь, используя энергию, генерируемую большой субъединицей в результате гидролиза АТФ . Чем больше ДНК вставляется в капсид, тем больше он увеличивается в размерах, становится тоньше, а его поверхность становится более плоской и угловатой. Как только геном полностью внутри, терминаза снова разрезает конкатемер, завершая упаковку. Затем Terminase отсоединяется от портала и продолжает повторять этот процесс до тех пор, пока все геномы в конкатемере не будут упакованы. [3]

Для хвостатых бактериофагов после упаковки ДНК хвост вириона, который был собран отдельно, прикрепляется к капсиду, обычно называемому «головой» хвостатых бактериофагов, в портале. Хвостатые бактериофаги также иногда имеют «декоративные» белки, которые прикрепляются к поверхности капсида, чтобы укрепить структуру капсида. После того, как вирион полностью собран внутри клетки-хозяина, он покидает клетку . [3] Хвостатые бактериофаги покидают клетку посредством лизиса , разрыва клеточной мембраны, что вызывает гибель клеток [5], а герпесвирусы покидают клетку, отпочковываясь от мембраны клетки-хозяина, используя мембрану в качестве вирусной оболочки , покрывающей капсид. [6]

Филогенетика [ править ]

Хвостатые бактериофаги потенциально являются старейшей ветвью вирусов в мире, потому что они повсеместно распространены во всем мире, инфицируют только прокариот и имеют высокий уровень разнообразия. Их сильно расходящиеся вирионные структуры могут указывать на это или могут указывать на различное происхождение. Происхождение Herpesvirales неясно, но есть два вероятных сценария. Во-первых, предковые линии Caudovirales могли в разное время давать клады, способные инфицировать эукариот, и сильное сходство Herpesvirales с Caudovirales может указывать на то, что это более поздний потомок одной из таких линий. Второй вероятный сценарий заключается в том, что Herpesvirales - это отколовшаяся клада изнутриCaudovirales , который поддерживается Caudovirales семьи Myoviridae , и особенно один из его подсемейств, Tevenvirinae , показывая относительно высокую генетическую связь с герпесвирусов на основе определенного белка аминокислотных последовательностей. [7] Было высказано предположение, что Duplodnaviria предшествует последнему универсальному общему предку (LUCA) клеточной жизни и что вирусы в этой области присутствовали в LUCA. [8]

За пределами Duplodnaviria HK97-подобная складка обнаруживается только в инкапсулинах , которые представляют собой прокариотические нанокомпартменты, которые инкапсулируют множество белков-грузов, связанных с реакцией на окислительный стресс . Изображения инкапсулинов с высоким разрешением также показали, что они собираются в икосаэдры, как капсиды вирусов в Duplodnaviria . Однако HK97-MCP в вирусах гораздо более разнообразен и распространен, чем инкапсулины, которые образуют узкую монофилетическую кладу. Таким образом, более вероятно, что инкапсулины происходят от вирусов, чем наоборот. Исключением из этой точки зрения является то, что инкапсулины также были идентифицированы в архее типа Crenarchaeota., которые, как известно, не инфицированы хвостатыми бактериофагами, поэтому связь между инкапсулинами и дуплоднавирией остается нерешенной. [9]

АТФазы субъединица Duplodnaviria terminases , который генерирует энергию для упаковки вирусной ДНК имеет тот же общий структурный дизайн P-петля раз в качестве упаковки АТФаз двойных желе рулонных вирусов в области Varidnaviria , но в противном случае не напрямую связан друг с другом. В то время как вирусы в Duplodnaviria используют складку HK97 для своих основных белков капсида, основные белки капсида вирусов Varidnaviria вместо этого помечены вертикальными одинарными или двойными складками желе. [2]

Классификация [ править ]

Дуплоднавирия содержит только одно царство, и это царство подразделяется на два типа, монотипных до ранга порядка. Эту таксономию можно визуализировать следующим образом: [10]

  • Царство: Дуплоднавирия
  • Королевство: Heunggongvirae
  • Тип : Peploviricota.
  • Класс: Herviviricetes
  • Отряд: Herpesvirales - вирусы герпеса, поражающие только животных ( эукариоты ).
  • Тип : Uroviricota
  • Класс: Caudoviricetes
  • Отряд: Caudovirales - хвостатые бактериофаги, заражающие только архей и бактерии ( прокариоты ).

