Кіріспе
Вирустар туысы Polyomaviridae – табиғи жануарлары негізінен сүтқоректілер мен құстар болатын вирустар туысы. 2024 жылға дейін сегіз мойындалған туыс белгілі. 14 түрі адамдарға жұғады, ал басқалары, мысалы, Simian Virus 40, адамдарда аз көлемде табылды. BK вирусы бүйрек трансплантациясы және бүйрек емес қатты мүшелерді трансплантациялау кезінде нефропатиямен, JC вирусы прогрессивті көп ошақты лейкоэнцефалопатиямен, ал Меркель жасушасы вирусы Меркель жасушасының қатерлі ісігімен байланысты.
Polyomaviridae is a family of viruses whose natural hosts are primarily mammals and birds. As of 2024, there are eight recognized genera. 14 species are known to infect humans, while others, such as Simian Virus 40, have been identified in humans to a lesser extent. BK virus is associated with nephropathy in renal transplant and non renal solid organ transplant patients, JC virus with progressive multifocal leukoencephalopathy, and Merkel cell virus with Merkel cell cancer.
Құрылымы мен геномы
Полиомавирустар – 5000-ға жуық негіз жұптан тұратын дөңгелек геномдары бар қаптамасыз, қос тізбекті ДНК вирустары. Геном диаметрі шамамен 40-50 нанометр болатын вирустық капсидке жиналады, ол икосаэдр пішіндес (T=7 симметриялы). Капсид VP1 деп аталатын белоктан құралған 72 пентамерлік капсомерден тұрады, ол жабық икосаэдрге өздігінен жиналады; VP1 әр пентамерінің VP2 немесе VP3 басқа екі капсид ақуызының бір молекуласымен байланысы бар. Типик полиомавирустың геномы 5-тен 9 белгішеге дейін кодтайды, олар екі транскрипциялық аймаққа бөлінген – инфекция кезінде транскрипцияланатын уақытына байланысты ерте және кеш аймақтар. Әр аймақты жаңақ клеткасының РНК-полимераза II бірнеше генді қамтитын бір алдын ала хабаршы РНК ретінде транскрипциялайды. Ерте аймақ әдетте кішкентай және үлкен ісік антигендерін кодтайды, олар альтернативті спилинг арқылы өндіріледі. Кеш аймақта VP1, VP2 және VP3 үш капсидтік құрылымдық белоктары бар, олар альтернативті трансляциялық басталу орындары арқылы өндіріледі. Кейбір вирустарда осы тақырыпқа қатысты қосымша гендер мен басқа да вариациялар бар: мысалы, кеміргіштердің полиомавирустарында клеткалық трансформацияны тиімді түрде тудыратын ерте аймақта ортаңғы ісік антигені деп аталатын үшінші белок бар; SV40-та қосымша капсидтік белок VP4 бар; кейбір жағдайларда кеш аймақтан экспрессияланатын агнопротеин деп аталатын қосымша реттеуші белок бар. Геномда ерте және кеш аймақтардың промоторлары, транскрипциялық басталу орындары және репликацияның басталуы бар кодталмаған бақылау немесе реттеуші аймақ та бар.
Көбейту және өмірлік цикл
[[File:Mpyv vp1 gt1a 5cpw. ГТ1а гликонымен кешендегі мурин полиомавирусының VP1 GT1a сары түсті, ал VP1 мономері ақ бетпен және көк белдік тірекпен көрсетіледі. Сулы байланыстардың күрделі желісі, көбі су арқылы, байланысу бетінде қызғылт сары сызықтармен, қатысатын ақуыз қалдықтары таяқшалар түрінде көрсетіледі. Суреттің төменгі жағында цианмен көрсетілген екі қалдықтың мутациялары патогендікке елеулі әсер етуі мүмкін. Кейбір вирустарда қосымша жасуша бетіндегі өзара әрекеттесулер пайда болады; мысалы, JC вирусы 5HT2A рецепторымен және Меркель жасушалары вирусы гепаран сульфатымен өзара әрекеттесуді қажет етеді деп есептеледі. Алайда, жалпы алғанда, вирустардың жасушалық өзара әрекеттесулері жасуша бетінде жиі кездесетін молекулалар арқылы жүзеге асады, сондықтан жеке вирустардың клеткалық типтегі тропизмінің негізгі себепшісі емес. Вирустық капсид құрылымы қожалық жасушаның дисульфид изомераза ферменттерінің әсерінен бұзылуы