Лентивирусы

Лентивирусы
Лентивирусы
	; Стилизованное изображение сечения ВИЧ
Научная классификация
	Группа: Вирусы Реалм: Riboviria Царство: Pararnavirae Тип: Artverviricota Класс: Revtraviricetes Порядок: Ortervirales Семейство: Ретровирусы Подсемейство: Orthoretrovirinae Род: Лентивирусы
Международное научное название
	Lentivirus
Виды
	см. текст
Группа по Балтимору
	VI: оцРНК-ОТ-вирусы
NCBI	11646
EOL	67526

Лентивирусы (лат. Lentivirus, от лат. lentus — медленный) — род вирусов из семейства ретровирусов (Retroviridae) с длительным инкубационным периодом.

Лентивирусы способны доставлять значительное количество генетического материала в клетку хозяина и обладают уникальной среди ретровирусов способностью реплицироваться в неделящихся клетках, что делает лентивирусы удобным вектором для доставки генетического материала в молекулярной биологии. Ярким представителем этого рода является вирус иммунодефицита человека.

Морфология

Вирионы имеют оболочку, немного плейоморфные, имеют сферическую форму и диаметр около 80—100 нм. Выступы вирусной оболочки делают поверхность неровной. Нуклеоид концентрический, палочковидный либо имеет вид усеченного конуса.

Структура генома и репликация

Геном вирусов содержит три гена, которые располагаются в геномной РНК в таком порядке 5´-gag-pol-env-3´. Также геном содержит вспомогательные гены, которые отличаются у разных вирусов (в случае ВИЧ-1 это vif, vpr, vpu, tat, rev, nef). Продукты вспомогательных генов принимают участие в регуляции репликации геномной РНК. Длинные концевые повторы имеют длину около 600 нуклеотидов, участок U3 имеет длину 450, последовательность R — 100 и участок U5 около 70 нуклеотидов.

Такие вирусные белки, как обратная транскриптаза и интеграза, принимают участие на ранних этапах репликации. Обратная транскриптаза (ревертаза) это РНК-зависимая ДНК-полимераза, кодируемая геномом вируса. Ревертаза использует геномную РНК вируса как матрицу для синтеза комплементарной цепочки ДНК. Обратная транскриптаза также обладает активностью РНКазы Н для разрушения матрицы РНК. Интеграза связывается как с кДНК, синтезированной обратной транскриптазой, так и с ДНК хозяина. До встраивания генома вируса в ДНК хозяина, интеграза «обрабатывает» длинные концевые повторы.

Лентивирусы способны заражать соседние клетки при непосредственном контакте без образования внеклеточных частиц.^{[источник не указан 1640 дней]}

Антигенные свойства

Антигенные детерминанты штаммоспецифичны. Детерминанты, определяющие серотип, находятся на оболочке вируса и являются гликопротеинами. Классификация лентивирусов иногда основывается на антигенных свойствах.

Физико-химические характеристики вирионов

Общие
- Плавучая плотность 1,16—1,18 г/см³ в сахарозе
- Вирионы чувствительны к нагреванию, детергентам и формальдегиду.
- Инфективность не снижается при радиоактивном облучении.
Нуклеиновые кислоты
- Вирионы содержат около 2 % нуклеиновых кислот.
- Геном состоит из димеров.
- Вирионы содержат по одной молекуле линейной одноцепочечной (+)РНК.
- Общая длина одного мономера генома составляет 9200 нуклеотидов.
- Геном имеет повторяющиеся концевые последовательности; длинные концевые повторы составляют около 600 нуклеотидов.
- 5'-конец геном кэпирован, последовательность кэпа — m7G5ppp5’GmpNp.
- 3'-конец каждого мономера содержит поли(А); 3'-конец имеет структуру, подобную тРНК и соединяется с лизином.
- Внутри капсида содержится исключительно геномная нуклеиновая кислота.
Белки
- Вирионы содержат 11 разных белков, которые составляют 60 % вирусной частицы.
- Пять основных структурных белков по молекулярной массе.
  - 120 кДа. Gp120 гликозилированный белок оболочки SU, кодируемый вирусным геном env.
  - 41 кДа. Gp41 гликозилированный трансмембранный белок оболочки TM, кодируемый вирусным геном env.
  - 24 кДа. P24 негликозилированный белок капсида CA.
  - 17 кДа. P17 негликозилированный белок ядермного матрикса MA.
  - 7—11 кДа. Негликозилированный белок капсида NC.
    - Белки MA, CA и NC закодированы геном gag.
- Белки оболочки SU и TM гликозилированы как минимум у некоторых лентивирусов (ВИЧ, вирус иммунодефицита обезьян). Гликозилирование, по-видимому, играет важную роль в маскировании и обеспечивают разнообразие антигенных участков, необходимых для иммунного ответа хозяина.
- Обычно обнаруживаются четыре неструктурных белка, из них три — у лентивирусов приматов.
  - Белок размером 66 кДа. Обратная транскриптаза RT, кодируемая геном pol.
  - Белок размером 32 кДа. Интеграза IN, также кодируемая геном pol.
  - Белок размером 14 кДа. Протеаза PR, кодируемая геном pro.
  - dUPTаза DU, функция которой неизвестна.
Липиды: вирионы содержат около 35 % липидов.
Углеводы: вирионы содержат около 3 % сахаров.