Поскольку все вирусы в области представляют собой вирусы с двухцепочечной ДНК (дцДНК), область принадлежит к группе I: вирусы дцДНК по классификации Балтимора , система классификации, основанная на способе производства вирусной РНК (мРНК), часто используется вместе со стандартным вирусом. таксономия, основанная на истории эволюции. [2] Realms самый высокий уровень систематики используется для вирусов и Duplodnaviria является одним из четырех, остальные три будучи Monodnaviria , Riboviria и Varidnaviria . [10]

Взаимодействие с хозяевами [ править ]

Вирусный шунт [ править ]

Хвостатые бактериофаги повсеместно распространены во всем мире и являются основной причиной смерти прокариот. Инфекция может привести к гибели клеток из-за лизиса , разрыва клеточной мембраны. В результате лизиса органический материал убитых прокариот попадает в окружающую среду, что способствует процессу, называемому вирусным шунтом . Хвостатые бактериофаги отводят питательные вещества из органического материала от более высоких трофических уровней, чтобы они могли быть потреблены организмами на более низких трофических уровнях, что имеет эффект повторного использования питательных веществ и способствует увеличению разнообразия среди морских организмов. [11]

Болезнь [ править ]

Herpesviruses связаны с широким спектром заболеваний у их хозяев, в том числе в болезни дыхательных путей у цыплят , [12] респираторного и репродуктивного болезни у крупного рогатого скота , [13] и опухолей у морских черепах . [14] У людей герпесвирусы обычно вызывают различные эпителиальные заболевания, такие как простой герпес , ветряная оспа и опоясывающий лишай, а также саркома Капоши . [15] [16] [17] Первоначальная инфекция вызывает острые симптомы и латентно ведет к пожизненной инфекции. Герпесвирусы могут появляться в латентном периоде и вызывать заболевания, которые могут иметь серьезные симптомы, такие как энцефалит ипневмония . [18] [19]

Задержка [ править ]

Литический и лизогенный циклы хвостатых бактериофагов

Вирусы в Duplodnaviria имеют два разных типа циклов репликации, называемых литическим циклом , когда инфекция приводит непосредственно к образованию вириона и выходу из клетки-хозяина, и лизогенным циклом , при котором латентная инфекция сохраняет вирусную ДНК внутри клетки-хозяина без вириона. образование, либо в виде эписомы, либо через интеграцию в ДНК клетки-хозяина с возможностью возврата к литическому циклу в будущем. Вирусы, которые могут реплицироваться в лизогенном цикле, называются умеренными или лизогенными вирусами. Хвостатые бактериофаги различаются по своему темпераменту, тогда как все герпесвирусы умеренные и могут избегать обнаружения хозяином.иммунная система , вызывая пожизненные инфекции. [20] [21]

История [ править ]

Хвостатые бактериофаги были независимо открыты Фредериком Творт в 1915 году и Феликсом д'Эреллем в 1917 году, и с тех пор они стали предметом многочисленных исследований. [22] Заболевания людей, вызываемые герпесвирусами, известны на протяжении большей части записанной истории, а передача вируса простого герпеса от человека к человеку , первого обнаруженного вируса герпеса, была впервые обнаружена в 1893 году Эмилем Видалем . [23] [24]

Со временем обнаружилось, что эти две группы имеют много общих характеристик, и их генетическая связь была формализована с созданием Дуплоднавирии в 2019 году. Создание царства, типов и классов царства в одном году также создало основу чтобы легче было разрешить основную реорганизацию Caudovirales , который значительно увеличивается в размерах и который может потребовать повышения хвостатых бактериофагов до ранга класса или выше. [2]

