Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Вирустар туысы
Family of viruses
Парвовирустар – Parvoviridae тұқымдасына жататын жануарлар вирустарының туысы. Оларда сызықтық, бір тізбекті ДНК (ssDNA) геномдары болады, олар әдетте NS1 деп аталатын репликацияны бастаушы белокты және вирустық капсидті құрайтын белокты кодтайтын екі генді қамтиды. Геномның кодтау бөлігінің екі жағынан теломерлермен шектелген, олар репликация кезінде маңызды болатын шаштық тізбектер түрінде қалыптасады. Парвовирустың вириондары диаметрі 23–28 нанометр болатын, көптеген вирустарға қарағанда кішкентай, геном икосаэдрлі капсидке енген және беті тегіс емес. Парвовирустар эндоцитоз арқылы жасушаға еніп, ядроға жетеді, онда жасуша репликация кезеңіне енгенше күтеді. Осы кезде геном қабығы алынып, кодтау бөлігі көбейтіледі. Вирустық хабаршы РНК (мРНК) транскрипцияланып, аударылады, нәтижесінде NS1 репликацияны бастайды. Көбейту кезінде шаштық тізбектер бірнеше рет ашылып, көбейтіліп, қайта бүгіліп, геном бойынша алға-артқа жылжу үшін репликация бағытын өзгертеді, бұл шаштық тізбектің айналу репликациясы деп аталатын процесте геномның көптеген көшірмелерін қамтитын молекула құрайды. Ұрпақтың ssDNA геномдары осы конкатемерден бөлініп, капсидке жиналады. Жетілген вириондар жасушадан экзоцитоз немесе лизис арқылы шығады. Парвовирустар шеңберлі геномдары бар және NS1-ге ұқсас репликация бастаушы белокты кодтайтын ssDNA вирустарынан тараған деп саналады. Биднавирустар деп аталатын вирустардың тағы бір тобы парвовирустардан шыққан болуы мүмкін. Тұқымның ішінде үш кіші тұқым, 26 туыс және 126 түр анықталған. Parvoviridae – Piccovirales ордеріндегі жалғыз тұқым, ал бұл ордер Quintoviricetes класындағы жалғыз ордер. Бұл класс Cossaviricota тобына жатады, оған папилломавирустар, полиомавирустар және биднавирустар да кіреді. Жануарларда парвовирустар түрлі ауруларды тудырады. Атап айтқанда, иттің және мысықтың парвовирустары тиісінше иттің және мысықтың ауыр ауруларына себеп болады. Шошқаларда шошқа парвовирусы сүексіздіктің басты себебі болып табылады. Адам парвовирустары көбінесе аз ауыр, ең танымалдары – балаларда бесінші ауруды және басқа да ауруларды тудыратын B19 парвовирусы, сондай-ақ, әсіресе кішкентай балаларда тыныс алу жолдарының жедел ауруларының жиі себебі болатын адам бокавирусы 1. Медицинада рекомбинантты адено-ассоцияланған вирустар (AAV) гендік терапия кезінде гендерді жасуша ядросына жеткізу үшін маңызды вектор болып табылады. Жануарлар парвовирустары алғаш рет 1960 жылдары, оның ішінде парвовирус репликациясын зерттеу үшін жиі қолданылатын егешкінің микровирусы табылған. Осы кезеңде көптеген AAV-лар да ашылды және оларды зерттеу олардың медициналық құрал ретінде пайдалы екенін көрсетті. Адамның алғашқы патогендік парвовирусы B19 парвовирусы 1974 жылы табылды және 1980 жылдары түрлі аурулармен байланысты болды. Парвовирустар алғаш рет 1971 жылы парвовирус туысы ретінде жіктелді, бірақ 1975 жылы тұқымдық мәртебеге көтерілді. Олар латын тіліндегі parvum сөзінен, яғни «кішкентай» немесе «ұсақ» деген мағынаны білдіретін сөзден алған, вирустың вириондарының кішкентай өлшеміне байланысты.
Parvoviruses are a family of animal viruses that constitute the family Parvoviridae. They have linear, single stranded DNA (ssDNA) genomes that typically contain two genes encoding for a replication initiator protein, called NS1, and the protein the viral capsid is made of. The coding portion of the genome is flanked by telomeres at each end that form into hairpin loops that are important during replication. Parvovirus virions are small compared to most viruses, at 23–28 nanometers in diameter, and contain the genome enclosed in an icosahedral capsid that has a rugged surface. Parvoviruses enter a host cell by endocytosis, travelling to the nucleus where they wait until the cell enters its replication stage. At that point, the genome is uncoated and the coding portion is replicated. Viral messenger RNA (mRNA) is then transcribed and translated, resulting in NS1 initiating replication. During replication, the hairpins repeatedly unfold, are replicated, and refold to change the direction of replication to progress back and forth along the genome in a process called rolling hairpin replication that produces a molecule containing numerous copies of the genome. Progeny ssDNA genomes are excised from this concatemer and packaged into capsids. Mature virions leave the cell by exocytosis or lysis. Parvoviruses are believed to be descended from ssDNA viruses that have circular genomes that form a loop because these viruses encode a replication initiator protein that is related to NS1 and have a similar replication mechanism. Another group of viruses called bidnaviruses appear to be descended from parvoviruses. Within the family, three subfamilies, 26 genera, and 126 species are recognized. Parvoviridae is the sole family in the order Piccovirales, which is the sole order in the class Quintoviricetes. This class is assigned to the phylum Cossaviricota, which also includes papillomaviruses, polyomaviruses, and bidnaviruses. A variety of diseases in animals are caused by parvoviruses. Notably, the canine parvovirus and feline parvovirus cause severe disease in dogs and cats, respectively. In pigs, the porcine parvovirus is a major cause of infertility. Human parvoviruses are less severe, the two most notable being parvovirus B19, which causes a variety of illnesses including fifth disease in children, and human bocavirus 1, which is a common cause of acute respiratory tract illness, especially in young children. In medicine, recombinant adeno associated viruses (AAV) have become an important vector for delivering genes to the cell nucleus during gene therapy. Animal parvoviruses were first discovered in the 1960s, including minute virus of mice, which is frequently used to study parvovirus replication. Many AAVs were also discovered during this time period and research on them over time has revealed their benefit as a form of medicine. The first pathogenic human parvovirus to be discovered was parvovirus B19 in 1974, which became associated with various diseases throughout the 1980s. Parvoviruses were first classified as the genus Parvovirus in 1971 but were elevated to family status in 1975. They take their name from the Latin word parvum, meaning 'small' or 'tiny', referring to the small size of the virus's virions.
Геном
Парвовирустарда ұзындығы шамамен 4–6 килобаза (кб) болатын сызықтық, бір тізбекті ДНК (ssDNA) геномдары бар. Парвовирустың геномында әдетте NS/rep гені және VP/cap гені деп аталатын екі ген кездеседі. NS гені репликацияны бастайтын құрылымдық емес (NS) ақуыз NS1-ді кодтайды, ал VP гені вирустық капсид құралатын вирустық ақуызды (VP) кодтайды. NS1 протеинінің N ұшына жақын HUH суперотбасы эндонуклеаза домені орналасқан, ол белгілі бір жерге байланысу және белгілі бір жерде кесу белсенділігін қамтиды, ал C ұшына қарай суперотбасы 3 (SF3) геликаза домені орналасқан. Көптеген парвовирустарда C-терминалға жақын транскрипциялық белсендіру домені болады, ол вирустық промоторлардан транскрипцияны күшейтеді, сондай-ақ вирустық өмірлік циклдің әртүрлі аспектілеріне қатысатын аз ғана көмекші ақуыздарды кодтайтын балама немесе үсті-үстіне жатқан ашық оқу кадрларын қамтиды. Геномның кодтау бөлігі екі шетінде де шамамен 116–550 нуклеотид (nt) ұзындығындағы терминалдық тізбектермен шектелген, олар шаштық цикл құрылымына жиырылған толық емес палиндромдардан тұрады. Бұл шаштық тіректер ДНК репликациясы мен қаптамасы үшін қажетті цис-әрекетті ақпараттың көп бөлігін қамтиды және репликация кезінде репликация бағытын өзгерту үшін тіреу ретінде әрекет етеді. Геном қос тізбекті формаға айналғанда, репликация басталу орындары шаштық тізбектерде және олармен іргелес жатқан тізбектерде пайда болады.
Parvoviruses have linear, single stranded DNA (ssDNA) genomes that are about 4–6 kilobases (kb) in length. The parvovirus genome typically contains two genes, termed the NS/rep gene and the VP/cap gene. The NS gene encodes the non structural (NS) protein NS1, which is the replication initiator protein, and the VP gene encodes the viral protein (VP) that the viral capsid is made of. NS1 contains an HUH superfamily endonuclease domain near its N terminus, containing both site specific binding activity and site specific nicking activity, and a superfamily 3 (SF3) helicase domain toward the C terminus. Most parvoviruses contain a transcriptional activation domain near the C terminus that upregulates transcription from viral promoters as well as alternate or overlapping open reading frames that encode a small number of supporting proteins involved in different aspects of the viral life cycle. The coding portion of the genome is flanked at each end by terminal sequences about 116–550 nucleotides (nt) in length that consist of imperfect palindromes folded into hairpin loop structures. These hairpin loops contain most of the cis acting information required for DNA replication and packaging and act as hinges during replication to change the direction of replication. When the genome is converted to double stranded forms, replication origin sites are created involving sequences in and adjacent to the hairpins.
Медициналық қолдану
Адено-ассоциялы вирустар генетикалық ауруларды, мысалы, жалғыз мутациядан туындайтын ауруларды емдеуге арналған гендік терапияның маңызды векторына айналды. Рекомбинантты ААВ (rAAV) вирустық капсидті қамтиды, бірақ толық вирустық геномнан құралмайды. Оның орнына, капсидке қапталған нуклеин қышқылында промотор аймағы, қызығушылық тудыратын ген және терминатор аймағы бар, бәрі де вирустық геномнан алынған екі инверттік терминалдық қайталамалардың ішінде орналасқан. rAAV жасуша мембранасын кесіп өтіп, нуклеин қышқылының жүгін ядроға жеткізе алатын контейнер ретінде әрекет етеді.
Adeno associated viruses have become an important vector for gene therapy aimed at treating genetic diseases, such as those caused by a single mutation. The recombinant AAV (rAAV) contains a viral capsid but lacks a complete viral genome. Instead, the typical nucleic acid packaged into the capsid contains a promoter region, the gene of interest, and a terminator region, all contained within two inverted terminal repeats derived from the viral genome. rAAV essentially acts as a container that can traverse the cell membrane and deliver its nucleic acid cargo to the nucleus.
Тарих
Парвовирустар басқа белгілі вирус тұқымдастықтарымен салыстырғанда салыстырмалы түрде кеш ашылды, мүмкін олардың кішкентай өлшемдері себепті. 1950-1960 жылдары түрлі жануар парвовирустары табылды, соның ішінде егешкінің кішкентай вирусы, ол кейіннен дөңгелек шашты көбейтуді зерттеуде кеңінен қолданылды. Осы кезеңде көптеген ААВ-лар да ашылды және оларға жасалған зерттеулер 1980 жылдары гендік терапияда алғаш рет қолданылуына әкелді. Уақыт өте келе, векторлық дизайн сияқты жақсартулар 2008 жылы клиникалық тиімділікке жеткен және келесі жылдары бекітілген кейбір ААВ гендік терапия өнімдеріне жол ашты. B19 кейіннен 1985 жылы Вирустардың Халықаралық таксономия комитеті (ICTV) тарапынан түр ретінде танылды, ал 1980-жылдар бойы ол әртүрлі аурулармен байланысты болды. 2019 жылы тұқымдастық қайта ұйымдастырылды, бұл "дәстүрлі" омыртқасыз-омыртқалы айырмашылығынан бас тартып, геликаза филогенезіне негізделген кішітұқымдастықтарды бөліп көрсетуге және жаңа кішітұқымдастық – Хамапарвовиринаның құрылуына әкелді. Piccovirales атауының бірінші бөлігі итальян тілінен алынған "piccolo" сөзінен, яғни "кішкентай" деген мағынаны білдіреді, ал екінші бөлігі – вирус тәртіптері үшін қолданылатын жұрнақ. Quintoviricetes класы өз атауының бірінші бөлігін галисия тіліндегі "quinto" сөзінен алады, бұл "бесінші" дегенді білдіреді, бұл parvovirus B19 қоздыратын бесінші ауруға (erythema infectiosum) сілтеме жасайды, ал "viricetes" – вирус кластары үшін қолданылатын жұрнақ.
Parvoviruses were discovered relatively late in comparison to other prominent virus families, potentially due to their small size. In the late 1950s and 1960s, a variety of animal parvoviruses were discovered, including minute virus of mice, which has since been used extensively to study rolling hairpin replication. Many AAVs were also discovered during this time period and research on them led to their first usage in gene therapy in the 1980s. Over time, improvements in aspects such as vector design led to certain AAV gene therapy products reaching clinical efficacy in 2008 and being approved in the following years. B19 was later recognized as a species by the International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) in 1985, and throughout the 1980s it increasingly became associated with various diseases. The family was reorganized in 2019, departing from the "traditional" invertebrate vertebrate distinction between Densovirinae and Parvovirinae and instead distinguishing the subfamilies based on helicase phylogeny, leading to the establishment of a new subfamily, Hamaparvovirinae. The order Piccovirales takes the first part of its name from the Italian word piccolo, meaning small, and the second part is the suffix used for virus orders. The class Quintoviricetes takes the first part of its name from the Galician word quinto, meaning fifth, referring to fifth disease (erythema infectiosum) caused by parvovirus B19, and viricetes, the suffix used for virus classes.