Кіріспе

Вирустар туысы - Baculoviridae. Артроподтар, оның ішінде ең көп зерттелгендері - Lepidoptera (көбелектер), Hymenoptera (аралар) және Diptera (қос қанаттылар) табиғи жануарлар болып табылады. Қазіргі уақытта бұл туысқа 85 түр жатады, олар төрт туысқа бөлінген. Baculoviridae вирустары жәндіктерге жұғады, 600-дан астам жануар түрі жұқтырылғандығы сипатталған. Lepidoptera (көбелектер мен құштарлар) түрлерінің дамымаған (ларвалық) сатылары ең көп кездесетін жануарлар, бірақ бұл вирустар ара және масаларды да жұқтырады. Baculoviridae вирустары мәдени ортада сүтқоректілер жасушаларына енуге қабілетті болғамен, сүтқоректілердің немесе басқа омыртқалы жануарлардың жасушаларында көбейе алмайды. 1940 жылдардан бастап олар егістіктерде биопестицидтер ретінде кеңінен қолданылып, зерттелді. Baculoviridae вирустарының геномы 80-ден 180 kbp-ға дейін қос спиральді ДНК (dsDNA) құрамында болады.

Тарихи әсері

Бакуловирус туралы ең алғашқы мәліметтерді 16 ғасырдан бастап, жібек құрттарының дертіне шалдыққан "сарғу ауруы" туралы жазбаларда кездестіруге болады. 1940 жылдардан бастап бұл вирустар егістіктерде биопестицид ретінде кеңінен қолданылып, зерттелді. 1990 жылдардан бері олар жәндік жасушаларының культурасында күрделі эукариоттық ақуыздарды өндіруге қолданылуда (Sf21, High Five жасушаларына қараңыз). Бұл рекомбинантты ақуыздар зерттеулерде, сондай-ақ адам және ветеринариялық медицинада вакцина ретінде пайдаланылады (мысалы, тауықтарда H5N1 құс тұмауының алдын алуға қолданылатын ең көп таралған вакцина бакуловирус экспрессиялық векторында жасалған). Соңғы кезде бакуловирустардың тиімді промотордың көмегімен сүтқоректілердің жасушаларын трансдукциялайтыны анықталды.

Берілу мүмкіндігі

Вирус жәндіктердегідей адамдарға жұғуға қабілетсіз, себебі адамның асқазаны қышқылды болып келеді, ал NPV көбейіп өсу үшін сілтілі ас қорыту жүйесіне мұқтаж. Вирустың кристалдары адам жасушаларына енуі мүмкін, бірақ ауруға себеп болатын деңгейде көбейе алмайды.

Вирионның құрылымы

Бакуловирус – Autographa californica мультикапсидтік нуклеополиедровирусы (AcMNPV) – ең көп зерттелген түрі. Вирус бастапқыда люцерна бүлдіршінінен (лепидоптер) оқшауланды және 154 ашық оқу кадрлары бар 134 кбж геномды қамтиды. Басты капсидтік белок VP39, кейбір шағын белоктармен бірге, ДНК-ны p6.9 белгісімен қоршап тұратын нуклеокапсидті (21 нм х 260 нм) құрайды. BV өз қабығын жасуша мембранасынан алады және жүйелік инфекцияны тарату үшін gp64 гликопротеіні қажет. Бұл белок бүршікленген вирус бөлшегінің бір жағында пепломерлер деп аталатын құрылымдарды жасайды, бірақ ODV-де табылмайды (бірнеше басқа белоктар тек ODV түрімен байланысты болса да). Екі түрдің вирус қабығының липидтік құрамында да айырмашылықтар бар. BV қабығы фосфатидилсеринді құрайды, ал ODV фосфатидилхолин мен фосфатидилэтаноламин қамтиды. AcMNPV геномында нуклеокапсид құрастырудың маңызды элементі (NAE) анықталды. NAE ac83 генінің ішкі цис элементі болып табылады. Нуклеокапсид құрастыру ac83 белок өніміне тәуелді емес.

Үлкен конверттік гликопротеин gp64

Эволюция кезеңдерінде бакуловирустық қаптама гликопротеиндері өзгерістерге ұшырады. Ld130, Lymantria dispar (LdMNPV) бакуловирусының F ақуызы ретінде де белгілі, AcMNPV, Bombyx mori (BmNPV) және Orgyia pseudotsugata (OpMNPV) вирустарында гомологиялық емес ген алмасу арқылы gp64-пен алмастырылған, бірақ олар әлі де ld130 генін сақтайды. Бұл Ld130 ата-тектік қаптамалық бірігу ақуызы болып саналады. Gp64 – таяқша тәрізді вирионның бетінде полярлы орналасқан гомотримерлі мембраналық гликопротеин. Ол 512 аминқышқылынан (aa) тұрады, аспарагин қалдықтарында төрт гликозилдану орны бар және N-терминалды сигналдық тізбегі (20 aa), олигомеризациялық және бірігу домені, сондай-ақ C-терминалына жақын гидрофобтық трансмембраналық домені (7 aa) бар. Ол инфекция циклының ерте және кеш сатыларында өндіріледі, синтездің ең жоғары деңгейі инфекциядан кейін 24–26 сағатта байқалады. Молекулааралық цистеин байланыстары арқылы тримеризациялану, жасуша бетіне ақуыз тасымалы үшін маңызды қадам болып көрінеді, себебі синтезделген ақуыздың тек 33% ғана жасуша бетіне жетеді, ал мономерлік gp64 жасуша ішінде ыдырайды. Gp64 вирионның тиімді бүршікленуіне, инфекция циклы кезінде жасушадан жасушаға таралуына, сондай-ақ вирус кіруіне, яғни вирус тропизміне және эндосома арқылы жасушаға сіңуіне қажетті. gp64 қаптамалық ақуызының басты функциясы – pH-қа тәуелді қаптаманы эндосомамен біріктіру. Gp64 көптеген маңызды функцияларды атқарса да, gp64 жоқ бакуловирустар Ld130, Везикулярлы стоматит вирусының G ақуызы сияқты басқа вирус гликопротеиндерімен алмастырылуы мүмкін екендігі хабарланды. Мұндай алмастырулар функционалды вирус тудырады.

