Orthomyxoviridae -Orthomyxoviridae

Orthomyxoviridae
Fimmu-09-01581-g001.jpg
Schemat genomu, mRNA i wirionów wirusów grypy A i B
Klasyfikacja wirusów mi
(bez rankingu): Wirus
Królestwo : Rybowiria
Królestwo: Orthornavirae
Gromada: Negarnaviricota
Klasa: Insthoviricetes
Zamówienie: Articulavirale
Rodzina: Orthomyxoviridae
Generał

Orthomyxoviridae (od greckiego ὀρθός, Orthos „prosty” + μύξα, mýxa śluz ”) to rodzina ujemnej zmysłowych wirusów RNA . Obejmuje siedem rodzajów : Alphainfluenzavirus , Betainfluenzavirus , Deltainfluenzavirus , Gammainfluenzavirus , Isavirus , Thogotovirus i Quaranjavirus . Pierwsze cztery rodzaje zawierają wirusy wywołujące grypę u ptaków (patrz także ptasia grypa ) i ssaków , w tym ludzi. Isawirusy infekują łososia ; thogotowirusy są arbowirusami infekującymi kręgowce i bezkręgowce (takie jak kleszcze i komary ). Quaranjawirusy to także arbowirusy, zarażające kręgowce (ptaki) i bezkręgowce ( stawonogi ).

Cztery rodzaje wirusa grypy, które zarażają kręgowce, identyfikowane na podstawie różnic antygenowych w ich nukleoproteinie i białku macierzy , są następujące:

Struktura

Struktura wirusa grypy A

Wirion wirusa grypy jest pleomorficzny ; otoczki wirusowej mogą występować w postaci kulistych i włóknistych. Ogólnie rzecz biorąc, morfologia wirusa jest elipsoidalna z cząstkami o średnicy 100–120  nm lub nitkowata z cząstkami o średnicy 80–100 nm i długości do 20 µm. W powłoce znajduje się około 500 odrębnych, podobnych do kolców występów powierzchniowych, z których każdy wystaje 10–14 nm z powierzchni o różnej gęstości powierzchni. Główny skok glikoproteiny (HA) jest rozmieszczony nieregularnie przez skupiska skoków neuraminidazy (NA), ze stosunkiem HA do NA wynoszącym około 10 do 1.

Otoczka wirusowa składająca się z dwuwarstwowej błony lipidowej, w której zakotwiczone są kolce glikoproteiny, zawiera nukleokapsydy ; nukleoproteiny o różnych klasach wielkości z pętlą na każdym końcu; układ w wirionie jest niepewny. Białka rybonuklearne są nitkowate i mieszczą się w zakresie długości 50–130 nm i średnicy 9–15 nm z symetrią spiralną.

Genom

Genomy wirusa grypy. Segmenty przekładają się na polimerazę (PB1, PB2 i PA), hemaglutyninę (HA), neuramindazę (NA), nukleoproteinę (NP), białko błonowe (M) i białko niestrukturalne (NS).

Wirusy z rodziny Orthomyxoviridae zawierają sześć do ośmiu segmentów liniowego jednoniciowego RNA o negatywnym znaczeniu . Mają całkowitą długość genomu, która wynosi 10 000-14 600 nukleotydów (nt). Na przykład genom grypy A zawiera osiem fragmentów segmentowanego RNA o negatywnym znaczeniu (łącznie 13,5 kilozasad).

Najlepiej scharakteryzowane białka wirusa grypy to hemaglutynina i neuraminidaza , dwie duże glikoproteiny znajdujące się na zewnątrz cząstek wirusa. Hemaglutynina jest lektyną, która pośredniczy w wiązaniu wirusa z komórkami docelowymi i wejściu genomu wirusa do komórki docelowej. W przeciwieństwie do tego, neuraminidaza jest enzymem zaangażowanym w uwalnianie wirusa potomnego z zakażonych komórek, poprzez rozszczepianie cukrów wiążących dojrzałe cząsteczki wirusa. Białka hemaglutyniny (H) i neuraminidazy (N) są kluczowymi celami dla przeciwciał i leków przeciwwirusowych i służą do klasyfikacji różnych serotypów wirusów grypy typu A, stąd H i N w H5N1 .

