معلومة

15.3.1.1.1: فيروسات الهربس - علم الأحياء

15.3.1.1.1: فيروسات الهربس - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

انتقل إلى محتويات القسم

تسبب فيروسات الهربس مجموعة واسعة من العدوى الكامنة والمتكررة بما في ذلك الهربس الفموي والتناسلي والفيروس المضخم للخلايا وجدري الماء.

أهداف التعلم

  • تعرف على سمات فيروسات الهربس

النقاط الرئيسية

  • Herpesviridae هي فصيلة كبيرة من فيروسات الحمض النووي التي تسبب الأمراض للحيوانات ، بما في ذلك البشر.
  • يتكون هيكل فيروسات الهربس من جينوم خطي كبير نسبيًا مزدوج الشريطة مغطى بقفص بروتين عشري الوجوه يسمى القفيصة ، وهو ملفوف في طبقة دهنية ثنائية تسمى المغلف.
  • تشمل فيروسات الهربس البارزة فيروسات الهربس البسيط 1 و 2 ، وفيروس الحماق النطاقي (العامل المسبب للقوباء المنطقية وجدري الماء) ، والفيروس المضخم للخلايا ، وفيروس ساركوما كابوسي.
  • لا توجد طريقة لاستئصال فيروس الهربس من الجسم ، لكن الأدوية المضادة للفيروسات ، مثل الأسيكلوفير ، يمكن أن تقلل من وتيرة انتشار المرض ومدته وشدته.

الشروط الاساسية

  • tegument: غطاء طبيعي للجسم أو عضو من أعضاء الجسم.
  • قفيصة: الغلاف البروتيني الخارجي للفيروس.
  • فيريون: جسيم فردي من الفيروس (المكافئ الفيروسي للخلية).

الهربس هي عائلة كبيرة من فيروسات الحمض النووي التي تسبب الأمراض للحيوانات ، بما في ذلك البشر. يُعرف أفراد هذه العائلة أيضًا باسم فيروسات الهربس. اسم العائلة مشتق من الكلمة اليونانية هيربين ("الزحف") ، في إشارة إلى العدوى الكامنة المتكررة النموذجية لهذه المجموعة من الفيروسات.

تشترك فيروسات الهربس الحيوانية في بعض الخصائص المشتركة. يتكون هيكل هذه الفيروسات من جينوم خطي كبير نسبيًا مزدوج الشريطة مغطى بقفص بروتين عشري الوجوه يسمى القفيصة ، وهو ملفوف في طبقة دهنية ثنائية تسمى المغلف. يتم ربط الظرف بالصفيحة بواسطة شريط لاصق. يُعرف هذا الجسيم الكامل بالفيريون. يحتوي كل من HSV-1 و HSV-2 على 74 جينًا على الأقل داخل الجينوم الخاص بهما ، على الرغم من أن التكهنات حول ازدحام الجينات تسمح بما يصل إلى 84 جينًا فريدًا لترميز البروتين من خلال 94 إطارًا مفترضًا لقراءة القلم. تقوم هذه الجينات بتشفير مجموعة متنوعة من البروتينات المشاركة في تكوين قفيصة الفيروس ومغلفه ، بالإضافة إلى التحكم في تكاثر الفيروس وإصابته.

أنواع فيروسات الهربس

هناك تسعة فيروسات مختلفة للهربس تسبب المرض للإنسان:

  • HHV ‑ 1 فيروس الهربس البسيط -1 (HSV-1)
  • فيروس HHV-2 Herpes simplex-2 (HSV-2)
  • HHV-3 فيروس الحماق النطاقي (VZV)
  • فيروس HHV-4 Epstein-Barr (EBV)
  • HHV-5 الفيروس المضخم للخلايا (CMV)
  • HHV-6A / B Roseolovirus ، فيروس الهربس اللمفاوي
  • HHV-7 النخالية الوردية
  • HHV-8 Kaposi المرتبط بساركوما الهربس

من الأمور ذات الأهمية الخاصة ، HSV-1 و HSV-2 ، اللذان يسببان الهربس الفموي و / أو التناسلي ، و HSV-3 الذي يسبب جدري الماء والقوباء المنطقية ، و HHV-5 الذي يسبب أعراضًا تشبه عدد كريات الدم البيضاء ، و HHV-8 الذي يسبب ساركوما كابوزي ، وهو سرطان في الظهارة اللمفاوية.

تحدث العدوى من خلال الاتصال الوثيق مع شخص مصاب. تبدأ العدوى عندما يتلامس الجسيم الفيروسي مع الخلية المستهدفة الخاصة بفيروس الهربس الفردي. ترتبط البروتينات السكرية الفيروسية بجزيئات مستقبلات سطح الخلية على سطح الخلية ، يليها استيعاب الفيروس وتفكيكه. ثم ينتقل الحمض النووي الفيروسي إلى نواة الخلية حيث يحدث تكاثر الحمض النووي الفيروسي ونسخ الجينات الفيروسية.

أثناء العدوى المصحوبة بأعراض ، تقوم الخلايا المصابة بنسخ الجينات الفيروسية التحليلية. في بعض الخلايا المضيفة ، تم تسمية عدد صغير من الجينات الفيروسية النصوص المرتبطة بوقت الاستجابة تتراكم بدلا من ذلك. بهذه الطريقة ، يمكن للفيروس أن يستمر في الخلية (وبالتالي المضيف) إلى أجل غير مسمى. في حين أن العدوى الأولية غالبًا ما تكون مصحوبة بفترة محدودة ذاتيًا من المرض السريري ، فإن الكمون طويل الأمد يكون خاليًا من الأعراض.

إعادة تنشيط الفيروسات الكامنة

وقد تسبب هذا في عدد من الأمراض (مثل القوباء المنطقية والنخالية الوردية). بعد التنشيط ، نسخ انتقالات الجينات الفيروسية من النصوص المرتبطة بالزمن إلى جينات متعددة ؛ هذه تؤدي إلى تحسين النسخ المتماثل وإنتاج الفيروسات. في كثير من الأحيان ، يؤدي التنشيط التحليلي إلى موت الخلايا. من الناحية السريرية ، غالبًا ما يكون التنشيط اللاصق مصحوبًا بظهور أعراض غير محددة مثل الحمى المنخفضة الدرجة ، والصداع ، والتهاب الحلق ، والتوعك ، والطفح الجلدي ، بالإضافة إلى العلامات السريرية مثل الغدد الليمفاوية المنتفخة أو الرقيقة ، ونتائج مناعية مثل انخفاض المستويات. من الخلايا القاتلة الطبيعية.