См. Также [ править ]

  • Список высших таксонов вирусов

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Сухановский М.М., Тешке С.М. (май 2015 г.). «Любимый строительный блок природы: расшифровка фолдинга и сборки капсида белков с HK97-фолдом» . Вирусология . 479–480: 479–480. DOI : 10.1016 / j.virol.2015.02.055 . PMC  4424165 . PMID  25864106 .
  2. ^ a b c d e f Кунин Е. В., Доля В. В., Крупович М., Варсани А., Вольф Ю. И., Ютин Н., Зербини М., Кун Дж. Х. (18 октября 2019 г.). «Создать мегатаксономическую структуру, заполняющую все основные / первичные таксономические ранги, для вирусов дцДНК, кодирующих основные белки капсида типа HK97» (docx) . Международный комитет по таксономии вирусов . Дата обращения 19 мая 2020 .
  3. ^ Б с д е е Рао VB, Feiss M (ноябрь 2015). «Механизмы упаковки ДНК крупными двухцепочечными вирусами ДНК» . Анну Рев Вирол . 2 (1): 351–378. DOI : 10.1146 / annurev-virology-100114-055212 . PMC 4785836 . PMID 26958920 .  
  4. ^ a b Дуда Р.Л., О Б., Хендрикс Р.В. (9 августа 2013 г.). «Функциональные домены протеазы созревания капсида HK97 и механизмы инкапсидации белка» . J Mol Biol . 425 (15): 2765–2781. DOI : 10.1016 / j.jmb.2013.05.002 . PMC 3709472 . PMID 23688818 .  
  5. ^ "Myoviridae" . ViralZone . Швейцарский институт биоинформатики . Дата обращения 19 мая 2020 .
  6. ^ "Herpesviridae" . ViralZone . Швейцарский институт биоинформатики . Дата обращения 19 мая 2020 .
  7. ^ Андраде-Мартинес JS, Морено-Гальего JL, Рейес A (август 2019). «Определение основного генома Herpesvirales и изучение их эволюционной связи с Caudovirales» (PDF) . Sci Rep . 9 (1): 11342. Bibcode : 2019NatSR ... 911342A . DOI : 10.1038 / s41598-019-47742-Z . PMC 6683198 . PMID 31383901 . Дата обращения 19 мая 2020 .   
  8. ^ Крупович, М; Доля, В.В.; Кунин, Е.В. (14 июля 2020 г.). «LUCA и его сложный виром». Nat Rev Microbiol . DOI : 10.1038 / s41579-020-0408-х . PMID 32665595 . 
  9. ^ Krupovic M, Кунин EV (21 марта 2017). «Множественное происхождение белков вирусного капсида от клеточных предков» . Proc Natl Acad Sci USA . 114 (12): E2401 – E2410. DOI : 10.1073 / pnas.1621061114 . PMC 5373398 . PMID 28265094 .  
  10. ^ a b «Таксономия вирусов: выпуск 2019 г.» . talk.ictvonline.org . Международный комитет по таксономии вирусов . Проверено 25 апреля 2020 года .
  11. ^ Wilhelm SW, Suttle CA (октябрь 1999). «Вирусы и круговорот питательных веществ в море: вирусы играют решающую роль в структуре и функциях водных пищевых сетей» . Бионаука . 49 (10): 781–788. DOI : 10.2307 / 1313569 . JSTOR 1313569 . Проверено 15 июня 2020 . 
  12. ^ Fuchs W, Veits J, Helferich D, Granzow H, Teifke JP, Mettenleiter TC (2007). «Молекулярная биология вируса инфекционного ларинготрахеита птиц» . Vet Res . 38 (2): 261–279. DOI : 10.1051 / vetres: 200657 . PMID 17296156 . 