Sekwencja genomu ma końcowe powtarzające się sekwencje; powtórzone na obu końcach. Końcowe powtórzenia na końcu 5' o długości 12-13 nukleotydów. Sekwencje nukleotydowe identyczne z końcem 3'; to samo w rodzajach tej samej rodziny; większość na RNA (segmenty) lub na wszystkich rodzajach RNA. Końcowe powtórzenia na końcu 3' o długości 9-11 nukleotydów. Enkapsydowany kwas nukleinowy jest wyłącznie genomowy. Każdy wirion może zawierać wadliwe kopie zakłócające. W grypie A (H1N1) PB1-F2 jest wytwarzany z alternatywnej ramki odczytu w PB1. Geny M i NS produkują dwa różne geny poprzez alternatywny splicing .

Cykl replikacji

Zakażenie i replikacja wirusa grypy. Etapy tego procesu są omówione w tekście.

Zazwyczaj grypa przenoszona jest od zarażonych ssaków drogą powietrzną poprzez kaszel lub kichanie, tworząc aerozole zawierające wirusa, a od zarażonych ptaków poprzez ich odchody . Grypa może być również przenoszona przez ślinę , wydzieliny z nosa , kał i krew . Zakażenia występują poprzez kontakt z tymi płynami ustrojowymi lub z zanieczyszczonymi powierzchniami. Poza gospodarzem wirusy grypy mogą pozostawać zakaźne przez około tydzień w temperaturze ciała człowieka, przez 30 dni w temperaturze 0 ° C (32 ° F) i bezterminowo w bardzo niskich temperaturach (takich jak jeziora w północno - wschodniej Syberii ). Można je łatwo dezaktywować środkami dezynfekującymi i detergentami .

Wirusy wiążą się z komórką poprzez interakcje między jej glikoproteiną hemaglutyniny a cukrami kwasu sialowego na powierzchni komórek nabłonkowych w płucach i gardle (stadium 1 na rycinie infekcji). Komórka importuje wirusa przez endocytozę . W kwaśnym endosomie część białka hemaglutyniny łączy otoczkę wirusa z błoną wakuoli, uwalniając cząsteczki wirusowego RNA (vRNA), białka pomocnicze i zależną od RNA polimerazę RNA do cytoplazmy (Etap 2). Białka te i vRNA tworzą kompleks, który jest transportowany do jądra komórkowego , gdzie zależna od RNA polimeraza RNA rozpoczyna transkrypcję komplementarnego, dodatniego sensu cRNA (kroki 3a i b). cRNA jest albo eksportowane do cytoplazmy i poddawane translacji (etap 4), albo pozostaje w jądrze. Nowo zsyntetyzowane białka wirusowe są albo wydzielane przez aparat Golgiego na powierzchnię komórki (w przypadku neuraminidazy i hemaglutyniny, etap 5b), albo transportowane z powrotem do jądra, aby związać vRNA i utworzyć nowe cząsteczki genomu wirusa (etap 5a). Inne białka wirusowe mają wiele działań w komórce gospodarza, w tym degradację komórkowego mRNA i wykorzystanie uwolnionych nukleotydów do syntezy vRNA, a także hamowanie translacji mRNA komórki gospodarza.

Negatywne vRNA, które tworzą genomy przyszłych wirusów, transkryptaza RNA zależna od RNA i inne białka wirusowe, są składane w wirion. Cząsteczki hemaglutyniny i neuraminidazy skupiają się w wybrzuszeniu w błonie komórkowej. VRNA i wirusowe białka rdzeniowe opuszczają jądro i wchodzą w ten występ błony (krok 6). Dojrzały wirus pączkuje z komórki w kuli z błoną fosfolipidową gospodarza, pozyskując hemaglutyninę i neuraminidazę z tą otoczką błony (krok 7). Tak jak poprzednio, wirusy przylegają do komórki poprzez hemaglutyninę; dojrzałe wirusy odrywają się, gdy ich neuraminidaza odszczepia reszty kwasu sialowego od komórki gospodarza. Po uwolnieniu nowego wirusa grypy komórka gospodarza umiera.

Transkrypcja mRNA inicjowana przez wirusową polimerazę za pomocą chwytania czapeczki

Wirusy Orthomyxoviridae są jednym z dwóch wirusów RNA replikujących się w jądrze (drugi to retroviridae ). Dzieje się tak, ponieważ maszyneria ortomiksowirusów nie może wytwarzać własnych mRNA. Wykorzystują komórkowe RNA jako startery do inicjowania syntezy wirusowego mRNA w procesie znanym jako chwytanie czapeczki . W jądrze białko polimerazy RNA PB2 odnajduje komórkowy pre-mRNA i wiąże się z jego końcem z czapeczką 5'. Następnie polimeraza RNA PA odcina komórkowe mRNA w pobliżu końca 5' i wykorzystuje ten fragment z czapeczką jako starter do transkrypcji reszty genomu wirusowego RNA w wirusowym mRNA. Wynika to z tego, że mRNA musi mieć czapeczkę 5', aby mógł zostać rozpoznany przez rybosom komórki do translacji.