لا توجد طريقة لاستئصال فيروس الهربس من الجسم إلا الأدوية المضادة للفيروسات مثل الأسيكلوفير، يمكن أن تقلل من تواتر ومدة وشدة الفاشيات. المسكنات مثل ايبوبروفين و أسيتامينوفين يمكن أن تقلل الألم والحمى. علاجات التخدير الموضعي مثل بريلوكائين ، ليدوكائين ، بنزوكائين أو تتراكائين يمكن أيضًا أن يخفف الحكة والألم.


15.3.1.1.1: فيروسات الهربس - علم الأحياء

  • جوهر. يتكون اللب من جزيء خطي واحد من dsDNA على شكل طارة.
  • كابسيد. يحيط بالنواة قفيصة إيكوساهدرا بقطر 100 نانومتر مكونة من 162 كبسولة.
  • تيغومينت. بين القفيصة والمغلف توجد ميزة غير متبلورة ، وأحيانًا غير متناظرة ، تسمى التيجومينت. يتكون من إنزيمات فيروسية ، بعضها ضروري للسيطرة على العمليات الكيميائية للخلية وتخريبها لإنتاج الفيروس ، بعضها يدافع ضد الاستجابات الفورية للخلية المضيفة ، والبعض الآخر الذي لم يتم فهم وظيفته بعد.
  • مغلف. الغلاف هو الطبقة الخارجية للفيريون ويتكون من غشاء مضيف متغير وعشرات البروتينات السكرية الفيروسية الفريدة. تظهر في الصور المجهرية الإلكترونية على شكل مسامير قصيرة مدمجة في الظرف.

توصف الجينات بأنها إما أساسية أو يمكن الاستغناء عنها للنمو في زراعة الخلايا. تنظم الجينات الأساسية النسخ وهي ضرورية لبناء الفيريون. تعمل الجينات التي يمكن الاستغناء عنها في معظمها على تعزيز البيئة الخلوية لإنتاج الفيروس ، والدفاع عن الفيروس من جهاز المناعة المضيف وتعزيز انتشار الخلية إلى الخلية. إن الأعداد الكبيرة من الجينات التي يمكن الاستغناء عنها مطلوبة في الواقع لعدوى منتجة في الجسم الحي. فقط في البيئة المقيدة لمزارع الخلايا المختبرية يمكن الاستغناء عنها.

تحتوي جميع جينومات فيروس الهربس على محطات طويلة تتكرر بشكل مباشر ومقلوب. هناك ستة ترتيبات تكرارية نهائية ، ويعتبر فهم كيفية عمل هذه التكرارات في النجاح الفيروسي جزءًا مثيرًا للاهتمام من البحث الحالي.


أسئلة وأجوبة حول EEHV

ماذا نعرف عن فيروسات هربس الفيل؟

حتى الآن ، حدد العلماء 14 فيروسًا مختلفًا وراثيًا من هربس الفيل (EEHV) ، ومعظمها معروف بتسببه في الإصابة بمرض نزفي. إن الفيروسات الموجودة في الأفيال التي تظهر عليها أعراض في حدائق الحيوان المختلفة والمؤسسات الأخرى متمايزة وراثيًا ، مما يعني أنها ليست جميعها من نفس السلالة التي تنتقل عن طريق عمليات نقل الأفيال بين حدائق الحيوان وفيما بينها. السبب الأكثر شيوعًا لحالات EEHV الحادة ووفيات الأفيال هو سلالة EEHV 1A.

تنتشر فيروسات الهربس في جميع أنواع الفقاريات ، بما في ذلك البشر. في حين أن فيروسات الهربس عادة ما تكون خاصة بالأنواع ، إلا أنها يمكن أن تؤثر على الأنواع وثيقة الصلة. (لا تشكل EEHV خطراً على صحة البشر ، على الرغم من أن البشر يستضيفون سلالاتهم الخاصة من فيروسات الهربس). تشترك جميع فيروسات الهربس في بعض الميزات المشتركة. بمجرد دخول الفيروس إلى مضيف ، يمكن أن يدخل مرحلة كامنة (خفية) بعد التسبب في أعراض خفيفة فقط أو عدم ظهور علامات المرض على الإطلاق. لا يعرف العلماء حتى الآن مكان وجود EEHV في الجسم خلال المرحلة الكامنة.

لأسباب غير معروفة ، يمكن أن يخرج فيروس هربس الفيل من الكمون وينتشر في جميع أنحاء مجرى الدم ، مما يسبب المرض. هذه هي المرة الوحيدة التي يمكن فيها اكتشاف فيروس الهربس بسهولة في عينات الدم. الاختبارات الموثوقة غير متوفرة حتى الآن للكشف عن العدوى الكامنة. معظم الأفيال قادرة على محاربة الفيروس والبقاء على قيد الحياة عندما يخرج من الكمون. تبدو العجول أكثر عرضة للإصابة بمرض EEHV بعد الفطام ، في وقت لا تكون فيه محمية بالأجسام المضادة لأمها.


HVint: إستراتيجية لتحديد التفاعلات الجديدة للبروتين والبروتين في فيروس الهربس البسيط من النوع 1

تعتبر فيروسات الهربس البشرية من مسببات الأمراض البشرية المنتشرة ولها تأثير ملحوظ على الصحة العامة في جميع أنحاء العالم. على الرغم من عقود مكثفة من البحث ، فإن التفاصيل الجزيئية في العديد من جوانب وظيفتها لا تزال بحاجة إلى وصف كامل. لكشف تفاصيل كيفية عمل هذه الفيروسات ، يعد الفهم الشامل للعلاقات بين المكونات المعنية أمرًا أساسيًا. هنا ، نقدم HVint ، مورد تفاعل داخل الفيروسات بروتين بروتين جديد لفيروس الهربس البسيط من النوع 1 (HSV-1) يدمج البيانات من خمسة مصادر خارجية. لتقييم كل تفاعل ، استخدمنا مخطط تسجيل يأخذ في الاعتبار جوانب مثل نوع طريقة الكشف وعدد خطوط الأدلة. تمت زيادة تغطية التفاعل الأولي باستخدام المعلومات التطورية ، عن طريق استيراد التفاعلات المبلغ عنها لفيروسات الهربس البشرية الأخرى. تشكل هذه التفاعلات الأخيرة ، بالتالي ، تنبؤات حسابية للتفاعلات الجديدة المحتملة في HSV-1. تم إجراء تحليل تجريبي مستقل لتأكيد مجموعة فرعية من تفاعلاتنا المتوقعة. تغطي هذه المجموعة الفرعية البروتينات التي تساهم في الخروج النووي وأحداث الغلاف الأولية ، بما في ذلك VP26 و pUL31 و pUL40 و pUL32 و pUL21 المتميزان مؤخرًا. تدعم النتائج التي توصلنا إليها الحديث المتبادل المنسق بين VP26 والبروتينات مثل pUL31 و pUS9 ومجمع CSVC ، مما يساهم في تطوير نموذج يصف الخروج النووي ومسارات الغلاف الأولية لقفيصة HSV-1 المركبة حديثًا. تتوافق النتائج أيضًا مع النتائج الحديثة حول تورط pUL32 في نضوج القفيصة وأحداث التنغيم المبكر. علاوة على ذلك ، فإنهم يفتحون الباب أمام فرضيات جديدة حول المنظمين الخاصين بالفيروس في النقل المعتمد على pUS9. لجعل هذا المستودع من التفاعلات في متناول المجتمع العلمي ، قمنا أيضًا بتطوير واجهة ويب تفاعلية وسهلة الاستخدام. يوضح نهجنا قوة التنبؤات الحسابية للمساعدة في تصميم التجارب المستهدفة لاكتشاف تفاعلات بروتينية-بروتينية جديدة.

