Пенистый ретровирус человека: характеристика и происхождение

Введение

Ретровирус, относящийся к подсемейству Spumavirinae.

Вирус пены человека (ВПЧ) — это ретровирус рода Spumavirus. Спомавирусы сложны и значительно отличаются от других шести родов ретровирусов по ряду признаков. Пенообразные вирусы получили свое название из-за характерного «пенного» вида цитопатического эффекта (CPE), вызываемого в клетках. Инфицирование вирусом пены человека происходит только при зоонозной инфекции.

Открытие

Впервые вирус пены (FV) был описан в 1954 году. Он был обнаружен как контаминант в первичных культурах почек обезьян. Первый выделенный вирусный агент был получен в 1955 году. Вскоре после этого он был изолирован от широкого спектра обезьян Нового и Старого Света, кошек и коров. Лишь спустя несколько лет в картину вошли люди. В 1971 году вирусный агент с характеристиками, сходными с FV, был выделен из лимфобластоидных клеток, полученных из назофарингеальной карциномы (NPC) у кенийского пациента. Агент был назван человеческим FV из-за его происхождения и обозначен как SFVcpz(hu) – прототипичный лабораторный штамм. Обозначение SFV отражает его сходство с вирусом пены обезьян (SFV). Вскоре после этого группа исследователей пришла к выводу, что это отдельный тип FV, наиболее близкий к типам SFV 6 и 7, оба из которых были выделены у шимпанзе. Однако в другом отчете другая группа исследователей утверждала, что SFVcpz(hu) не является отдельным типом FV, а скорее вариантом штамма FV шимпанзе. Этот спор был разрешен в 1994 году, когда вирус был клонирован и секвенирован. Секвенирование показало, что между SFV и вирусом, выделенным у кенийского пациента, наблюдается 86–95% идентичности аминокислот. Кроме того, филогенетический анализ показал, что pol-области двух геномов разделяют 89–92% общих нуклеотидов, а 95–97% аминокислот идентичны между человеческим вирусом и различными штаммами SFV. Эти результаты указывают на то, что SFVcpz(hu), вероятно, является вариантом SFV, а не уникальным изолятом. Геном кодирует обычные ретровирусные гены pol, gag и env, а также два дополнительных гена – tas или bel 1 и bet. Роль гена bet не совсем ясна; исследования показали, что он не является необходимым для репликации вируса в культуре клеток. Недавно был описан новый механизм, при котором вспомогательный белок Bet вируса пены (в отличие от Vif ВИЧ-1) нарушает цитоплазменную растворимость APOBEC3G. Ген tas, однако, необходим для репликации. Он кодирует белок, который функционирует как трансактиватор промотора длинного терминального повтора (LTR). FV имеет второй промотор – внутренний промотор (IP), расположенный в гене env. IP управляет экспрессией генов tas и bet. IP также уникален тем, что вирус способен транскрибировать мРНК с его помощью; обычно сложные ретровирусы экспрессируют транскрипты исключительно из LTR. Структурные гены FV – еще одна его отличительная особенность. Белок Gag неэффективно расщепляется до зрелого вируса, что обуславливает его незрелую морфологию. Прекурсорный белок Pol расщепляется лишь частично; домен интегразы удаляется вирусной протеазой. Как и в других ретровирусах, белок Env расщепляется на поверхностные и трансмембранные домены, но белок Env FV также содержит сигнал удержания в эндоплазматической сети, что является одной из причин, по которой вирус почкуется из эндоплазматической сети. Еще одна область различий между FV и другими ретровирусами – возможность рециркуляции капсида после проникновения вируса в клетку.

The first description of foamy virus (FV) was in 1954. It was found as a contaminant in primary monkey kidney cultures. The first isolate of the “foamy viral agent” was in 1955. Not too long after this, it was isolated from a wide variety of New and Old World monkeys, cats, and cows. It was not until several years later that humans entered the scene. In 1971, a viral agent with FV like characteristics was isolated from lymphoblastoid cells released from a human nasopharyngeal carcinoma (NPC) from a Kenyan patient. The agent was termed a human FV because of its origin, and named SFVcpz(hu) as the prototypic laboratory strain. The SFV came from its similarity to simian foamy virus (SFV). Not long after this, a group of researchers concluded that it was a distinct type of FV and most closely related to SFV types 6 and 7, both of which were isolated from chimpanzees. In another report, however, a different group of researchers claimed that SFVcpz(hu) was not a distinct type of FV but rather a variant strain of chimpanzee FV. The debate came to an end in 1994 when the virus was cloned and sequenced. The sequencing showed that there are 86–95% identical amino acids between the SFV and the one isolated from the Kenyan patient. In addition, phylogenetic analysis showed that the pol regions of the two genomes shared 89–92% of their nucleotides and 95–97% of the amino acids are identical between the human virus and various SFV strains. These results indicated that SFVcpz(hu) is likely a variant of SFV and not a unique isolate. The genome encodes the usual retroviral genes pol, gag, and env as well as two additional genes tas or bel 1 and bet. The role for bet is not quite clear, research has shown that it is dispensable for replication of the virus in tissue culture. Recently, a novel mechanism was reported where foamy virus accessory protein Bet (unlike HIV 1 Vif) impaired the cytoplasmic solubility of APOBEC3G. The tas gene, however, is required for replication. It encodes a protein that functions in transactivating the long terminal repeat (LTR) promoter. FV has a second promoter, the internal promoter (IP) which is located in the env gene. The IP drives expression of the tas and bet genes. The IP is also unique in that the virus has the capacity to transcribe mRNAs from it; usually the complex retroviruses exclusively express transcripts from the LTR. The structural genes of FV are another one of its unique features. The Gag protein is not efficiently cleaved into the mature virus which lends to the immature morphology. The Pol precursor protein is only partially cleaved; the integrase domain is removed by viral protease. As in other retroviruses, the Env protein is cleaved into surface and transmembrane domains but the FV Env protein also contains an endoplasmic reticulum retention signal which is part of why the virus buds from the endoplasmic reticulum. Another area of difference between FV and other retroviruses is the possibility of recycling the core once the virus is in the cell.

Последствия

Если HFV действительно не является патогенным для человека и представляет собой ретровирус, то он является идеальным вектором для генной терапии. Другая важная особенность вируса заключается в независимом синтезе белков Gag, Pol и Env; это важно, поскольку позволяет обеспечить каждый белок в транс с помощью трех различных плазмид для создания стабильной упаковочной клеточной линии. Это потенциально может снизить необходимость в репликационно-компетентном вирусном помощнике. К другим преимуществам относится отсутствие зарегистрированных случаев передачи от человека к человеку, более безопасный спектр инсерционного мутагенеза по сравнению с другими ретровирусами, а также возможность создания вектора, экспрессирующего чужеродные гены под контролем обоих промоторов, благодаря наличию двух промоторов в геноме. Недостатком HFV как вектора генной терапии является то, что, поскольку он почкуется из внутриклеточной мембраны (мембраны эндоплазматического ретикулума), это приводит к низким внеклеточным титрам вирусного вектора.