Коронавирус мышей | |
---|---|
Электронная микрофотография вириона мышиного коронавируса (MHV) , схематическая структура и геном | |
Классификация вирусов | |
(без рейтинга): | Вирус |
Область : | Рибовирус |
Королевство: | Орторнавирусы |
Тип: | Писувирикота |
Сорт: | Пизонивирицеты |
Заказ: | Нидовирусы |
Семья: | Коронавирусы |
Род: | бетакоронавирус |
Подрод: | Эмбековирус |
Разновидность: | Коронавирус мышей |
Штаммы | |
|
Коронавирус мышей (M-CoV) — вирус рода Betacoronavirus , поражающий мышей. [3] Принадлежащие к подроду Embecovirus , [4] штаммы коронавируса мышей являются энтеротропными или политропными. Энтеротропные штаммы включают штаммы вируса гепатита мышей (MHV) D, Y, RI и DVIM, тогда как политропные штаммы, такие как JHM и A59, в первую очередь вызывают гепатит, энтерит и энцефалит. [5] Коронавирус мышей является важным патогеном у лабораторных мышей и лабораторных крыс . Это наиболее изученный коронавирус у животных, отличных от людей, и использовался в качестве модели заболеваний животных для многих вирусологических и клинических исследований. [6]
Мышиный коронавирус был впервые обнаружен в 1949 году. Исследователи выделили вирус из головного мозга, спинного мозга, печени, легких, селезенки и почек крысы с симптомами энцефалита и тяжелым повреждением миелина и дали ему штаммовое название вирус гепатита мыши (MHV)-JHM. [7] MHV в настоящее время является наиболее изученным коронавирусом у животных, отличных от людей, [8] выступая в качестве модельного организма для коронавирусов. [9]
Существует более 25 различных штаммов мышиного коронавируса. Передаваемые фекально-оральным или респираторным путем, эти вирусы заражают печень мышей и использовались в качестве модели заболевания животных для гепатита . [10] Передаваемые с фекалиями, штаммы MHV-D, MHV-DVIM, MHV-Y и MHV-RI в основном заражают пищеварительный тракт, иногда заражая селезенку , печень и лимфатическую ткань . [8] MHV-1, MHV-2, MHV-3, MHV-A59, MHV-S, MHV-JHM и другие штаммы вируса размножаются в дыхательных путях, а затем распространяются на другие органы, такие как печень, легкие и мозг. [ необходима цитата ] MHV-JHM в основном поражает центральную нервную систему и широко изучался с 1949 года. У крыс эти вирусы гепатита, поражающие нервы, могут вызывать острые или хронические неврологические симптомы [11] и стимулировать иммунитет мышей при заражении. [ необходима цитата ] Инфекция приводит к демиелинизации , служа моделью заболевания животных рассеянным склерозом . [12] MHV-2, MHV-3 и MHV-A59 также могут поражать печень; первые два из них более вирулентны. MHV-3 является основным штаммом вируса, используемым для изучения гепатита; MHV-1 в основном поражает легкие. [13]
Вирус гепатита мышей очень заразен и является одним из наиболее распространенных патогенов у лабораторных мышей . Симптомы инфекции различаются в зависимости от типа, пути заражения, генотипа и возраста мыши. MHV-1, MHV-S и MHV-Y являются слабыми вирусными штаммами; MHV-2, MHV-3, MHV-A5 9 и MHV-JHM более вирулентны, будучи относительно мягкими у взрослых мышей, но имеющими высокую смертность у новорожденных. [8] Инфекция, даже если она не вызывает очевидных симптомов, может влиять на иммунную систему лабораторных субъектов и вызывать ошибки в интерпретации экспериментальных результатов. [14] Например, вирус может реплицироваться в макрофагах и влиять на их функцию, а также в селезенке, где инфекция стимулирует естественные клетки-киллеры и влияет на Т-клетки и В-клетки . Вакцины для профилактики и лечения вирусного гепатита у мышей не существует , в основном из-за высокой скорости мутаций и разнообразия штаммов вируса, а также опасений, что вакцинация сама по себе может помешать интерпретации результатов экспериментальных исследований, но этот вирус можно использовать в качестве экспериментальной модели для разработки других вакцин против коронавируса. [8]
В 1991 году лаборатория Майкла М. К. Лая завершила полное секвенирование генома вируса гепатита мышей. Общая длина генома вируса составила 31 000 нуклеотидов , что сделало его крупнейшим геномом РНК-вируса, известным на тот момент. [15] В 2002 году американский вирусолог Ральф С. Барик разработал обратную генетическую систему для вируса гепатита мышей, в которой полная ДНК MHV была собрана из более мелких фрагментов. [16]