Применение

Механизм действия и доставка shRNA в клетки млекопитающих при помощи лентивирусных векторов для исследований в области РНК-интерференции

Лентивирусы — удобный вектор для введения генов в системы in vitro или животные модели. Лентивирусные векторы успешно используют для доставки генно-инженерных конструкций для блокирования экспрессии специфических генов по механизму РНК-интерференции^[2]. Экспрессия коротких РНК, содержащих шпильки (shRNA) снижает экспрессию заданного гена и таким образом позволяет судить о функциях данного гена в модельном объекте. Подобные исследования могут предшествовать разработке новых лекарственных препаратов для лечения заболеваний при помощи блокирования экспрессии определённых генов.

Также лентивирусные векторы используют для введения новых генов в клетки человека или животных. Например, в случае модели гемофилии на лабораторных мышах экспрессия тромбоцитарного фактора VIII дикого типа приводит к восстановлению нормального фенотипа^[3]. Использование лентивирусных векторов имеет некоторые преимущества перед другими методами терапии генами. Лентивирусы заражают делящиеся и неделящиеся клетки, длительно экспрессируют трансген, и обладают низкой иммуногенностью. Лентивирусы, экспрессирующие PDGF (фактор роста тромбоцитов) успешно используют для трансфекции мышей, страдающих диабетом^[4]. Возможно, подобные способы терапии генами в дальнейшем будут применять и на людях. Векторы на основе гаммаретровирусов и лентивирусов применялись уже более чем в 300 клинических испытаниях, направленных на разработку способов лечения различных заболеваний^[5].

Классификация

Классифицикацию лентивирусов в пять серотипов осуществляют по таксонам позвоночных, которых заражают соответствующие серотипы (приматы, овцы и козлы, лошади, кошки, крупный рогатый скот). Лентивирусы приматов отличаются по рецептору CD4 и по отсутствию фермента dUTPазы. Некоторые группы имеют антигены gag с перекрестной специфичностью.

К роду Lentivirus относят в частности следующие виды^[6]^[7]:

Научное название (англ.)	Русское название	Сокр.
Bovine immunodeficiency virus	Вирус иммунодефицита крупного рогатого скота^{[источник не указан 3041 день]}	BIV
Caprine arthritis encephalitis virus	Вирус артритозного энцефалита коз и овец^[8] или вирус артрита-энцефалита коз^[9]	CAEV
Equine infectious anemia virus	Вирус инфекционной анемии лошадей^[8]	EIAV
Feline immunodeficiency virus	Вирус иммунодефицита кошек^{[источник не указан 3041 день]}	FIV
Human immunodeficiency virus 1	Вирус иммунодефицита человека 1	HIV-1
Human immunodeficiency virus 2	Вирус иммунодефицита человека 2	HIV-2
Puma lentivirus	Лентивирус пум^{[источник не указан 3041 день]}	PLV
Simian immunodeficiency virus	Вирус иммунодефицита обезьян^[8]	SIV
Visna/maedi virus	Вирус мэди-висна овец^[9]

Для вируса иммунодефицита обезьян известно несколько штаммов этого вируса, каждый из которых характерен для одного вида приматов: SIV-agm, SIV-cpz, SIV-mnd, SIV-mne, SIV-mac, SIV-sm, SIV-stm.