© 2016 من قبل الجمعية الأمريكية للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية ، وشركة.


SV40 والفيروسة التورامية

من المحتمل أن تكون فيروسات أورام الحمض النووي التي تمت دراستها أفضل من وجهة نظر البيولوجيا الجزيئية فيروس القرد 40 (SV40) و التورامي. على الرغم من أن أياً من هذه الفيروسات لا يرتبط بسرطان الإنسان ، إلا أنها كانت ذات أهمية حاسمة كنماذج لفهم الأساس الجزيئي لتحول الخلايا. تنبع فائدة هذه الفيروسات في أبحاث السرطان من توافر مقايسات زراعة الخلايا الجيدة لكل من تكرار الفيروس وتحويله ، وكذلك من الحجم الصغير لجينوماتها (حوالي 5 كيلوبايت).

لا يحفز SV40 والفيروس التورامي الأورام أو يحولان خلايا الأنواع المضيفة الطبيعية & # x02014 القرود والفئران ، على التوالي. في خلايا مضيفها الطبيعي (الخلايا المتساهلة) ، تؤدي العدوى إلى تكاثر الفيروس ، وتحلل الخلايا ، وإطلاق جزيئات الفيروس (الشكل 15.13). بما أن الخلية المتساهلة تُقتل نتيجة لتكاثر الفيروس ، فلا يمكن أن تتحول. ومع ذلك ، يتم الكشف عن إمكانات التحويل لهذه الفيروسات من خلال إصابة الخلايا غير الناقلة ، والتي يتم فيها منع تكاثر الفيروس. في هذه الحالة ، يندمج الجينوم الفيروسي أحيانًا في الحمض النووي الخلوي ، ويؤدي التعبير عن جينات فيروسية معينة إلى تحول الخلية المصابة.

الشكل 15.13

النسخ المتماثل والتحويل SV40. ينتج عن إصابة الخلية المتساهلة تكاثر الفيروس ، وتحلل الخلية ، وإطلاق جزيئات الفيروس من ذرية. في الخلية غير الناظمة ، يتم حظر تكاثر الفيروس ، مما يسمح لبعض الخلايا بالتحول بشكل دائم. (أكثر. )

تم التعرف على جينات SV40 والفيروسات التورامية التي تؤدي إلى تحول الخلايا من خلال التحليلات الجزيئية التفصيلية. تم تسلسل الجينومات الفيروسية و mRNAs بالكامل ، وتم عزل المسوخات الفيروسية غير القادرة على إحداث التحول ، وتم تحديد إمكانات التحويل للجينات الفيروسية الفردية من خلال فحوصات نقل الجينات. وهكذا وجد أن التحول بواسطة هذه الفيروسات ناتج عن التعبير عن نفس الجينات الفيروسية التي تعمل في المراحل المبكرة من العدوى التحليلية. تنقسم جينومات SV40 والفيروسات التورامية إلى مناطق مبكرة ومتأخرة. يتم التعبير عن المنطقة المبكرة مباشرة بعد الإصابة وهي ضرورية لتخليق الحمض النووي الفيروسي. لا يتم التعبير عن المنطقة المتأخرة إلا بعد بدء تكاثر الحمض النووي الفيروسي ، وتشمل الجينات التي تشفر المكونات الهيكلية لجسيم الفيروس. تقوم المنطقة المبكرة من SV40 بتشفير بروتينين ، يسمى مستضدات T الصغيرة والكبيرة ، بحوالي 17 كيلو دالتون و 94 كيلو دالتون ، على التوالي (الشكل 15.14). يتم إنشاء mRNAs الخاصة بهم عن طريق التضفير البديل لنسخة أولية واحدة في المنطقة المبكرة. وبالمثل ، يقوم الفيروس التورامي بتشفير مستضدات T الصغيرة والكبيرة ، بالإضافة إلى بروتين ثالث للمنطقة المبكرة يبلغ حوالي 55 كيلو دالتون ، وقد أظهر انتقال العدوى من الخلايا مع cDNAs لبروتينات المنطقة المبكرة الفردية أن SV40 كبير T يكفي للحث على التحول ، في حين أن الوسط T مسؤول بشكل أساسي عن التحول بواسطة الفيروس التورامي.

الشكل 15.14

جينوم SV40. ينقسم الجينوم إلى مناطق مبكرة ومتأخرة. يتم إنتاج مستضدات T الكبيرة والصغيرة عن طريق التضفير البديل للمنطقة المبكرة pre-mRNA.

أثناء العدوى التحليلية ، تؤدي بروتينات المنطقة المبكرة هذه وظائف متعددة مطلوبة لتكرار الفيروس. مستضد SV40 T ، على سبيل المثال ، يرتبط بأصل SV40 ويبدأ تكاثر الحمض النووي الفيروسي (انظر الفصل 5). بالإضافة إلى ذلك ، تحفز بروتينات المنطقة المبكرة لـ SV40 والفيروس التورامي التعبير الجيني للخلايا المضيفة وتخليق الحمض النووي. نظرًا لأن تكاثر الفيروس يعتمد على إنزيمات الخلية المضيفة (على سبيل المثال ، بوليميريز الحمض النووي) ، فإن مثل هذا التحفيز للخلية المضيفة هو حدث حاسم في دورة الحياة الفيروسية. معظم الخلايا في الحيوان لا تتكاثر ، وبالتالي يجب تحفيزها على الانقسام من أجل تحفيز الإنزيمات اللازمة لتكاثر الحمض النووي الفيروسي. يمكن أن يؤدي هذا التحفيز لتكاثر الخلايا بواسطة منتجات الجينات المبكرة إلى التحول إذا أصبح الحمض النووي الفيروسي متكاملاً بشكل ثابت ويتم التعبير عنه في خلية غير نفاذة.

