Аденовирусы: семейство Adenoviridae

Аденовирусы, относящиеся к семейству Adenoviridae, это ДНК-содержащие вирусы позвоночных, вызывающие острые респираторные заболевания. Впервые эти вирусы были выделены из аденоидов, оттуда и название.

Морфология аденовирусов семейства Adenoviridae

• Вирионы без оболочки, диаметром 70–90 нм.
• Икосаэдрический капсид состоит из 240 невершинных капсомеров (гексонов) диаметром 8–10 нм и 12 вершинных капсомеров (пентоновых оснований), каждый с волокном, выступающим из поверхности вириона, придающим характерную морфологию. Основа пентона и волокно вместе составляют пентон.
• Длина исследованных волокон – от 9 до 77,5 нм. Аденовирусы человека 40 и 41 имеют волокна двух разных длин, попеременно располагающихся на вершинах. Представители рода Aviadenovirus имеют два белковых волокна на вершине.
• 240 гексонов образованы взаимодействием трех идентичных полипептидов и состоят из двух отдельных частей: треугольной вершины с тремя «башнями» и псевдогексагонального основания с центральной полостью. Гексоновые основы плотно упакованы, образуя белковую оболочку, защищающую внутренние компоненты. У представителей рода Mastadenovirus 12 копий полипептида IX находятся между девятью гексонами в центре каждой грани. Полипептид IX не присутствует в других четырех родах. Два мономера IIIa расположены под областью вершины.

Множественные копии белка VI образуют кольцо под перипентональными гексонами. Каждое из 12 пентоновых оснований образовано взаимодействием пяти полипептидов (III) и тесно связано с одним или двумя (только у авиаденовирусов) волокнами, каждое из которых состоит из трех полипептидов (IV), взаимодействующих с образованием стержня характерной длины. 12 пентонов (III и IV) менее тесно связаны с соседними (перипентональными) гексонами. 

Полипептид VIII был отнесен к внутренней поверхности гексонового капсида. Другие полипептиды (мономеры IIIa, тримеры IX и мультимеры VI) контактируют с гексонами. Полипептиды VI и VIII, по-видимому, связывают капсид с ядром вируса. 

Ядро состоит из ДНК-генома в комплексе с четырьмя полипептидами (V, VII, X, также известными как мю или µ, и концевым белком). Белок V обнаружен только в мастаденовирусах.

Физико-химические и физические свойства

• Mr вириона составляет 150–180 × 10 6;
• плавучая плотность в CsCl составляет 1,31-1,36 г см -3.

Вирусы стабильны при хранении в замороженном состоянии. Они устойчивы к слабым кислотам и нечувствительны к липидным растворителям. Тепловая чувствительность различна у разных родов.

Нуклеиновая кислота

Геном представляет собой единую линейную молекулу дцДНК и содержит инвертированное концевое повторение (ITR). Кодируемый вирусом терминальный белок (TP) ковалентно связан с 5′-концом каждой цепи ДНК. 

• Размер геномов, полностью секвенированных к настоящему времени, колеблется от 26 163 до 48 395 п.н., с ITR от 36 до 371 п.н.
• Содержание G + C в ДНК колеблется от 33,6% до 66,9%.

Центральная часть генома хорошо сохраняется во всем семействе, в то время как два конца имеют большие различия в длине и содержании генов.

Белки

Производится около 40 различных полипептидов, в основном с помощью сложных механизмов сплайсинга. Почти треть составляют вирион, включая кодируемую вирусом цистеиновую протеазу (23 кДа), которая необходима для процессинга некоторых белков-предшественников (помечены p). 

За исключением белков V и IX, другие структурные белки хорошо консервативны в каждом роде. 

Продукты четырех ранних областей (от E1 до E4; E1 часто рассматривают как две области, E1A и E1B) облегчают обширную модуляцию транскрипционного аппарата клетки-хозяина (E1 и E4), составляют комплекс репликации ДНК вируса (E2) и обеспечивают средства для подрыва механизмов защиты хозяина (E3). E2 хорошо сохраняется во всем семействе, тогда как длина и содержание генов E1, E3 и E4 демонстрируют большую вариабельность даже внутри родов.

Таблица 1. Белки вируса, выведенные из последовательности генома аденовируса человека

Молекулярные массы округлены до ближайшей 1000 и представлены как немодифицированные и нерасщепленные генные продукты. NS = неструктурный; S = структурный; p = предшественник; р-белок = фосфопротеин; DBP = ДНК-связывающий белок, ДНК pol = ДНК-полимераза; TP = концевой белок; * = Значения Mr значительно отличаются от значений, полученных с помощью SDS-PAGE; † = расщепляется вирусной протеазой.

Липиды

Информация неизвестна.

Углеводы

Волокнистые белки и некоторые неструктурные белки гликозилированы.

Организация и репликация генома

Проникновение вируса происходит посредством прикрепления через узел волокна к различным рецепторам на поверхности восприимчивых клеток и последующей интернализации через взаимодействие между основанием пентона и клеточным α-v-интегрином. 