У декоративных крыс коронавирус крыс (RCoV или RCV) состоит в основном из двух штаммов вируса, вируса сиалодакриоаденита (SDAV) и RCoV Паркера (RCoV-P), оба из которых вызывают инфекции дыхательных путей, причем первый также поражает глаза , хардерову железу и слюнные железы . В прошлом считалось, что симптомы, вызываемые этими двумя инфекциями, различны, но в последние годы утверждается, что симптомы обоих включают выделения из глаз и носа, большое увеличение слюнных желез, сиалоаденит , светочувствительность , кератит , одышку и пневмонию , среди прочего. [17] [18] [19] Очевидной разницы практически нет, [20] и было высказано предположение, что коронавирус крыс Паркера является всего лишь одним из типов аденовируса слюны крысы. [19] Он очень заразен. Как правило, симптомы у молодых крыс более серьезные, а у некоторых особей наблюдается постоянное повреждение глаз. [19]
В 1982 году исследователи обнаружили коронавирус в мозге мышей после выделения коронавируса пуффиноза (PCoV), который вызывает заболевание кожи и глаз у мэнских буревестников . Найденный вирус был очень похож на вирус гепатита крыс, но из-за использования лабораторных мышей в процессе выделения нельзя исключать возможность того, что он произошел от мыши, а не от птиц. [21] Последующие исследования показали, что вирус имеет гемагглютининэстеразу (HE). [22] Если коронавирус действительно произошел от буревестника, это один из немногих коронавирусов птиц, который не является гамма-коронавирусом или дельта-коронавирусом . [23] В 2009 году Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV) классифицировал этот коронавирус птиц как принадлежащий к кладе коронавирусов мышей . [2]
С 2011 по 2013 год исследователи собирали образцы мышей в нескольких местах в провинции Чжэцзян , Китай, и обнаружили три новых штамма вируса у крысы Longquan small rice field , которые в 2015 году были совместно описаны как коронавирус крысы Longquan Rl (LRLV). [24]
Коронавирус крысы — это одноцепочечный РНК-вирус с положительной цепью и внешней мембраной. Его геном имеет размер около 31 000 нуклеотидов. В дополнение к четырем структурным белкам коронавирусов — спайковому белку (S), мембранному белку (M), белку оболочки (E) и нуклеокапсидному белку (N) — некоторые поверхности коронавирусов мыши также имеют гемагглютининэстеразу (HE). HE может связываться с сиаловой кислотой на поверхности клетки-хозяина и способствовать вирусной инфекции, а также обладает ацетилэстеразной активностью, которая может разрушать рецепторы для высвобождения связанного вируса. [11] Вирус также имеет четыре вспомогательных белка — 2a, 4, 5a и I (или N2) (известные как NS2, 15k, 12.6k и 7b [17] в вирусе аденофрита слюны крысы или как 2a, 5a, 5b и N2 в коронавирусе мыши Longquan Luosai [24] ). Эти вспомогательные белки могут противостоять иммунному ответу хозяина. Вспомогательный белок NS2 (кодируемый геном 2a) обладает 2′,5′- фосфодиэстеразной активностью; он может разрушать 2′,5′-олигоаденилат в клетке и избегать его активации. Рибонуклеаза L в клетках активирует защитный механизм для разрушения вирусной РНК [25] , а вспомогательный белок 5a ингибирует интерферон хозяина . [26] Типы вспомогательных белков в разных штаммах вируса могут различаться. Например, у MHV-S отсутствует вспомогательный белок 5a, поэтому он менее устойчив к интерферону. [26] Все четыре вспомогательных белка необязательны для репликации вируса. [27] [28] Белок E делится на гликопротеины E1 и E2, которые, как полагают, служат разным целям. [29] Геном упорядочен по схеме 1ab -2a-HE-S-4-5a-EMNI, где белки 5a и 5b кодируются одной и той же мРНК [27] , а открытая рамка считывания I расположена внутри открытой рамки считывания капсидного белка N. [30]
Когда коронавирус заражает клетку-хозяина, его спайковый белок (S) связывается с рецептором на поверхности клетки-хозяина, что позволяет вирусу проникнуть в клетку. Спайковый белок разрезается протеазой хозяина на всех этапах формирования, транспортировки и заражения новой клетки. Домен , который помогает внешней мембране вируса сливаться с клеточной мембраной, открыт для облегчения заражения. Рецептором клетки-хозяина, используемым коронавирусом крысы, обычно является CEACAM1 (mCEACAM1). Тип инфицированной ткани и время, в течение которого разрезается спайковый белок, варьируются в зависимости от штамма вируса. Среди них S1 в спайковом белке MHV-A59. Участок расщепления S2 разрезается протеазами, такими как фурин , в клетке-хозяине, когда вирус производится и собирается, и когда вирус заражает новую клетку, для успешного заражения также требуется дальнейшее расщепление в лизосомальном пути. [31] Оцирозин MHV-2 не имеет сайта расщепления S1/S2 и не разрезается в процессе сборки. Его инфицирование зависит от расщепления белка шипа эндосомальными ферментами. [32] MHV-JHM (особенно более вирулентные JHM.SD и JHM-cl2), которые инфицируют нервную ткань, могут не требовать поверхностного воздействия [ необходимо уточнение ] . Организм может инфицировать клетку [ необходимо уточнение ] , то есть он может достичь слияния мембран без связывания с клеточным рецептором, поэтому он может инфицировать структуры в нервной системе с небольшой экспрессией mCEACAM1, [33] [34] и его инфицирование может в основном зависеть от разрезания его белка шипа протеазой клеточной поверхности. [35]