كما نوقش لاحقًا في هذا الفصل ، فإن كل من بروتينات المنطقة المبكرة SV40 والفيروسات التورامية تحفز التحول من خلال التفاعل مع البروتينات المضيفة التي تنظم تكاثر الخلايا. على سبيل المثال ، يرتبط مستضد SV40 T ببروتينات مثبط ورم الخلية المضيفة Rb و p53 ويعطلها ، وهما المنظمان الرئيسيان لتكاثر الخلايا وتطور دورة الخلية (انظر الشكلين 14.20 و 14.21).


استرجاع التسلسلات

تم الحصول على جميع متواليات ميرنا الفيروس (الناضجة والسلائف ميرناس) من قاعدة بيانات ميكرو آر إن إيه (الإصدار 22.1) [34]. تم الحصول على جينومات فيروس الهربس كاملة الطول من قاعدة بيانات NCBI GenBank و ViPR (http://www.viprbrc.org) [70].

تم الحصول على التسلسلات الأولية لسلائف miRNAs لجميع سلالات الفيروس قيد الدراسة على النحو التالي. أولاً ، إذا تداخلت السلائف ميرنا مع جين آخر وكانت أحادية الاتجاه ، فقد تم الحصول على منطقة 1000 نقطة أساس من الجين المعني من ناحية أخرى ، إذا كانت السلائف ميرنا والجين متقاربين ، فإن منطقة 1000 نقطة أساس في المنبع من السلائف ميرنا كانت تم الحصول عليها. ثانيًا ، إذا كان من المعروف أن السلائف microRNAs متداخلة الجينات ، فقد تم استرداد منطقة 1000 نقطة أساس في المنبع من السلائف ميرنا.

رسم الخرائط PQS

تم تحليل التسلسلات الأولية المسترجعة باستخدام Quadparser (خوارزمية كمبيوتر) [61] لتحديد PQS مع المعلمات (الحد الأدنى G-tetrad-3 وطول الحلقة- 1-15). تم تعريف كثافة PQS على أنها العدد الإجمالي لـ PQS غير المتداخلة المتوقعة لكل كيلو أساس من التسلسل الذي تم تحليله. تم حساب متوسط ​​كثافة PQS للتحليل.

عشوائية المتواليات

من أجل تحديد ما إذا كان حدوث أشكال PQS في التسلسلات المسترجعة حدثًا عشوائيًا / غير عشوائي ، تم خلط التسلسلات المحددة مع الحفاظ على ترددات ثنائي النوكليوتيد. تم تحقيق ذلك عن طريق إجراء خلط ثنائي النوكليوتيدات للتسلسلات المحددة (دون تغيير التركيب الكلي للنيوكليوتيدات). للقيام بذلك ، تم اختيار الأزواج الأساسية من خلال أرقام أساسية تم إنشاؤها عشوائيًا وتم استخدام طريقة Eulerian walk مع تلبية قيود الحفاظ على عدد ثنائي النوكليوتيدات ثابتًا قبل الخلط وبعده. تم إجراء الخلط 5 مرات. نص بيثون (ملف إضافي 2) المستخدم في خلط ثنائي النوكليوتيد لتسلسلات 1000 نقطة أساس قيد الدراسة ، يعتمد على البرنامج النصي لبرنامج "uShuffle" المتاح مجانًا [71] مع بعض التعديلات لتسهيل التحليل السهل للمعلمات الضرورية. يتم توفير تفاصيل إضافية في ملف نصي "المستند التمهيدي". تم تعيين متوسط ​​كثافة PQS في التسلسلات العشوائية التي تم إنشاؤها وتمت مقارنتها بتلك الموجودة في التسلسلات الأصلية.

تحليل الحفاظ على PQS

تم استرداد متواليات المنبع 1 كيلو بايت من مروجي الهربس ميرنا الذين يمتلكون ما لا يقل عن 1 عزر PQS (تم تحديده في متواليات الفيروس كاملة الطول) ودراستها لتحليل الحفظ عن طريق إجراء محاذاة تسلسل متعددة. تم تنزيل تسلسلات لسلالات الفيروس كاملة الطول من NCBI GenBank وقاعدة بيانات ViPR (http://www.viprbrc.org) [70]. تم ذكر أرقام الدخول لجميع التسلسلات التي تم تحليلها في الملف الإضافي 1 الجدول S4. تم اعتبار أشكال PQS مع Gs السليمة في G-tetrads المتتالية محفوظة. لم يتم أخذ تسلسلات الحلقة ذات الطول والتكوين المتغيرين في الاعتبار لتحليل الحفظ.

التحليل الطيفي الدائري مزدوج اللون ودراسات الذوبان

تم إجراء دراسات القرص المضغوط على مطياف مزدوج اللون دائري من Chirascan (Applied Photophysics Limited ، المملكة المتحدة). يتم سرد تسلسل الأشكال 2 PQS المستخدمة (النوع البري والمتحول) في الملف الإضافي 1 الجدول S2. تم شراء oligonucleotides من Integrated DNA Technologies (IDT) لجميع التجارب الفيزيائية الحيوية. تم إذابة أوليغنوكليوتيدات (10 ميكرومتر) في محلول كاكوديلات الصوديوم 10 ملي مولار (درجة الحموضة -7.5) مع 100 ملي كلوريد البوتاسيوم (KCl). تم تسخين العينات عند 95 درجة مئوية لمدة 5 دقائق وتم تبريدها ببطء إلى درجة حرارة الغرفة. تم استخدام كفيت كوارتز (طول مسار 1 مم) لتسجيل الأطياف في نطاق الطول الموجي (220-320 نانومتر) بعرض نطاق 1 نانومتر ، وحجم خطوة 1 نانومتر ووقت قدره ثانية واحدة لكل نقطة عند 20 درجة مئوية. تم إجراء ذوبان القرص المضغوط بتركيز ثابت من قليل النوكليوتيدات (10 ميكرومتر) ، إما مع أو بدون تركيز ثابت من G-quadruplex ligands TMPyP4 و pyridostatin (PDS). تم تسجيل البيانات بمعدل منحدر قدره 1 درجة مئوية / دقيقة على مدى 20-93 درجة مئوية. تم تسجيل خط أساس عازلة وطرحه من أطياف العينة. تم حساب Tm (درجة حرارة الانصهار) بأسلوب المشتق الأول. تم إجراء التحليل النهائي للبيانات باستخدام Origin 9.1 (Origin Lab Corp.).