мүмкін. Ядроға өтудің нақты реті анық емес және жеке полиомавирустар арасында әр түрлі болуы мүмкін. Көп жағдайда эндоплазмалық тордан цитоплазмаға, яғни геном капсидтен босаған клетка цитоплазмасына, бұрмаланған болса да, таза вирион бөлшегі шығарылады, бұл цитоплазмадағы кальцийдің төмен концентрациясына байланысты болуы мүмкін. LT вирустық геномның кодтамайтын бақылау аймағынан (NCCR) ДНК репликациясын тудырады, содан кейін ертедегі мРНК экспрессиясы азаяды және вирустық капсид ақуыздарын кодтайтын кеш мРНК экспрессиясы басталады. Гендік экспрессияның ертеден кешке ауысуын реттеудің бірнеше механизмі сипатталған, соның ішінде ерте промоторды басуда LT ақуызының қатысуы. Бұл екі тік шабуыл арқылы ісікті басушы p53 гендерін және ретинобластома (pRB) отбасының мүшелерін тежеу арқылы және жасушалық ДНК, АТФ геликазасы, ДНК полимеразасы α ассоциациясы және транскрипцияны бастау алдындағы күрделі факторларды байлау арқылы жасушалардың өсу жолдарын ынталандыру арқылы жүзеге асырылады. Жасуша циклінің бұл қалыптан тыс ынталандыруы онкогендік трансформацияның күшті күші болып табылады. Шағын ісікті антигенді ақуыз сонымен қатар жасушалардың көбеюін ынталандыратын бірнеше жасушалық жолдарды іске қосуға қабілетті. Полиомавирустың кіші Т антигендері көбінесе актогенді активацияланған протеинкиназа (MAPK) жолы, стресс активацияланған протеинкиназа (SAPK) жолы сияқты бірнеше жолдардың негізгі көп суббұрыштік регуляторы протеин-фосфатаза 2А (PP2A) -ны нысанаға алады. Меркель клеткалық полиомавирусының кіші Т антигені бірегей доменді кодтайды, оны LT тұрақтандыру домені (LSD) деп атайды, ол FBXW7 E3 лигазасына байланады және оны тежейді, бұл клеткалық және вирустық онкопротеиндерді реттейді. SV40- тан айырмашылығы, MCV кіші Т антигені клеткаларды in vitro тікелей түрлендіреді. Ортаңғы ісіктің антигені қатерлі ісікті зерттеу үшін әзірленген модельді организмдерде, мысалы, орта Т MMTV промоторымен біріктірілген MMTV PyMT жүйесі сияқты қолданылады. Онда онкоген ретінде жұмыс істейді, ал ісіктің пайда болатын тінін MMTV промоторы анықтайды.
Капсид ақуыздары
Полиомавирустың капсиді бір негізгі компоненттен, негізгі капсидтік белок VP1-ден және бір немесе екі қосымша компоненттен, кішігірім капсидтік белоктар VP2 және VP3-ден тұрады. VP1 пентамерлері жабық икосаэдрлі вирустық капсидті құрайды, ал капсидтің ішкі жағында әрбір пентамер VP2 немесе VP3 молекуласының біреуімен байланысады. Кейбір полиомавирустар, мысалы Меркель жасушаларының полиомавирусы, VP3-ті кодтамайды немесе өндірмейді.
Адам полиомавирустары
Полиомавирустардың көпшілігі адамдарға жұқпайды. 2017 жылға дейін тізімделген полиомавирустардың барлығы 14-і адамдарға қонақ беруші ретінде белгілі болды. Лион IARC полиомавирусы егермен полиомавирусына жақын.
Клиникалық маңызы
Полиомавирустардың бәрі балалық және жас ересектерде кең таралған инфекциялар. Осы инфекциялардың көпшілігі аз немесе ешқандай белгілерді тудырмайды. Бұл вирустар, шамасы, барлық ересектерде өмір бойы сақталады. Адам полиомавирусынан туындайтын аурулар көбінесе иммундық жүйесі әлсіреген адамдарда кездеседі; оларға бүйрек трансплантациясы және басқа қатты мүшелерді трансплантациялаған пациенттердегі нефропатиямен байланысты BK вирусы жатады. Ми ісіктері, сүйек ісіктері, мезотелиомалар және Ходжкин емес лимфомалар сияқты кейбір адамдардың қатерлі ісіктерінде де кездесетіні хабарланғанмен, нақты анықтау көбінесе SV40 пен кең таралған адам полиомавирустары арасындағы жоғары дәрежедегі өзара әрекеттесу реакцияларынан туындайтын шатасуларға ұшырайды.