Қолданбалар

Бөжәк клеткаларында бакуловирус экспрессиясы рекомбинантты гликопротеиндер немесе мембраналық ақуыздарды өндірудің тиімді әдісі болып табылады. 1990 жылдардың басында Монсанто компаниясы рекомбинантты бакуловирустарды оңай және жылдам өндіруге мүмкіндік беретін жүйе әзірледі. Бакловирус өндіретін ақуыздар 2007 жылдан бері адам папилломавирусы инфекциясына қарсы вакцина ретінде қолданылып келеді, бұл жатыр мойнының қатерлі ісігіне қарсы табысты қорғаныс береді. Қазіргі уақытта бакуловирус өндіретін ақуыздар емдік қатерлі ісік вакциналары ретінде зерттеліп жатыр, олар сүтқоректілерден алынған ақуыздарға қарағанда бірнеше иммунологиялық артықшылықтарға ие. Lymantria dispar (көбінесе губкалы шыбын-шіркей деп аталады), орман ағаштарының қауіпті зиянкесі, губкалы шыбын-шіркей бакуловирусы (NPV) препараттарын қолдану арқылы сәтті бақылауға алынды. Ағаш құрттарының кейбір түрлері (Neodiprion sertifer, N. lecontei, N. pratti pratti және т.б.) оларға арналған NPV емдеуімен сәтті бақыланды. Heliothis туысына жататын жәндіктер – кем дегенде 30 азық-түлік және талшық беретін егіс дақылдарына шабуыл жасайтын космополиттік жәндіктер – Baculovirus heliothis қолдану арқылы бақылауға алынды. 1975 жылы АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі B. heliothis препараттарын тіркеді. NPV препараттары Trichoplusia (biotrol VTN брендімен) және мақта жапырақты құрт (biotrol VSE брендімен) сияқты зиянкестерге қарсы коммерциялық түрде де қолданылды.

Биологиялық қауіпсіздік

Бакловирустар сүтқоректілер мен өсімдіктер жасушаларында көбейе алмайды. Олардың жұқтыра алатын жануарлар қатары шектеулі, көбінесе жақын туысқан жәндік түрлерімен ғана шектеледі. Бакловирустар адамға зиян келтірмейтіндіктен, зерттеу мақсатында қолдануға қауіпсіз деп есептеледі. Олар биологиялық агент ретінде де қолданылады, мысалы, астықпен қоректенетін үнділік меалмоты сияқты зиянкес жәндіктерге қарсы. Дегенмен, биологиялық қауіпсіздік тұрғысынан бакуловирустар жәндіктер популяциясына зиянды, тіпті оларды құрта алатынын ескеру қажет, бұл туралы жоғарыда айтылды. Сондықтан, оларды қолдану кезінде, қоршаған ортаға таралуын бақылап, шектеулі жағдайларда пайдалану тиімді.

Таксономия

Бұл тұқымның аты латын тіліндегі "baculus" сөзінен шығарылған, ол "таяқ" деген мағынаны білдіреді. Тұқым төрт туысқа бөлінеді: Альфабакуловирус (қанатты көбелектерге тән нуклеополиедровирустар), Бетабакуловирус (қанатты көбелектерге тән грануловирустар), Гаммабакуловирус (қоңыз тәрізділерге тән нуклеополиедровирустар) және Дельтабакуловирус (екіқанаттыларға тән нуклеополиедровирустар).

Ядролық полиэдроз вирусы

Ядролық полигедроз вирусы (NPV) бір кезде Вирустардың таксономиясы жөніндегі халықаралық комитет Eubaculovirinae тұқымдасының бір субгенесі ретінде тізімделген, бірақ қазір бұл термин Baculoviridae тұқымдасының 35 түрін білдіреді, олардың көпшілігі альфабакуловирустар, сондай-ақ бір дельтабакуловирус және екі гаммабакуловирус. Вирустың атын алған полиэдрлі капсид – сыртқы ортада вирусты қорғайтын өте тұрақты ақуыз кристаллы. Ол көбелектер мен күбәләктердің сілкілі ішегінде еріп, вирус бөлшегін шығарып, дернәсілді жұқтырады. Осы вирус жұқтыратын жәндіктердің мысалы – күзгі торы құрт.

Эволюция

Бакуловирустар Nudiviridae вирустар тұқымдасынан пайда болған деп саналады.

Жалпы көздер

Вирустар, Дж. Огродник. Ричард Престон (1998). «Кобра оқиғасы».