مطيافية الرنين المغناطيسي النووي

تم تسخين عينات قليل النوكليوتيد عند 95 درجة مئوية لمدة 5 دقائق وتم تبريدها ببطء إلى درجة حرارة الغرفة. احتوت عينة الرنين المغناطيسي النووي على 300 ميكرومتر من قليل النوكليوتيدات في محلول فوسفات البوتاسيوم 20 ملي مولار (درجة الحموضة 7.0) ، 100 ملي مولار بوكل و 10٪ د.2يا (ت / ت). تم تسجيل أطياف 1D 1 H NMR باستخدام مطياف Bruker Avance III المجهز بمسبار رنين ثلاثي TCI 5 مم ، يعمل بقوة مجال تبلغ 500 ميجاهرتز. تم تسجيل الأطياف عند 20 درجة مئوية باستخدام Topspin 3.5 (Bruker AG). تم إجراء معالجة البيانات وتحليلها باستخدام برنامج Topspin 4.6 (Bruker AG).

بولي أكريلاميد الكهربائي للهلام

تم تحضير قليل النوكليوتيدات بتركيز 10 ميكرومتر في محلول Tris-EDTA (الرقم الهيدروجيني -7.0) و 100 ملي مولار بوكل. تم تسخين العينات عند 95 درجة مئوية لمدة 5 دقائق وتم تبريدها ببطء إلى درجة حرارة الغرفة قبل التحميل. تم تحضير المواد الهلامية من البولي أكريلاميد الأصلية وتغيير طبيعة المواد في المخزن المؤقت 1 × Tris-borate EDTA (TBE). تم استخدام 7 M من اليوريا كمادة مبطنة للتحضير لتغيير طبيعة هلام بولي أكريلاميد. تم تشغيل المواد الهلامية في 0.5 × TBE مع 50 ملي KCl.

دراسات ذوبان الأشعة فوق البنفسجية

تم استخدام مقياس الطيف الضوئي ذو الحزمة المزدوجة Cary 100 Bio UV-Vis (Agilent Technologies) المجهز بحامل متعدد الخلايا متصل بجهاز تحكم بلتيير لإجراء تجارب ذوبان الأشعة فوق البنفسجية. تم خلط قليل النوكليوتيدات بتركيز 4 ميكرومتر مع 10 ملي كاكوديلات الصوديوم (درجة الحموضة -7.5) و 100 ملي مولار بوكل. بالنسبة لدراسات الترابط ، تم استخدام تركيزات ثابتة من TMPyP4 و PDS. تم تسجيل منحنيات الانصهار عند 295 نانومتر في كلا الاتجاهين (الذوبان والصلب) بين 20 درجة مئوية و 95 درجة مئوية بمعدل منحدر 1 درجة مئوية / دقيقة. تم استخدام Origin 9.1 (Origin Lab Corp.) لتحليل منحنيات الانصهار ورسمها.

يبني Luciferase

تم تضخيم المروج الأصلي لمجموعة KSHV miR-K12 بواسطة PCR من الحمض النووي الجيني KSHV JSC-1 والذي تم تقديمه من قبل الدكتور Tathagata Choudhuri (جامعة Visva Bharati ، غرب البنغال ، الهند) ، بينما تم تصنيع منطقة المروج HCMV miR-US33 تجاريًا بواسطة Life Technologies Corp. تم استنساخ المروجين من النوع البري والمتحول في ناقل pGL3 الأساسي (Promega) المنبع لتسلسل ترميز luciferase اليراع باستخدام الاشعال المناسب المدرجة في الملف الإضافي 1 الجدول S3. تم استخراج التركيبات البلازميدية باستخدام QIAprep Spin Miniprep Kit (Qiagen) وتم تأكيدها بالتسلسل.

فحص تكاثر الخلايا (MTT)

تم إجراء اختبار تكاثر الخلايا في 96 لوحة بئر عن طريق احتضان خلايا HEK293T (كثافة البذر = 1 × 10 4 خلايا / بئر) في وجود جرعات متعددة من TMPyP4 (Sigma) أو Pyridostatin (Sigma). بعد 24 ساعة ، تم تعريض الخلايا لكاشف MTT (3- (4،5-Dimethylthiazol 2-yl) -2،5-diphenyltetrazolium bromide) (Sigma) لمدة ساعة واحدة. تم استبدال الوسيط بـ 100 ميكرولتر ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) والكثافة البصرية المقاسة عند 570 نانومتر (ملف إضافي 1 ، الشكل S1).

فحص مراسل Luciferase

تم الحفاظ على خلايا HEK293T (التي تم شراؤها من NCCS ، بوني ، الهند) في وسط Dulbecco المعدل (Invitrogen) مع 10 ٪ من مصل بقري جنيني وحضنت عند 37 درجة مئوية ومع 5 ٪ من ثاني أكسيد الكربون2. تم زرع خلايا HEK293T في 24 طبقًا جيدًا بكثافة 5 × 10 4 خلايا / بئر 24 ساعة قبل تعداء العدوى. تم نقل بنيات مراسل luciferase (من النوع البري أو متحولة 500 نانوغرام لكل منهما) و 20 نانوغرام من pRL-TK (نسبة 25: 1) باستخدام PEI (بولي إيثيلين أمين) في خلايا HEK293T في 24 لوحًا جيدًا. بالنسبة لدراسات الترابط ، تمت إضافة روابط G-quadruplex TMPyP4 و Pyridostatin بعد ساعتين من تعداء الجسم عند التركيز المناسب. تم استخدام كلا الترابطين في حالة عدم وجود ضوء. في 24 ساعة بعد تعداء العدوى ، تم تحضير محللات الخلية باستخدام محلول تحلل سلبي. تم إجراء فحوصات Luciferase باستخدام نظام فحص مراسل لوسيفيراز مزدوج وفقًا لبروتوكولات الشركة المصنعة (Promega) باستخدام عداد MicroBeta2 Microplate Scintillation Counter (Perkin Elmer). تم تطبيع نشاط Firefly luciferase إلى نشاط renilla luciferase. أجريت ثلاث تجارب مستقلة في ثلاث نسخ.

تحليل البيانات

تم رسم البيانات على أنها قيم متوسطة ± SD في ثلاث تجارب متميزة على الأقل. تم تعريف الفرق ذو دلالة إحصائية على أنه ص & lt 0.01 محسوب باستخدام اختبار t للطالب ما لم يذكر خلاف ذلك. تم عمل الشكل 1 والشكل 3 باستخدام Microsoft Powerpoint. تم استخدام برنامج R لتوليد مؤامرة الكمان (الشكل 2 أ). تم استخدام Origin 9.1 (Origin Lab Corp.) لرسم المنحنيات الذائبة والرسوم البيانية الشريطية.


تكرار فيروس الهربس

قسم الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية كلية الطب بجامعة ميامي ص. Box 016129 Miami Florida 33101-6129 USA.

قسم الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية كلية الطب بجامعة ميامي ص. Box 016129 Miami Florida 33101-6129 USA.

قسم الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية كلية الطب بجامعة ميامي ص. Box 016129 Miami Florida 33101-6129 USA.

قسم الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية كلية الطب بجامعة ميامي ص. Box 016129 Miami Florida 33101-6129 USA.