Ponieważ nie ma enzymów sprawdzających RNA, zależna od RNA transkryptaza RNA popełnia błąd wstawiania pojedynczego nukleotydu mniej więcej co 10 tysięcy nukleotydów, co jest przybliżoną długością vRNA grypy. Dlatego prawie każdy nowo wyprodukowany wirus grypy będzie zawierał mutację w swoim genomie. Podział genomu na osiem oddzielnych segmentów vRNA umożliwia mieszanie ( reasortyment ) genów, jeśli więcej niż jeden rodzaj wirusa grypy zainfekował tę samą komórkę ( nadkażenie ). Wynikająca z tego zmiana w segmentach genomu upakowanych w wirusowe potomstwo nadaje nowe zachowanie, czasami zdolność do infekowania nowego gatunku gospodarza lub przezwyciężenia ochronnej odporności populacji gospodarza na jego stary genom (w takim przypadku nazywa się to przesunięciem antygenowym ).

Klasyfikacja

W taksonomii opartej na filogenetyce kategoria wirusów RNA obejmuje podkategorię wirusa ssRNA o negatywnym znaczeniu , która obejmuje rząd Articulavirales i rodzinę Orthomyxoviridae . Gatunki i serotypy związane z rodzajami Orthomyxoviridae przedstawiono w poniższej tabeli.

Rodzaje, gatunki i serotypy Orthomyxovirus
Rodzaj Gatunek (* oznacza rodzaj gatunku ) Serotypy lub podtypy Zastępy niebieskie
Wirus alfagrypy Wirus grypy A * H1N1 , H1N2 , H2N2 , H3N1 , H3N2 , H3N8 , H5N1 , H5N2 , H5N3 , H5N8 , H5N9 , H7N1 , H7N2 , H7N3 , H7N4 , H7N7 , H7N9 , H9N2 , H10N7 Człowiek , świnia , ptak , koń , nietoperz
Betainfluenzawirus Wirus grypy B * Wiktoria, Yamagata Człowiek, foka
Gammawirus grypy Wirus grypy C * Człowiek, świnia, pies
Deltainfluenzawirus Wirus grypy D * Świnia, bydło
Izawirus Zakaźny wirus anemii łososia * Łosoś atlantycki
Thogotowirus Thogotowirus * Kleszcz , komar , ssak (w tym człowiek)
Wirus Dhori Wirus Batken , wirus Bourbon , wirus Jos
Kwaranjawirus
Wirus Quaranfil , * wirus atolu Johnston

Rodzaje

Istnieją cztery rodzaje wirusa grypy, z których każdy zawiera tylko jeden gatunek lub typ. Grypa A i C zakaża różne gatunki (w tym ludzi), podczas gdy grypa B prawie wyłącznie zaraża ludzi, a grypa D zaraża bydło i świnie.

Grypa A

Schemat nomenklatury grypy

Wirusy grypy typu A są dalej klasyfikowane na podstawie wirusowych białek powierzchniowych hemaglutyniny (HA lub H) i neuraminidazy (NA lub N). Zidentyfikowano szesnaście podtypów H (lub serotypów) i dziewięć podtypów N wirusa grypy A.

Istnieje dalsze zróżnicowanie; w ten sposób specyficzne izolaty szczepów grypy są identyfikowane przez standardową nomenklaturę określającą typ wirusa, lokalizację geograficzną pierwszego wyizolowania, kolejny numer izolacji, rok izolacji oraz podtyp HA i NA.

