Негарнавирикота | |
---|---|
Монтаж трансмиссионных электронных микрофотографий некоторых вирусов типа Negarnaviricota . Не в масштабе. Виды слева направо, сверху вниз: Заирский эболавирус , ортохантавирус Sin Nombre , ортопневмовирус человека , генипавирус Хендра , неопознанный рабдовирус , морбилливирус кори . | |
Классификация вирусов | |
(без рейтинга): | Вирус |
Область : | Рибовирус |
Королевство: | Орторнавирусы |
Тип: | Негарнавирикота |
Субтаксоны | |
См. текст | |
Синонимы [1] [2] | |
|
Вирусы с отрицательной цепью РНК ( вирусы -ssRNA ) представляют собой группу родственных вирусов , которые имеют одноцепочечные геномы с отрицательным смыслом , состоящие из рибонуклеиновой кислоты (РНК). У них есть геномы, которые действуют как комплементарные цепи, из которых синтезируется информационная РНК (мРНК) вирусным ферментом РНК-зависимой РНК-полимеразой (RdRp). Во время репликации вирусного генома RdRp синтезирует антигеном с положительным смыслом, который он использует в качестве шаблона для создания геномной РНК с отрицательным смыслом. Вирусы с отрицательной цепью РНК также имеют ряд других общих характеристик: большинство из них содержат вирусную оболочку , которая окружает капсид, который заключает в себе вирусный геном, геномы вирусов с -ssRNA обычно линейны, и их геном обычно сегментирован.
Вирусы с отрицательной цепью РНК составляют тип Negarnaviricota , в царстве Orthornavirae и области Riboviria . Они произошли от общего предка, который был вирусом с двухцепочечной РНК (dsRNA) , и считаются сестринской кладой реовирусов , которые являются вирусами с двухцепочечной РНК. Внутри типа есть две основные ветви, которые образуют два подтипа: Haploviricotina , члены которого в основном не сегментированы и которые кодируют RdRp, который синтезирует кэпы на мРНК, и Polyploviricotina , члены которого сегментированы и которые кодируют RdRp, который вырывает кэпы из мРНК хозяина. Всего в типе распознается шесть классов.
Вирусы с отрицательной цепью РНК тесно связаны с членистоногими и могут быть неформально разделены на те, которые зависят от членистоногих для передачи, и те, которые произошли от вирусов членистоногих, но теперь могут реплицироваться в позвоночных без помощи членистоногих. Известные вирусы −ssRNA, переносимые членистоногими, включают вирус лихорадки долины Рифт и вирус пятнистого увядания томатов . Известные вирусы −ssRNA позвоночных включают вирус Эбола , хантавирусы , вирусы гриппа , вирус лихорадки Ласса и вирус бешенства .
Negarnaviricota берет первую часть своего названия от латинского nega , что означает отрицательный, средняя часть rna относится к РНК, а последняя часть, viricota , является суффиксом, используемым для вирусных типов. Подтип Haploviricotina берет первую часть своего названия, Haplo , от древнегреческого ἁπλός, что означает простой, а 'viricotina является суффиксом, используемым для вирусных подтипов. Подтип Polyploviricotina следует той же схеме, Polyplo взято от древнегреческого πολύπλοκος, что означает сложный. [1]
Все вирусы в Negarnaviricota являются вирусами с отрицательной полярностью, одноцепочечной РНК (−ssRNA). Их геномы состоят из РНК, которые являются одноцепочечными, а не двухцепочечными. Их геномы являются геномами с отрицательной полярностью, что означает, что информационная РНК (мРНК) может быть синтезирована непосредственно из генома вирусным ферментом РНК-зависимой РНК-полимеразой (RdRp), также называемой РНК-репликазой, которая кодируется всеми вирусами с −ssRNA. За исключением вирусов рода Tenuivirus и некоторых вирусов семейства Chuviridae , все вирусы с −ssRNA имеют линейные, а не кольцевые геномы, и геномы могут быть сегментированными или несегментированными. [1] [3] [4] Все геномы с −ssRNA содержат терминальные инвертированные повторы , которые представляют собой палиндромные последовательности нуклеотидов на каждом конце генома. [5]
