Введение

Парвовирусы — это семейство животных вирусов, составляющих семейство Parvoviridae. Они имеют линейные геномы одноцепочечной ДНК (ssDNA), которые обычно содержат два гена, кодирующих белок-инициатор репликации, называемый NS1, и белок, из которого состоит вирусная капсида. Кодирующая часть генома фланкирована теломерами на каждом конце, которые формируют шпилечные петли, важные в процессе репликации. Вирионы парвовируса относительно малы по сравнению с большинством вирусов, их диаметр составляет 23–28 нанометров, и содержат геном, заключенный в икосаэдрическую капсиду с неровной поверхностью. Парвовирусы проникают в клетку-хозяина путем эндоцитоза, перемещаясь в ядро, где они ждут, пока клетка не войдет в стадию репликации. В этот момент геном высвобождается, и кодирующая часть реплицируется. Затем вирусная матричная РНК (мРНК) транскрибируется и транслируется, что приводит к инициации репликации NS1. Во время репликации шпильки многократно разворачиваются, реплицируются и вновь сворачиваются, изменяя направление репликации для продвижения вперед и назад вдоль генома в процессе, называемом репликацией с использованием разворачивающейся шпильки, который производит молекулу, содержащую многочисленные копии генома. Геномы потомства ssDNA вырезаются из этого конкатемера и упаковываются в капсиды. Зрелые вирионы покидают клетку путем экзоцитоза или лизиса. Считается, что парвовирусы произошли от вирусов с одноцепочечной ДНК, имеющих циркулярные геномы, образующие петлю, поскольку эти вирусы кодируют белок-инициатор репликации, связанный с NS1, и имеют аналогичный механизм репликации. Другая группа вирусов, называемая биднавирусами, предположительно произошла от парвовирусов. В семействе выделяют три подсемейства, 26 родов и 126 видов. Parvoviridae — единственное семейство в отряде Piccovirales, который, в свою очередь, является единственным отрядом в классе Quintoviricetes. Этот класс относится к типу Cossaviricota, который также включает папилломавирусы, полиомавирусы и биднавирусы. Разнообразные заболевания животных вызываются парвовирусами. В частности, парвовирус собак и парвовирус кошек вызывают тяжелые заболевания у собак и кошек соответственно. У свиней парвовирус свиней является основной причиной бесплодия. Человеческие парвовирусы обычно протекают менее тяжело; наиболее известны парвовирус B19, вызывающий различные заболевания, включая инфекционную эритему у детей, и человеческий бокавирус 1, являющийся частой причиной острых респираторных заболеваний, особенно у маленьких детей. В медицине рекомбинантные аденоассоциированные вирусы (AAV) стали важным вектором для доставки генов в ядро клетки во время генной терапии. Парвовирусы животных были впервые обнаружены в 1960-х годах, включая минорный вирус мышей, который часто используется для изучения репликации парвовируса. В этот период было обнаружено множество AAV, и исследования, проведенные с ними с течением времени, выявили их терапевтический потенциал. Первым патогенным человеческим парвовирусом, обнаруженным в 1974 году, был парвовирус B19, который в 1980-х годах был связан с различными заболеваниями. Парвовирусы впервые были классифицированы как род Parvovirus в 1971 году, но в 1975 году им был присвоен статус семейства. Они получили свое название от латинского слова parvum, означающего «маленький» или «крошечный», что отражает небольшой размер вирионов вируса.

Геном

Парвовирусы имеют линейные, одноцепочечные геномы ДНК (ssDNA) длиной около 4–6 килобаз (кб). Геном парвовируса обычно содержит два гена, называемые геном NS/rep и геном VP/cap. Ген NS кодирует неструктурный белок NS1, который является белком-инициатором репликации, а ген VP кодирует вирусный белок (VP), из которого состоит вирусная капсида. NS1 содержит домен эндонуклеазы суперсемейства HUH вблизи N-конца, обладающий как специфической связывающей, так и специфической никирующей активностью, и домен геликазы суперсемейства 3 (SF3) вблизи C-конца. Большинство парвовирусов содержат домен транскрипционной активации вблизи C-конца, который повышает уровень транскрипции с вирусных промоторов, а также альтернативные или перекрывающиеся открытые рамки считывания, кодирующие небольшое количество вспомогательных белков, участвующих в различных аспектах вирусного жизненного цикла. Кодирующая часть генома фланкирована на каждом конце терминальными последовательностями длиной около 116–550 нуклеотидов (nt), состоящими из неполных палиндромов, свернутых в структуры шпильковой петли. Эти шпильковые петли содержат большую часть цис-действующей информации, необходимой для репликации и упаковки ДНК, и действуют как шарниры во время репликации, изменяя направление репликации. При преобразовании генома в двухцепочечные формы формируются сайты инициации репликации, включающие последовательности внутри и рядом со шпильками.

Использование в медицине

Аденоассоциированные вирусы стали важным вектором для генной терапии, направленной на лечение генетических заболеваний, таких как заболевания, вызванные единичной мутацией. Рекомбинантный ААВ (rAAV) содержит вирусную капсиду, но лишен полного вирусного генома. Вместо этого, нуклеиновая кислота, обычно упаковываемая в капсиду, содержит промоторную область, ген интереса и терминаторную область, все заключенные в два инвертированных терминальных повтора, происходящих из вирусного генома. rAAV по сути является контейнером, способным проникать через клеточную мембрану и доставлять свой нуклеиновый груз в ядро.

История

Парвовирусы были обнаружены относительно поздно по сравнению с другими известными семействами вирусов, вероятно, из-за их малого размера. В конце 1950-х и 1960-х годов было обнаружено множество парвовирусов животных, включая вирус мышей «минутный», который впоследствии широко использовался для изучения репликации в виде «волосяной шпильки». В этот же период было обнаружено большое количество AAV, и исследования, проведенные с ними, привели к их первому применению в генной терапии в 1980-х годах. Со временем, благодаря усовершенствованиям в таких аспектах, как дизайн векторов, некоторые продукты генной терапии на основе AAV достигли клинической эффективности в 2008 году и были одобрены в последующие годы. B19 позднее был признан видом Международным комитетом по таксономии вирусов (ICTV) в 1985 году, и в течение 1980-х годов его все чаще связывали с различными заболеваниями. В 2019 году семейство было реорганизовано, отказавшись от «традиционного» разделения на вирусы позвоночных и беспозвоночных между подсемействами Densovirinae и Parvovirinae, и вместо этого подсемейства были разделены на основе филогенеза геликаз, что привело к созданию нового подсемейства Hamaparvovirinae. Название порядка Piccovirales происходит от итальянского слова «piccolo», означающего «маленький», и суффикса, используемого для названий порядков вирусов. Название класса Quintoviricetes происходит от галисийского слова «quinto», означающего «пятый», относящегося к пятой болезни (инфекционной эритеме), вызываемой парвовирусом B19, и суффикса «viricetes», используемого для названий классов вирусов.