  13. Перейти ↑ Graham DA (2013). «Вирус герпеса крупного рогатого скота-1 (BoHV-1) крупного рогатого скота - обзор с акцентом на репродуктивную функцию и возникновение инфекции в Ирландии и Великобритании» . Ir Vet J . 66 (1): 15. DOI : 10,1186 / 2046-0481-66-15 . PMC 3750245 . PMID 23916092 .  
  14. Перейти ↑ Jones K, Ariel E, Burgess G, Read M (июнь 2016). «Обзор фибропапилломатоза у зеленых черепах (Chelonia Mydas)» . Ветеринар Дж . 212 : 48–57. DOI : 10.1016 / j.tvjl.2015.10.041 . PMID 27256025 . Проверено 15 июня 2020 . 
  15. ^ Куханова М.К., Коровина А.Н., Кочетков С.Н. (декабрь 2014 г.). «Вирус простого герпеса человека: жизненный цикл и разработка ингибиторов». Биохимия (Москва) . 79 (13): 1635–1652. DOI : 10.1134 / S0006297914130124 . PMID 25749169 . 
  16. ^ Гершон А.А., Бреуер Дж, Коэна СО, Cohrs RJ, Гершон MD, Gilden D, Гроз С, Хэмблтон S, Кеннеди П., Oxman М.Н., Сьюард ДФ, Yamanishi К (2 июля 2015). «Инфекция, вызванная вирусом ветряной оспы» . Nat Rev Dis Primers . 1 : 15016. дои : 10.1038 / nrdp.2015.16 . PMC 5381807 . PMID 27188665 . Дата обращения 9 августа 2020 .  
  17. ^ О'Лири JJ, Кеннеди М.М., McGee JO (февраль 1997). «Вирус герпеса, связанный с саркомой Капоши (KSHV / HHV 8): эпидемиология, молекулярная биология и распределение тканей» . Mol Pathol . 50 (1): 4–8. DOI : 10.1136 / mp.50.1.4 . PMC 379571 . PMID 9208806 .  
  18. ^ Bradshaw MJ, Venkatesan A (июль 2016). «Энцефалит, вызванный вирусом простого герпеса-1, у взрослых: патофизиология, диагностика и лечение» . Нейротерапия . 13 (3): 493–508. DOI : 10.1007 / s13311-016-0433-7 . PMC 4965403 . PMID 27106239 . Дата обращения 9 августа 2020 .  
  19. ^ Sezgen E, An P, Winkler CA (23 июля 2019). «Генетика хозяина патогенеза цитомегаловируса» . Фронт Жене . 10 : 616. DOI : 10,3389 / fgene.2019.00616 . PMC 6664682 . PMID 31396258 .  
  20. ^ Вайднер-Glunde М, Kruminis-Kaszkiel E, Savanagoudar M (февраль 2020). «Задержка герпесвируса - общие темы» . Патогены . 9 (2): 125. DOI : 10.3390 / pathogens9020125 . PMC 7167855 . PMID 32075270 .  
  21. ^ "Задержка вируса" . ViralZone . Швейцарский институт биоинформатики . Проверено 15 июня 2020 .
  22. Перейти ↑ Keen EC (январь 2015). «Век фаговых исследований: бактериофаги и формирование современной биологии» . BioEssays . 37 (1): 6–9. DOI : 10.1002 / bies.201400152 . PMC 4418462 . PMID 25521633 .  
  23. ^ Хант, RD (1993). Герпесвирусы приматов: Введение. В: Jones TC, Mohr, U. Hunt RD (ред) приматах I . Шпрингер, Берлин, Гейдельберг. п. 74–78. DOI : 10.1007 / 978-3-642-84906-0_11 . ISBN 978-3-642-84906-0.
  24. ^ Wildy P (1973) Герпес: история и классификация. В кн .: Каплан А.С., под ред. Вирусы герпеса. Нью-Йорк: Academic Press: 1-25. По состоянию на 15 июня 2020 г.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Уорд, CW (1993). «Прогресс в направлении более высокой таксономии вирусов» . Исследования в области вирусологии . 144 (6): 419–53. DOI : 10.1016 / S0923-2516 (06) 80059-2 . PMC  7135741 . PMID  8140287 .