الملخص

فيروسات الهربس عبارة عن فيروسات حيوانية كبيرة مزدوجة الجديلة DNA لها قدرة مميزة على تكوين عدوى كامنة تدوم مدى الحياة. حتى الآن ، تم تحديد ثمانية فيروسات هربس بشرية تظهر خصائص بيولوجية ومرضية / إكلينيكية متميزة. خلال دورات حياتها ، تنفذ فيروسات الهربس سلسلة معقدة من الأحداث الموجهة نحو تحسين تكرارها. هذا يضع نموذجًا مثيرًا للاهتمام لدراسة العمليات البيولوجية الأساسية. تلخص هذه المراجعة التطورات الأخيرة في أبحاث فيروس الهربس مع التركيز على معاملات الجينوم ، لا سيما فيما يتعلق بنمط فيروس الهربس البسيط من النوع 1. الحياة IUBMB ، 55: 13-22 ، 2003


15.3.1.1.1: فيروسات الهربس - علم الأحياء

تعد فيروسات هربس ألفا مجموعة مهمة من الفيروسات تتميز بدورة تكاثر قصيرة ، وتدمير سريع للخلية المضيفة ، والقدرة على التكاثر في مجموعة متنوعة من الأنسجة المضيفة. السمة الرئيسية لهذه الفيروسات هي القدرة على إنشاء عدوى كامنة مدى الحياة في الجهاز العصبي المحيطي للمضيف الطبيعي. تقدم البحث في البيولوجيا الجزيئية والخلوية لفيروسات الهربس ألفا بشكل كبير في السنوات الأخيرة.

يسلط هذا الكتاب ، الذي كتبه خبراء معترف بهم دوليًا ، الضوء على النتائج الأكثر استفزازًا وإثارة في أبحاث فيروس الهربس. كل فصل عبارة عن استعراض لمجال معين مع التركيز على التطورات الحديثة وآخر التطورات. تشمل الموضوعات: البروتينات متعددة الوظائف ، والتطورات في تكرار الحمض النووي ، والمعلومات الجديدة حول تنظيم التعبير الجيني ، وظهور تقنيات جديدة ، والتطورات التكنولوجية الحديثة في مجسات الفلورسنت ، وتحريض موت الخلايا المبرمج ، وتعطيل الإنترفيرون ، وتطوير اللقاح وتصميم الأدوية.

مع التركيز بشكل خاص على أبحاث فيروس الهربس الجديدة والموضعية ، يعد هذا الكتاب قراءة أساسية لكل من لديه اهتمام بفيروس الهربس ويوصى بقراءته للعلماء الآخرين العاملين في التسبب في المرض الفيروسي والجينوميات الفيروسية والأبحاث المضادة للفيروسات.

"كتاب جيد جدًا" من الكيمياء المضادة للفيروسات والعلاج الكيميائي 17: 355 (2006)

"يقدم هذا الكتاب سلسلة من الفصول المكتوبة جيدًا حول جوانب بيولوجيا فيروس الهربس ألفا البشري وسيكون مصدرًا مفيدًا للمكتبة" من Microbiology Today (2007)

(EAN: 9781904455097 9781913652289 الموضوعات: [علم الفيروسات] [علم الأحياء الدقيقة] [علم الأحياء الدقيقة الطبية] [علم الأحياء الدقيقة الجزيئي])


مقدمة

يعد فيروس الهربس البسيط 1 و 2 (HSV-1 و HSV-2) من مسببات الأمراض البشرية المهمة. تشير التقديرات إلى أن ما يقرب من 90٪ من سكان العالم مصابون بأحد الفيروسات أو بكليهما [1]. HSV-1 هو السبب الرئيسي لقروح البرد و HSV-2 للهربس التناسلي. هذه الحالات شديدة العدوى ، ويعد HSV-2 من بين أكثر أنواع العدوى المنقولة جنسيًا شيوعًا. تستمر العدوى بفيروس الهربس البسيط مدى الحياة ، نظرًا لقدرة فيروسات الهربس على الدخول في حالة كامنة مع عمليات إعادة تنشيط دورية [2]. يمكن أن يسبب فيروس الهربس البسيط أيضًا حالات أكثر خطورة بما في ذلك التهاب القرنية ، والذي قد يؤدي إلى فقدان البصر [3] ، والتهاب الدماغ القاتل [4]. تشتمل عائلة فيروس الهربس على العديد من مسببات الأمراض البشرية المهمة الأخرى ، مثل فيروس الحماق النطاقي ، الذي يسبب جدري الماء والقوباء المنطقية ، وهو سبب بارز للتشوهات الخلقية المرتبطة بساركوما كابوزي ، وهو فيروس الهربس المرتبط به ، والذي يسبب السرطان لدى الأفراد الذين يعانون من ضعف المناعة وفيروس إبشتاين بار الفيروس المسبب لمرض كثرة الوحيدات العدوائية الذي تم ربطه أيضًا بالعديد من أنواع السرطان.

فيروسات الهربس عبارة عن فيروسات كبيرة من الحمض النووي مزدوج الشريطة ، لها جينومات تصل إلى 240 كيلو بايت في البوصة. يتم تغليف الحمض النووي الفيروسي في T = 16 كابسيد إيكوساهدرا بقطر 1250 Å [5،6]. يتم تضمين القفيصة المحتوية على الحمض النووي ، أو القفيصة النووية ، في طبقة بروتينية تُعرف باسم tegument الذي يحيط به بدوره غلاف دهني مشتق من المضيف. الغلاف الفيروسي مرصع بالبروتينات السكرية التي تتوسط الارتباط والدخول الفيروسي. تدخل فيريونات HSV الخلايا المضيفة عن طريق دمج مظاريفها مع غشاء البلازما للخلية المضيفة ، مما يسمح للكابسيد النووي والغطاء بالدخول إلى السيتوبلازم [7]. تنتقل القفصّة النّوية على طول الأنابيب الدقيقة إلى مركز تنظيم الأنابيب الدقيقة ، ومن هناك إلى النواة [8]. ثم ترسو القفازات النووية في مجمع المسام النووي ، والذي من خلاله يحقن جينومه في النواة [9،10]. يتم خروج الحمض النووي من الكابسيد من خلال رأس بوابة فريد ، يقع في محور تناظر مكون من 5 أضعاف عشرية الوجوه.