Przykłady nomenklatury to:

  1. A/Brisbane/59/2007 (H1N1)
  2. A/Moskwa/10/99 (H3N2).

Wirusy typu A są najbardziej zjadliwymi ludzkimi patogenami spośród trzech typów grypy i powodują najcięższą chorobę. Serotypy, które zostały potwierdzone u ludzi , uporządkowane według liczby znanych ludzkich zgonów pandemicznych, to:

Znane pandemie grypy
Nazwa pandemii Data Zgony Wskaźnik śmiertelności przypadków Zaangażowany podtyp Wskaźnik ciężkości pandemii
1889-1890 pandemia grypy
( grypa azjatycka lub rosyjska)
1889-1890 1 milion 0,15% Prawdopodobnie H3N8
lub H2N2
Nie dotyczy
1918 pandemia grypy
(grypa hiszpańska)
1918-1920 20 do 100 milionów 2% H1N1 5
Azjatycka grypa 1957-1958 1 do 1,5 miliona 0,13% H2N2 2
Grypa w Hongkongu 1968-1969 0,75 do 1 miliona <0,1% H3N2 2
Rosyjska grypa 1977-1978 Brak dokładnej liczby Nie dotyczy H1N1 Nie dotyczy
Pandemia grypy 2009 2009-2010 105 700-395 600 0,03% H1N1 Nie dotyczy

Grypa B

Zakres nosicieli wirusów grypy

Wirus grypy B jest prawie wyłącznie ludzkim patogenem i jest mniej powszechny niż grypa A. Jedynym innym zwierzęciem, o którym wiadomo, że jest podatny na zakażenie grypą B, jest foka . Ten typ grypy mutuje w tempie 2-3 razy niższym niż typ A i w konsekwencji jest mniej zróżnicowany genetycznie, z tylko jednym serotypem grypy B. W wyniku tego braku różnorodności antygenowej , pewien stopień odporności na grypę B jest zwykle nabywany w młodym wieku. Jednak grypa B mutuje na tyle, że trwała odporność nie jest możliwa. To zmniejszone tempo zmian antygenowych w połączeniu z ograniczonym zakresem gospodarzy (hamowanie międzygatunkowego przesunięcia antygenowego ) zapewnia, że ​​nie wystąpią pandemie grypy B.

Grypa C

Wirus grypy C zaraża ludzi i świnie i może powodować poważne choroby i lokalne epidemie . Jednak grypa C jest mniej powszechna niż inne typy i zwykle powoduje łagodną chorobę u dzieci.

Grypa D

Jest to rodzaj sklasyfikowany w 2016 r., którego członków po raz pierwszy wyizolowano w 2011 r. Rodzaj ten wydaje się być najbliżej spokrewniony z grypą C, od której oddzielił się kilkaset lat temu. Istnieją co najmniej dwa zachowane szczepy tego rodzaju. Wydaje się, że głównym żywicielem jest bydło, ale wiadomo, że wirus zaraża również świnie.

Żywotność i dezynfekcja

Wirusy grypy ssaków są zwykle nietrwałe, ale mogą przetrwać kilka godzin w śluzie. Wirus ptasiej grypy może przetrwać 100 dni w wodzie destylowanej w temperaturze pokojowej i 200 dni w 17 °C (63 °F). Wirus ptasi jest szybciej inaktywowany w oborniku, ale może przetrwać do 2 tygodni w kale w klatkach. Wirusy ptasiej grypy mogą przetrwać w nieskończoność po zamrożeniu. Wirusy grypy są podatne na wybielanie, 70% etanol, aldehydy, środki utleniające i czwartorzędowe związki amoniowe. Są one dezaktywowane przez ciepło o temperaturze 133 °F (56 °C) przez minimum 60 minut, a także przez niskie pH <2.

Szczepienia i profilaktyka

Cele środków przeciw grypie, które są licencjonowane lub są przedmiotem dochodzenia

Dostępne są szczepionki i leki do profilaktyki i leczenia infekcji wirusem grypy. Szczepionki składają się z inaktywowanych lub żywych, atenuowanych wirionów ludzkich wirusów grypy A H1N1 i H3N2, jak również wirusów grypy B. Ponieważ antygenowość dzikich wirusów ewoluuje, szczepionki są corocznie zmieniane poprzez aktualizację szczepów nasion.

Gdy antygenowość szczepów nasion i dzikich wirusów nie pasuje, szczepionki nie chronią zaszczepionych. Ponadto, nawet jeśli pasują do siebie, często generowane są mutanty ucieczkowe.

Do leków dostępnych w leczeniu grypy należą: Amantadyna i Rimantadyna , które hamują odsłanianie wirionów poprzez ingerencję w M2 oraz Oseltamivir (sprzedawany pod nazwą handlową Tamiflu ), Zanamivir i Peramivir , które hamują uwalnianie wirionów z zakażonych komórek poprzez zakłócanie z NA. Jednakże mutanty ucieczkowe są często generowane dla pierwszego leku, a rzadziej dla drugiego leku.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki