Genetic variation in viruses of mutations in virus genes that code virus proteins
Антигенный дрейф – это вид генетической изменчивости вирусов, возникающий в результате накопления мутаций в генах вирусов, кодирующих поверхностные белки вируса, которые распознаются антителами организма. Это приводит к появлению нового штамма вирусных частиц, который не эффективно подавляется антителами, предотвращавшими инфекцию предыдущими штаммами. Это облегчает распространение измененного вируса среди частично иммунного населения. Антигенный дрейф наблюдается как у вирусов гриппа А, так и у вирусов гриппа В. (Возможна путаница с двумя очень похожими терминами – антигенным сдвигом и генетическим дрейфом. Антигенный сдвиг – это тесно связанный процесс; он относится к более резким изменениям в поверхностных белках вируса, когда генетический материал от двух или более вирусов смешивается. Генетический дрейф существенно отличается и гораздо шире применим; он относится к постепенному накоплению в любой последовательности ДНК случайных мутационных изменений, которые не нарушают функцию ДНК и, следовательно, не подвергаются естественному отбору.) Иммунная система распознает вирусы, когда антигены на поверхности вирусных частиц связываются с иммунными рецепторами, специфичными к этим антигенам. Эти рецепторы могут быть антителами в кровотоке или подобными белками на поверхности клеток иммунной системы. Это распознавание достаточно точное, подобно ключу, подходящему к замку. После инфекции или вакцинации организм производит большее количество этих вирус-специфичных иммунных рецепторов, которые предотвращают повторное заражение этим конкретным штаммом вируса; это называется приобретенным иммунитетом. Однако вирусные геномы постоянно мутируют, создавая новые формы этих антигенов. Если одна из этих новых форм антигена достаточно отличается от старой, она больше не будет связываться с антителами или рецепторами иммунных клеток, что позволит мутировавшему вирусу инфицировать людей, которые были иммунизированы к исходному штамму вируса из-за предыдущей инфекции или вакцинации. В 1940-х годах Морис Хильман открыл антигенный дрейф, который является наиболее распространенным способом изменения вирусов гриппа. Второй тип изменений – антигенный сдвиг, также открытый Хильманом.
Antigenic drift is a kind of genetic variation in viruses, arising from the accumulation of mutations in the virus genes that code for virus surface proteins that host antibodies recognize. This results in a new strain of virus particles that is not effectively inhibited by the antibodies that prevented infection by previous strains. This makes it easier for the changed virus to spread throughout a partially immune population. Antigenic drift occurs in both influenza A and influenza B viruses. (Confusion can arise with two very similar terms, antigenic shift and genetic drift. Antigenic shift is a closely related process; it refers to the more dramatic changes in the virus's surface proteins when the genetic material from two or more viruses mix together. Genetic drift is very different and much more broadly applicable; it refers to the gradual accumulation in any DNA sequence of random mutational changes that do not interfere with the DNA's function and thus that are not seen by natural selection.) The immune system recognizes viruses when antigens on the surfaces of virus particles bind to immune receptors that are specific for these antigens. These receptors can be antibodies in the bloodstream or similar proteins on the surfaces of immune system cells. This recognition is quite precise, like a key recognizing a lock. After an infection or after vaccination, the body produces many more of these virus specific immune receptors, which prevent re infection by this particular strain of the virus; this is called acquired immunity. However, viral genomes are constantly mutating, producing new forms of these antigens. If one of these new forms of an antigen is sufficiently different from the old antigen, it will no longer bind to the antibodies or immune cell receptors, allowing the mutant virus to infect people who were immune to the original strain of the virus because of prior infection or vaccination. In 1940s, Maurice Hilleman discovered antigenic drift, which is the most common way that influenza viruses change. A second type of change is antigenic shift, also discovered by Hilleman,
В вирусах гриппа
В вирусе гриппа двумя важными антигенами являются поверхностные белки – гемагглютинин и нейраминидаза. Гемагглютинин отвечает за прикрепление и проникновение в эпителиальные клетки хозяина, а нейраминидаза участвует в процессе высвобождения новых вирионов из клеток хозяина. Участки, распознаваемые иммунной системой хозяина на белках гемагглютинина и нейраминидазы, подвергаются постоянному селективному давлению. Антигенный дрейф позволяет уклоняться от этой иммунной защиты хозяина посредством небольших мутаций в генах гемагглютинина и нейраминидазы, которые делают белок нераспознаваемым для существующего иммунитета хозяина. Антигенный дрейф – это непрерывный процесс генетических и антигенных изменений среди штаммов гриппа. В человеческих популяциях иммунные (вакцинированные) люди оказывают селективное давление на одноточечные мутации в гене гемагглютинина, которые повышают авидность связывания с рецептором, в то время как неиммунные люди оказывают селективное давление на одноточечные мутации, которые снижают авидность связывания с рецептором. Для преодоления проблемы антигенного дрейфа необходимы вакцины, обеспечивающие широкую защиту от гетеровариантных штаммов сезонного, эпидемического и пандемического гриппа. Как и у всех РНК-вирусов, мутации в гриппе возникают часто, поскольку РНК-полимераза вируса не имеет механизма коррекции ошибок, что приводит к частоте ошибок от 1 до 8 замен на сайт в год во время репликации вирусного генома. Антигенный дрейф в прошлом приводил к более тяжелым, чем обычно, сезонам гриппа, например, вспышка варианта гриппа H3N2 A/Fujian/411/2002 в сезоне гриппа 2003–2004 годов. Все вирусы гриппа в той или иной степени подвержены антигенному дрейфу, но он наиболее выражен у вируса гриппа А. Антигенный дрейф не следует путать с антигенным сдвигом, который относится к пересортировке геномных сегментов вируса. Он также отличается от случайного генетического дрейфа, который является важным механизмом в популяционной генетике.
In the influenza virus, the two relevant antigens are the surface proteins, hemagglutinin and neuraminidase. The hemagglutinin is responsible for binding and entry into host epithelial cells while the neuraminidase is involved in the process of new virions budding out of host cells. Sites recognized on the hemagglutinin and neuraminidase proteins by host immune systems are under constant selective pressure. Antigenic drift allows for evasion of these host immune systems by small mutations in the hemagglutinin and neuraminidase genes that make the protein unrecognizable to pre existing host immunity. Antigenic drift is this continuous process of genetic and antigenic change among flu strains. In human populations, immune (vaccinated) individuals exert selective pressure for single point mutations in the hemagglutinin gene that increase receptor binding avidity, while naive individuals exert selective pressure for single point mutations that decrease receptor binding avidity. To meet the challenge of antigenic drift, vaccines that confer broad protection against heterovariant strains are needed against seasonal, epidemic and pandemic influenza. As in all RNA viruses, mutations in influenza occur frequently because the virus' RNA polymerase has no proofreading mechanism, resulting in an error rate between 1 and 8 substitutions per site per year during viral genome replication. Antigenic drift has been responsible for heavier than normal flu seasons in the past, like the outbreak of influenza H3N2 variant A/Fujian/411/2002 in the 2003–2004 flu season. All influenza viruses experience some form of antigenic drift, but it is most pronounced in the influenza A virus. Antigenic drift should not be confused with antigenic shift, which refers to reassortment of the virus' gene segments. As well, it is different from random genetic drift, which is an important mechanism in population genetics.