Белок VI опосредует высвобождение вирионов из эндосом, обеспечивая опосредованный динеином транспорт по микротрубочкам к ядерным порам. После снятия покрытия ядро ​​вируса доставляется в ядро, которое является местом транскрипции вирусной РНК, репликации и сборки ДНК. 

Вирусная инфекция опосредует раннее прекращение синтеза ДНК хозяина, а позднее также прекращается синтез мРНК и белка хозяина. Транскрипция с помощью РНК-полимеразы II хозяина включает обе цепи ДНК генома вируса и инициирует (в аденовирусе 2 человека, HAdV-2) из ​​пяти ранних (E1A, E1B, E2, E3 и E4), двух промежуточных (IX и IVa2), основной поздний (L) и поздний промотор белка экзона U (UXP). 

Все первичные транскрипты кэпированы и полиаденилированы. Существуют сложные паттерны сплайсинга для получения семейств мРНК. 

В аденовирусах приматов есть один или два гена ассоциированной с вирусом (VA) РНК, которые транскрибируются клеточной РНК-полимеразой III. Они кодируют продукты РНК, которые способствуют трансляции поздних мРНК и блокируют клеточный интерфероновый ответ. Подобные гены VA РНК не были идентифицированы у других аденовирусов. 

В некоторых аденовирусах птиц было описано существование одного гена VA РНК в другом положении генома, но эти VA РНК не гомологичны VA РНК мастаденовируса.

Антигенные свойства

Серотипы аденовирусов дифференцируются на основе анализов нейтрализации. Серотип определяется как тот, который либо не проявляет перекрестной реакции с другими, либо показывает соотношение титров гомологов к гетерологам более 16 (в обоих направлениях). 

Определение серотипа производится, если вирусные гемагглютинины не связаны между собой, что показано отсутствием перекрестной реакции в тестах на ингибирование гемагглютинации, или если существуют существенные биофизические, биохимические или филогенетические различия. 

Антигены на поверхности вириона в основном зависят от типа. Гексоны участвуют в нейтрализации, а волокна в нейтрализации и подавлении гемагглютинации. 

Растворимые антигены, связанные с вирусными инфекциями, включают избыточные белки капсида. Согласно определению с использованием моноклональных антител, гексоны и другие растворимые антигены несут множество эпитопов, которые могут быть специфичными для рода, вида или типа. 

Свободный белок гексон реагирует в основном как антиген, специфичный для рода. Род-специфический антиген расположен на базальной поверхности гексона, тогда как серотип-специфические антигены расположены в основном в области вершины (башни).

Биологические свойства аденовирусов

Диапазон естественных хозяев аденовирусов обычно ограничен одним или близкородственными видами. Это также относится к клеточным культурам. Некоторые аденовирусы человека (HAdV) (в основном от представителей вида Human adenovirus C) могут вызывать продуктивную инфекцию в клетках у различных животных, например, у грызунов или жвачных. Некоторые аденовирусы человека вызывают опухоли у новорожденных хомяков. 

Большинство аденовирусных инфекций у человека носят субклинический характер. Прямая или косвенная передача происходит через горло, фекалии, глаза или мочу, в зависимости от типа вируса. 

Определенные типы HAdV преимущественно связаны с определенной патологией:

• аденоидно-глоточный конъюнктивит – 3, 4, 7, 14;
• острые респираторные вспышки – 4, 7, 14, 21;
• эпидемический кератоконъюнктивит – 8, 19, 37, 53, 54;
• венерическое заболевание – 37.

HAdV-40 и HAdV-41 могут быть выделены из фекалий маленьких детей с острым гастроэнтеритом и в качестве основной причины детской вирусной диареи уступают только ротавирусам. 

ХАДВ-11, ХАДВ-34, и HAdV-35 вызывают стойкую интерстициальную инфекцию в почках и геморрагический цистит, наиболее часто возникающий у пациентов с ослабленным иммунитетом после трансплантации органов. 

Все HAdV-42 – HAdV-51 были изолированы у больных СПИДом. У других млекопитающих мастаденовирусные инфекции – обычное явление, но манифестное заболевание обычно проявляется только при наличии предрасполагающих факторов, например, при проблемах лечения, скученности, или сопутствующих бактериальных инфекций. 

Исключение – аденовирус собак (CAdV). CAdV-1 является возбудителем инфекционного гепатита собак (болезнь Рубарта) – опасного для жизни заболевания щенков, а также энцефалита у многих других видов хищников – лис, енотов, медведей, скунсов. CAdV-2 вызывает инфекционный ларинготрахеит у собак и среди заводчиков. 

Аденовирусы, инфицирующие чувствительные клетки, вызывают аналогичную грубую патологию, т.е. раннее округление клеток и агрегацию или лизис хроматина с последующим появлением характерных базофильных или эозинофильных ядерных включений. 

HAdV-5 был разработан и широко используется в качестве генного вектора. Другие (в том числе нечеловеческие) серотипы разрабатываются для решения проблемы, создаваемой ранее существовавшими нейтрализующими антителами в популяции, а также для достижения лучшего нацеливания на конкретные органы и ткани.