Репликация геномов −ssRNA выполняется RdRp, который инициирует репликацию путем связывания с лидерной последовательностью на 3'-конце (обычно произносится как «три прайм-конца») генома. Затем RdRp использует геном с отрицательным смыслом в качестве шаблона для синтеза антигенома с положительным смыслом. При репликации антигенома RdRp сначала связывается с последовательностью концевой части на 3'-конце антигенома. После этого RdRp игнорирует все сигналы транскрипции на антигеноме и синтезирует копию генома, используя антигеном в качестве шаблона. [6] Репликация выполняется, пока геном находится внутри нуклеокапсида, и RdRp раскрывает капсид и транслоцируется вдоль генома во время репликации. По мере того, как новые нуклеотидные последовательности синтезируются RdRp, белки капсида собираются и инкапсулируют вновь реплицированную вирусную РНК. [2]
Транскрибирование мРНК из генома следует той же направленной схеме, что и производство антигенома. В лидерной последовательности RdRp синтезирует 5-концевую (обычно произносится как «пять основных концов») трифосфатную лидерную РНК и либо, в случае подтипа Haploviricotina , закрывает 5'-конец, либо, в случае подтипа Polyploviricotina , захватывает кепку с мРНК хозяина и прикрепляет ее к вирусной мРНК, так что мРНК может быть транслирована рибосомами клетки хозяина . [7] [8] [9]
После кэппинга мРНК RdRp инициирует транскрипцию при стартовом сигнале гена и позже завершает транскрипцию при достижении конечного сигнала гена. [10] В конце транскрипции RdRp синтезирует полиаденилированный хвост (поли (А) хвост), состоящий из сотен аденинов на 3-конце мРНК, что может быть сделано путем застревания на последовательности урацилов . [11] [12] После того, как поли (А) хвост построен, мРНК высвобождается RdRp. В геномах, которые кодируют более одной транскрибируемой части, RdRp может продолжить сканирование до следующей стартовой последовательности, чтобы продолжить транскрипцию. [10] [7] [13]
Некоторые вирусы −ssRNA являются амбисенс- вирусами, что означает, что и отрицательная геномная цепь, и положительный антигеном по отдельности кодируют разные белки. Для транскрипции амбисенс-вирусов выполняются два раунда транскрипции: во-первых, мРНК производится непосредственно из генома; во-вторых, мРНК создается из антигенома. Все амбисенс-вирусы содержат структуру шпильки-петли для остановки транскрипции после транскрипции мРНК белка. [14]
Вирусы с отрицательной цепью РНК содержат рибонуклеопротеиновый комплекс, состоящий из генома и RdRp, прикрепленного к каждому сегменту генома, окруженного капсидом. [15] Капсид состоит из белков, складчатая структура которых содержит пять альфа-спиралей в N-концевой доле (мотив 5-H) и три альфа-спирали в C-концевой доле (мотив 3-H). Внутри капсида геном зажат между этими двумя мотивами. [2] За исключением семейства Aspiviridae , вирусы −ssRNA содержат внешнюю вирусную оболочку , тип липидной мембраны, которая окружает капсид. Форма вирусной частицы, называемой вирионом, вирусов −ssRNA варьируется и может быть нитевидной, плеоморфной, сферической или трубчатой. [16]
Сегментация генома является заметной чертой среди многих вирусов −ssRNA, а вирусы −ssRNA варьируются от геномов с одним сегментом, типичных для членов порядка Mononegavirales , до геномов с десятью сегментами, как в случае вируса тилапии тилапины . [5] [17] Не существует четкой тенденции с течением времени, которая определяет количество сегментов, и сегментация генома среди вирусов −ssRNA, по-видимому, является гибкой чертой, поскольку она развивалась независимо в нескольких случаях. Большинство членов подтипа Haploviricotina являются несегментированными, тогда как сегментация универсальна для Polyploviricotina . [2] [5]
Филогенетический анализ на основе RdRp показывает, что вирусы −ssRNA произошли от общего предка и, вероятно, являются сестринским кладом реовирусов , которые являются вирусами dsRNA. Внутри филума есть две четкие ветви, отнесенные к двум подфилам, на основе того, синтезирует ли RdRp колпачок на вирусной мРНК или вырывает колпачок из мРНК хозяина и прикрепляет этот колпачок к вирусной мРНК. [1] [3]