Когда вирусы гепатита крыс разных штаммов заражают клетки одновременно, может произойти переключение шаблона во время генетической репликации, что приводит к рекомбинации генов, что может иметь важное значение для эволюции вирусного разнообразия. [36] [37]
Этот раздел «Классификация и эволюция» требует внимания эксперта по вирусологии . Конкретная проблема: предложенная эволюционная последовательность событий во 2-м абзаце этого раздела неясна. ( Январь 2022 г. ) |
Считается, что мышиный коронавирус наиболее тесно связан с человеческим коронавирусом HKU1. [38] Эти два вида, наряду с Betacoronavirus 1 , коронавирусом кролика HKU14 и коронавирусом китайской крысы HKU24 , образуют подрод Embecovirus [39] внутри рода Betacoronavirus , согласно классификации Международного комитета по таксономии вирусов . Этот подрод отличается наличием гена, кодирующего гемагглютининэстеразу (HE), [38] [40] хотя во многих лабораторных штаммах вируса гепатита мышей (таких как MHV-A59 и MHV-1) этот ген был утрачен из-за мутации и сохраняется только в виде псевдогена . HE необязателен для заражения и репликации вируса гепатита крыс, [41] и действительно, штаммы гепатита, у которых отсутствует HE, по-видимому, имеют конкурентное преимущество in vitro. [42]
N -концевой домен (NTD) белка шипа коронавируса похож на галектин в клетках животных. [43] Поэтому было высказано предположение, что этот домен изначально произошел от клетки животного-хозяина. Клетка приобретает ген лектина, который может связываться с сахаром на поверхности клетки-хозяина как инфицированной клетки. Впоследствии вирус в этой кладе коронавирусов приобретает HE, чтобы помочь вирусу избавиться от инфицированных клеток, но позже NTD мышиного коронавируса эволюционировал в новую структуру, которая может быть связана с белковым рецептором mCEACAM1. Сочетание значительно увеличивает связывающую способность вирусов и мышиных клеток. Поскольку больше нет необходимости связываться с сахарами, он постепенно теряет функцию лектина и далее теряет HE. Напротив, бычий коронавирус, человеческий коронавирус OC43 и другие по-прежнему являются рецепторами сахара, поэтому NTD шипа сохраняет функцию глютина. [44]
Альфакоронавирусы и бетакоронавирусы могут происходить от вирусов летучих мышей, но подрод Embecovirus содержит много вирусов, заражающих крыс (в дополнение к мышиному коронавирусу, есть также крысиный коронавирус Lucheng Rn, китайский коронавирус Rattus HKU24 и коронавирус Myodes 2JL14 , с большим количеством родственных штаммов вируса [45], обнаруженных с 2015 года), и ни одного вируса летучих мышей не обнаружено. Некоторые ученые предполагают, что общим предком этого клада может быть мышиный вирус, который затем был передан крысами людям и крупному рогатому скоту. [45] [46]
Генетическая рекомбинация может происходить, когда в одной и той же инфицированной клетке-хозяине присутствуют по крайней мере два РНК-вирусных генома . Было обнаружено, что рекомбинация РНК–РНК между различными штаммами мышиного коронавируса происходит с высокой частотой как в культуре тканей [47] , так и в центральной нервной системе мышей . [36] Эти результаты свидетельствуют о том, что рекомбинация РНК–РНК может играть значительную роль в естественной эволюции и нейропатогенезе коронавирусов. [36] Механизм рекомбинации, по-видимому, включает переключение шаблонов во время репликации вирусного генома , процесс, называемый рекомбинацией с выбором копии. [36]
Вирус сиалодакриоаденита [48] является высокоинфекционным коронавирусом лабораторных крыс, который может передаваться между людьми при прямом контакте и косвенно через аэрозоль. Острые инфекции характеризуются высокой заболеваемостью и тропностью к слюнным, слезным и хардеровым железам .
Кишечный коронавирус кроликов вызывает острое желудочно-кишечное заболевание и диарею у молодых европейских кроликов . [49] Уровень смертности высок. [50]
Заражение мышей вирусом гепатита мыши использовалось в качестве модельной системы для изучения ивермектина в качестве средства лечения коронавирусов. [51]
Вид Вирус гепатита мышей ; тупиковый коронавирус ; Крысиный коронавирус (их планируется объединить в новый вид Мышиный коронавирус в новый род Betacoronavirus )
нейрамин-О-ацетилэстеразы и активным сайтом FGDS, присутствует ниже ORF1ab и выше гена S (рисунок 1).
В частности, считается, что все HCoV имеют летучие мышиное происхождение, за исключением бета-CoV линии A, резервуарами которых могут быть грызуны [2].