رأس البوابة هو أيضًا الوسيلة التي يتم من خلالها تعبئة الحمض النووي الفيروسي في كبسولات داخل النواة [11]. يبدأ التشكل الفيروسي في النواة بتكوين البروكابسيد (procapsid) وهو عبارة عن مجموعة قشرية كروية متناظرة من القسيمات القفيصية التي تكون سداسية (هيكسونات) وخماسية (خماسية) لبروتين القفيصة الرئيسي pUL19 (VP5) [12]. المتجانسات غير المتجانسة لـ pUL38 (VP19C) و pUL18 (VP23) - ثلاثية الطبقات - جنبًا إلى جنب مع بروتين السقالة pUL26 ، تجميع procapsid المباشر ، الذي يتكوّن حول البوابة dodecameric التي شكلتها pUL6 [13]. النضج البروكابسيد - الزاوي وطرد بروتين السقالة - يحدث عندما يتم ضخ الجينوم الفيروسي في القشرة [14]. ينتج عن تكرار الجينوم الفيروسي تكوين متسلسلة ، يتم من خلالها تعبئة جينومات طول الوحدة في procapsids بواسطة البوابة (pUL6) ومركب terminase الذي يتكون من pUL33 و pUL28 و pUL15 [15،16]. لقد لوحظ أن فيروسات الهربس تشبه من الناحية الهيكلية والبيولوجية العاثيات الذيلية المحتوية على الحمض النووي ، وقد اقترح أن هاتين المجموعتين الفيروسيتين تشتركان في أصل مشترك. يعتمد هذا على ملاحظة الحفاظ على الطيات في بروتين القفيصة الرئيسي [17] واستراتيجيات تجميع القفيصة المماثلة واستراتيجيات تغليف الحمض النووي. يشير تحليل التسلسل أيضًا إلى أن pUL15 هو تجانس للوحدة الفرعية الكبيرة لإنهاء الملتهمة. عن طريق القياس ، من المتوقع أن يكون لـ pUL15 نشاط ATPase ، مما يؤدي إلى نقل الجينوم إلى القفيصة من خلال البوابة ، ونشاط نوكلياز داخلي يشق الحمض النووي عند اكتشاف إشارة الانقسام [18]. يُعرف pUL28 بربط الحمض النووي الفيروسي وهو ما يعادل الوحدة الفرعية الصغيرة للعاثيات [19].

يتكون معقد tegument المرتبط بالقفيصة (CATC - كان يُطلق عليه سابقًا CCSC و CVSC) ، من pUL17 و pUL25 و pUL36 ويرتبط بالثلاثي والسداسيات حول الرؤوس المكونة من 5 طيات للقفيصات الناضجة داخل النواة [5،20– 25]. والجدير بالذكر أنه قد لوحظ أن pUL25 ضروري للاحتفاظ بالحمض النووي داخل nucleocapsid [26 ، 27]. علاوة على ذلك ، فقد ثبت أيضًا أن pUL25 مهم لإطلاق الجينوم [28].

يترك nucleocapsid الناضج النواة عن طريق التبرعم من خلال الغشاء النووي عبر خطوة تغليف / فك غلاف [29]. تكتسب الكبسولات السيتوبلازمية المزيد من البروتينات في السيتوبلازم ويتم تغليفها بواسطة حويصلات شحمية مشتقة من غشاء البلازما ، والتي يتم إطلاقها من خلال طرد الخلايا على سطح الخلية [30].

خضعت بنية جزيء HSV للتحقيق لأكثر من 30 عامًا [31] ، وذلك باستخدام إعادة البناء ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد وعشرونية الوجوه لتحديد الميزات عالية الدقة للنيوكليوكابسيد [5،25،32،33] والتصوير المقطعي منخفض الدقة للتحقيق في طبيعة السمات غير المتماثلة مثل رأس البوابة والمغلف الفيروسي [34 ، 35]. لم تنجح محاولات حل بنية قمة portal إلى حد كبير. هذا لأن قمة بوابة فيروس الهربس متشابهة في الحجم والكتلة للقمة الخماسية ، على عكس العاثيات ، حيث يتم تمييز رأس البوابة بوجود مجموعة ذيل كبيرة. علاوة على ذلك ، في الهربس virions ، تحجب طبقة tegument الفروق الدقيقة بين قمة البوابة والرؤوس الخماسية. أخيرًا ، يهيمن التماثل العالي للقفيصة الفيروسية على محاولات محاذاة صور الجسيمات لإعادة البناء غير المتماثل.

هنا ، نعرض هيكل رأس البوابة لـ HSV-1 بدقة 8 أنجستروم ، التي تم الكشف عنها من خلال التصنيف المركّز [36،37] وإعادة البناء ثلاثي الأبعاد لصور cryoEM للفيريونات المنقاة. These data reveal that the usual pUL19 penton is replaced by a unique 5-fold symmetrical assembly. This feature displays five well-defined coiled-coil motifs, each made up of two α-helices, arranged perpendicular to the capsid surface about the 5-fold symmetry axis. It appears to be anchored to the virion by interactions with triplex-like structures that occupy the position normally taken up by peripentonal Ta triplexes, immediately about the 5-fold vertex. The CATC assembly is still present and, similarly to penton associated CATC, is bound to the Tc triplexes, forming a bridge across the periportal triplex-like structures towards the 5-fold axis. We interpret our data as showing that the pUL25 C-terminal domains are positioned differently to those seen at penton-vertices, giving rise to a small tail-like assembly that crowns the unique 5-fold vertex. Strong density was seen to extend through the portal-vertex structures that we interpret as DNA. This suggests that the trailing end of the packaged genome remains engaged in the portal-vertex, ready for release through the nuclear pore. The portal itself is not well resolved owing to a mismatch between the C5 symmetry imposed in calculating our reconstruction and the C12 symmetry of that feature. Finally, our reconstruction also reveals the arrangement of packaged DNA within the virion, which is clearly resolved as a left-handed spool arranged in concentric layers.

We provide the highest-resolution view to date of a critical component of the herpesvirus virion. The portal-vertex is a molecular machine responsible for both packaging and release of the viral genome, in one of the most important groups of viral pathogens to infect humans. Furthermore, our focussed classification approach demonstrates the power of modern image-processing algorithms to break the shackles of symmetry that have limited our understanding of virus structural biology for so long.


Internal Proteins of the Procapsid and Mature Capsids of Herpes Simplex Virus 1 Mapped by Bubblegram Imaging

The herpes simplex virus 1 (HSV-1) capsid is a huge assembly, ∼1,250 Å in diameter, and is composed of thousands of protein subunits with a combined mass of ∼200 MDa, housing a 100-MDa genome. First, a procapsid is formed through coassembly of the surface shell with an inner scaffolding shell then the procapsid matures via a major structural transformation, triggered by limited proteolysis of the scaffolding proteins. Three mature capsids are found in the nuclei of infected cells. A capsids are empty, B capsids retain a shrunken scaffolding shell, and C capsids-which develop into infectious virions-are filled with DNA and ostensibly have expelled the scaffolding shell. The possible presence of other internal proteins in C capsids has been moot as, in cryo-electron microscopy (cryo-EM), they would be camouflaged by the surrounding DNA. We have used bubblegram imaging to map internal proteins in all four capsids, aided by the discovery that the scaffolding protein is exceptionally prone to radiation-induced bubbling. We confirmed that this protein forms thick-walled inner shells in the procapsid and the B capsid. C capsids generate two classes of bubbles: one occupies positions beneath the vertices of the icosahedral surface shell, and the other is distributed throughout its interior. A likely candidate is the viral protease. A subpopulation of C capsids bubbles particularly profusely and may represent particles in which expulsion of scaffold and DNA packaging are incomplete. Based on the procapsid structure, we propose that the axial channels of hexameric capsomers afford the pathway via which the scaffolding protein is expelled.