В пределах типа вирусы −ssRNA, которые инфицируют членистоногих, по-видимому, являются базальными и предками всех других вирусов −ssRNA. Членистоногие часто живут вместе большими группами, что позволяет вирусам легко передаваться. Со временем это привело к тому, что вирусы −ssRNA членистоногих приобрели высокий уровень разнообразия. Хотя членистоногие являются носителями большого количества вирусов, существуют разногласия относительно степени, в которой происходит межвидовая передача вирусов −ssRNA членистоногих среди членистоногих. [4] [5]
Растительные и позвоночные вирусы −ssRNA, как правило, генетически связаны с вирусами, инфицированными членистоногими. Кроме того, большинство вирусов −ssRNA за пределами членистоногих встречаются у видов, которые взаимодействуют с членистоногими. Таким образом, членистоногие служат как основными хозяевами, так и векторами передачи вирусов −ssRNA. С точки зрения передачи, вирусы −ssRNA, не относящиеся к членистоногим, можно разделить на те, которые зависят от членистоногих для передачи, и те, которые могут циркулировать среди позвоночных без помощи членистоногих. Последняя группа, вероятно, произошла от первой, адаптировавшись к передаче только через позвоночных. [5]
Negarnaviricota принадлежит к царству Orthornavirae , которое охватывает все РНК-вирусы, кодирующие RdRp, и царству Riboviria , которое включает Orthornavirae , а также все вирусы, кодирующие обратную транскриптазу в царстве Pararnavirae . Negarnaviricota содержит два подтипа, которые содержат объединенные шесть классов, пять из которых являются монотипическими вплоть до более низких таксонов: [2] [9] [18]
Вирусы с отрицательной цепью РНК классифицируются как Группа V в системе классификации Балтимора , которая группирует вирусы вместе на основе их способа производства мРНК и которая часто используется наряду со стандартной таксономией вирусов, которая основана на эволюционной истории. Таким образом, Группа V и Negarnaviricota являются синонимами. [1]
Вирусы с отрицательной цепью РНК вызывают множество широко известных заболеваний. Многие из них передаются членистоногими, включая вирус лихорадки долины Рифт и вирус пятнистого увядания томатов . [19] [20] Среди позвоночных летучие мыши и грызуны являются обычными переносчиками многих вирусов, включая вирус Эбола и вирус бешенства , передаваемые летучими мышами и другими позвоночными, [21] [22] и вирус лихорадки Ласса и хантавирусы , передаваемые грызунами. [23] [24] Вирусы гриппа распространены среди птиц и млекопитающих. [25] Специфичные для человека вирусы −ssRNA включают вирус кори и вирус эпидемического паротита . [26] [27]
Многие заболевания, вызываемые вирусами −ssRNA, были известны на протяжении всей истории, включая хантавирусную инфекцию, корь и бешенство. [28] [29] [30] В современной истории некоторые из них, такие как Эбола и грипп, вызывали вспышки смертельных заболеваний. [31] [32] Вирус везикулярного стоматита , впервые выделенный в 1925 году и один из первых вирусов животных, который был изучен, поскольку его можно было хорошо изучать в клеточных культурах , был идентифицирован как вирус −ssRNA, что было уникальным в то время, поскольку другие обнаруженные РНК-вирусы имели положительный смысл. [33] [34] В начале 21-го века болезнь крупного рогатого скота чума крупного рогатого скота , вызываемая вирусом −ssRNA чумы крупного рогатого скота, стала второй болезнью, которая была искоренена, после оспы , вызываемой ДНК-вирусом. [35]
В 21 веке вирусная метагеномика стала обычным делом для идентификации вирусов в окружающей среде. Для вирусов −ssRNA это позволило идентифицировать большое количество вирусов беспозвоночных, и особенно членистоногих, что помогло пролить свет на эволюционную историю вирусов −ssRNA. На основе филогенетического анализа RdRp, показывающего, что вирусы −ssRNA произошли от общего предка, в 2018 году были созданы Negarnaviricota и два его подтипа, и он был помещен в недавно созданную область Riboviria . [1] [36]