Примечания

↑ Таксономия вирусов (англ.) на сайте Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV).
↑ shRNA — short hairpin RNA (неопр.). Дата обращения: 10 мая 2010. Архивировано 2 октября 2008 года.
↑ Lentivirus-mediated platelet-derived factor VIII g…[J Thromb Haemost. 2007] — PubMed Result
↑ Lentiviral transfection with the PDGF-B gene impro…[Plast Reconstr Surg. 2005] — PubMed Result
↑ Kurth, R.; Bannert, N. (editors). Retroviruses: Molecular Biology, Genomics and Pathogenesis (англ.). — Caister Academic Press^[англ.], 2010. — ISBN 978-1-904455-55-4.
↑ Gelderblom H.R., Ozel M., Pauli G. Morphogenesis and morphology of HIV. Structure relations (англ.) // Arch. Virol. : journal. — 1989. — Vol. 106. — P. 1—13.
↑ Таксономия вирусов (англ.) на сайте Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV). (Дата обращения: 22 июля 2016).
↑ ¹ ² ³ Пиневич А. В., Сироткин А. К., Гаврилова О. В., Потехин А. А. Вирусология : учебник. — СПб. : Издательство Санкт-Петербургского университета, 2012. — С. 409—410. — ISBN 978-5-288-05328-3.
↑ ¹ ² Сергеев В. А., Непоклонов Е. А., Алипер Т. И. Вирусы и вирусные вакцины. — М. : Библионика, 2007. — С. 352—353. — ISBN 5-98685-012-2.

Литература

Ryan K. J., Ray C. G., eds. Sherris Medical Microbiology: An Introduction to Infectious Diseases (англ.). — 4th. — New York: McGraw-Hill Education, 2004. — ISBN 0-8385-8529-9.
Desport, M. (editor). Lentiviruses and Macrophages: Molecular and Cellular Interactions (англ.). — Caister Academic Press^[англ.], 2010. — ISBN 978-1-904455-60-8.
«Lentiviruses In Ungulates. I. General Features, History And Prevalence», Bulgarian Journal of Veterinary Medicine (2006), 9, No 3, 175−181
Tim Ravenscroft (2008-06-15). "Are Lentiviral Vectors on Cusp of Breakout?". Genetic Engineering & Biotechnology News. Mary Ann Liebert, Inc. pp. 54—55. Дата обращения: 6 июля 2008. (subtitle) Rapidly emerging technology has potential to treat hemophilia, AIDS, and Cancer

[1] Таксономия вирусов (англ.) на сайте Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV).

[2] shRNA — short hairpin RNA (неопр.). Дата обращения: 10 мая 2010. Архивировано 2 октября 2008 года.

[3] Lentivirus-mediated platelet-derived factor VIII g…[J Thromb Haemost. 2007] — PubMed Result

[4] Lentiviral transfection with the PDGF-B gene impro…[Plast Reconstr Surg. 2005] — PubMed Result

[KurthBannert-5] Kurth, R.; Bannert, N. (editors). Retroviruses: Molecular Biology, Genomics and Pathogenesis (англ.). — Caister Academic Press^[англ.], 2010. — ISBN 978-1-904455-55-4.

[6] Gelderblom H.R., Ozel M., Pauli G. Morphogenesis and morphology of HIV. Structure relations (англ.) // Arch. Virol. : journal. — 1989. — Vol. 106. — P. 1—13.

[ICTV_0-7] Таксономия вирусов (англ.) на сайте Международного комитета по таксономии вирусов (ICTV). (Дата обращения: 22 июля 2016).

[Vir2012-8] ¹ ² ³ Пиневич А. В., Сироткин А. К., Гаврилова О. В., Потехин А. А. Вирусология : учебник. — СПб. : Издательство Санкт-Петербургского университета, 2012. — С. 409—410. — ISBN 978-5-288-05328-3.

[ViVV-9] ¹ ² Сергеев В. А., Непоклонов Е. А., Алипер Т. И. Вирусы и вирусные вакцины. — М. : Библионика, 2007. — С. 352—353. — ISBN 5-98685-012-2.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]