Диагностика
Полиомавирус диагнозы көбінесе бастапқы инфекциядан кейін қойылады, өйткені ол симптомсыз немесе субклиникалық болады. Антиденелерді анықтау үшін әдетте жеке вирустарға қарсы антиденелерді зерттеу жүргізіледі. Өте ұқсас полиомавирустарды ажырату үшін көбінесе бәсекелестік талдаулар қажет. Прогрессивті мультифокалды лейкоэнцефалопатия (ПМЛ) жағдайында, тіндерді тікелей JC вирусының T антигенінің болуын анықтау үшін SV40 T антигеніне (әдетте Pab419) қарсы кросс-реациялық антидене қолданылады. Полиомавирустың ДНК-сын көбейту үшін ПТР-ды тіндердің немесе цереброспиналды сұйықтықтың биопсиясында қолдануға болады. Бұл полиомавирусты ғана анықтауға ғана емес, сонымен қатар оның қай субтипі екенін анықтауға мүмкіндік береді. Полиомавирустық нефропатияда (ПВН) полиомавирустың қайта белсендірілуін диагностикалау үшін үш негізгі диагностикалық әдіс қолданылады: зәр цитологиясы, зәрде және қандағы вирустық жүктеменің мөлшері және бүйрек биопсиясы. Сондай-ақ, инфекцияланған адамның зәрінде вирустар және/немесе вирустық ДНК болуы мүмкін, сондықтан вирустық жүктемені ПТР арқылы мөлшерлеуге болады. Бұл қанға да қатысты. Егер жоғарыда сипатталған екі әдіс нәтиже бермесе немесе бүйрек тінінің нақты вирустық жүктемесі қажет болса, бүйрек биопсиясы да қолданылуы мүмкін. Зәр цитологиясына ұқсас, бүйрек жасушалары ядроның полиомавирустық инклюзияларын, сондай-ақ жасуша лизисін және жасушадан тыс сұйықтықтағы вирустық бөлшектерді анықтау үшін жарық микроскопиясымен тексеріледі. Вирустық жүктеме бұрынғыдай ПТР әдісімен өлшенеді. MCV T антигеніне қарсы моноклоналды антиденені қолдану арқылы тіндерді бояу Меркель клеткалық карциноманы басқа ұсақ, дөңгелек клеткалы ісіктерден ажыратуға көмектеседі. MCV антиденелерін анықтау үшін қан сынақтары жасалды және вирустық инфекцияның кең таралғаны анықталды, бірақ Меркель клеткалық карциномасы бар пациенттерде антидене жауабы симптомсыз инфекцияланған адамдарға қарағанда едәуір жоғары.
Адамның көші-қонын қадағалауда пайдалану
JC вирусы адам эволюциясы мен қоныс аударуы үшін үміт беретін генетикалық маркер болып табылады. Оны адамдардың 70-90 пайызы тасымалдайды және көбінесе ата-анадан баласына беріледі. Алайда, бұл әдіс қазіргі адамның Африкадан шыққан тегін анықтау үшін жеткілікті сенімді емес сияқты.
Тарих
Егешкі полиомавирусы – 1953 жылы Людвик Гросс егешкі лейкемиясының экстракты ретінде, сілекей безінде ісіктер тудыруға қабілді алғашқы полиомавирус ретінде сипатталған. Сара Стюарт және Бернис Эдди осы вирустың қоздырғышын анықтады, содан кейін ол "SE полиома" деп аталды. "Полиома" термині вирустардың белгілі бір жағдайларда көптеген (поли) ісіктерді (ома) тудыру қабілетін көрсетеді. Бұл атау "етсіз тілдік сэндвич" деп сынға ұшырады ("етсіз", өйткені "полиома" сөзіндегі екі морфема да қосымша), вирустардың биологиясы туралы аз ақпарат береді; шындығында, кейінгі зерттеулер көрсеткендей, полиомавирустардың көпшілігі табиғи жағдайда жануарлар организмінде клиникалық маңызды ауруларды сирек тудырады. 2017 жылға дейін ондаған полиомавирустар анықталып, олардың геномдық құрамы зерттелді, олар негізінен құстар мен сүтқоректілерге жұғады. Екі полиомавирустың балықтарды – қара теңіз басын және алтын бас теңіз басын жұқтыратыны белгілі. Адамдарға жұғатын жалпы он төрт полиомавирус бар екені мәлім.