أهمية: In addition to DNA, capsids of tailed bacteriophages and their distant relatives, herpesviruses, contain internal proteins. These proteins are often essential for infectivity but are difficult to locate within the virion. A novel adaptation of cryo-EM based on detecting gas bubbles generated by radiation damage was used to localize internal proteins of HSV-1, yielding insights into how capsid maturation is regulated. The scaffolding protein, which forms inner shells in the procapsid and B capsid, is exceptionally bubbling-prone. In the mature DNA-filled C capsid, a previously undetected protein was found to underlie the icosahedral vertices: this is tentatively assigned as a storage form of the viral protease. We also observed a capsid species that appears to contain substantial amounts of scaffolding protein as well as DNA, suggesting that DNA packaging and expulsion of the scaffolding protein are coupled processes.

حقوق النشر © 2016 ، الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة. كل الحقوق محفوظة.

الأرقام

Schematic diagram of the molecular…

Schematic diagram of the molecular anatomy of four HSV-1 capsids. UL19, the major…

(A) Field of procapsids in a low-dose image (first exposure) (B) incipient bubbling…

Bubbling of the procapsid scaffolding…

Bubbling of the procapsid scaffolding shell and surface shell at high doses. في…

A dose series of cryo-electron…

A dose series of cryo-electron micrographs of a field containing B capsids, R…

A dose series of cryo-electron…

A dose series of cryo-electron micrographs of a mixed field of A capsids,…

Central sections of 3D reconstructions…

Central sections of 3D reconstructions from a dose series of C capsids. For…

(A) Distinguishing vertex-associated bubbles from…

(A) Distinguishing vertex-associated bubbles from other bubbles in C capsids, illustrated for three…

Cryo-micrographs and bubblegrams of two…

Cryo-micrographs and bubblegrams of two hyperbubblers compared with A capsids, B capsids, and…

Model of a portion of the HSV-1 procapsid surface viewed from inside and…


محتويات

The Baltimore classification system is used to group viruses together based on their manner of messenger RNA (mRNA) synthesis and is often used alongside standard virus taxonomy, which is based on evolutionary history. DNA viruses constitute two Baltimore groups: Group I: double-stranded DNA viruses, and Group II: single-stranded DNA viruses. While Baltimore classification is chiefly based on transcription of mRNA, viruses in each Baltimore group also typically share their manner of replication. Viruses in a Baltimore group do not necessarily share genetic relation or morphology. [1]

Double-stranded DNA viruses Edit

The first Baltimore group of DNA viruses are those that have a double-stranded DNA genome. All dsDNA viruses have their mRNA synthesized in a three-step process. First, a transcription preinitiation complex binds to the DNA upstream of the site where transcription begins, allowing for the recruitment of a host RNA polymerase. Second, once the RNA polymerase is recruited, it uses the negative strand as a template for synthesizing mRNA strands. Third, the RNA polymerase terminates transcription upon reaching a specific signal, such as a polyadenylation site. [2] [3] [4]

dsDNA viruses make use of several mechanisms to replicate their genome. Bidirectional replication, in which two replication forks are established at a replication origin site and move in opposite directions of each other, is widely used. [5] A rolling circle mechanism that produces linear strands while progressing in a loop around the circular genome is also common. [6] [7] Some dsDNA viruses use a strand displacement method whereby one strand is synthesized from a template strand, and a complementary strand is then synthesized from the prior synthesized strand, forming a dsDNA genome. [8] Lastly, some dsDNA viruses are replicated as part of a process called replicative transposition whereby a viral genome in a host cell's DNA is replicated to another part of a host genome. [9]

dsDNA viruses can be subdivided between those that replicate in the nucleus, and as such are relatively dependent on host cell machinery for transcription and replication, and those that replicate in the cytoplasm, in which case they have evolved or acquired their own means of executing transcription and replication. [10] dsDNA viruses are also commonly divided between tailed dsDNA viruses, referring to members of the realm دوبلودنافيريا, usually the tailed bacteriophages of the order Caudovirales, and tailless or non-tailed dsDNA viruses of the realm فاريدنافيريا. [11] [12]

Single-stranded DNA viruses Edit

The second Baltimore group of DNA viruses are those that have a single-stranded DNA genome. ssDNA viruses have the same manner of transcription as dsDNA viruses. However, because the genome is single-stranded, it is first made into a double-stranded form by a DNA polymerase upon entering a host cell. mRNA is then synthesized from the double-stranded form. The double-stranded form of ssDNA viruses may be produced either directly after entry into a cell or as a consequence of replication of the viral genome. [13] [14] Eukaryotic ssDNA viruses are replicated in the nucleus. [10] [15]

Most ssDNA viruses contain circular genomes that are replicated via rolling circle replication (RCR). ssDNA RCR is initiated by an endonuclease that bonds to and cleaves the positive strand, allowing a DNA polymerase to use the negative strand as a template for replication. Replication progresses in a loop around the genome by means of extending the 3'-end of the positive strand, displacing the prior positive strand, and the endonuclease cleaves the positive strand again to create a standalone genome that is ligated into a circular loop. The new ssDNA may be packaged into virions or replicated by a DNA polymerase to form a double-stranded form for transcription or continuation of the replication cycle. [13] [16]

Parvoviruses contain linear ssDNA genomes that are replicated via rolling hairpin replication (RHR), which is similar to RCR. Parvovirus genomes have hairpin loops at each end of the genome that repeatedly unfold and refold during replication to change the direction of DNA synthesis to move back and forth along the genome, producing numerous copies of the genome in a continuous process. Individual genomes are then excised from this molecule by the viral endonuclease. For parvoviruses, either the positive or negative sense strand may be packaged into capsids, varying from virus to virus. [16] [17]

Nearly all ssDNA viruses have positive sense genomes, but a few exceptions and peculiarities exist. العائلة Anelloviridae is the only ssDNA family whose members have negative sense genomes, which are circular. [15] Parvoviruses, as previously mentioned, may package either the positive or negative sense strand into virions. [14] Lastly, bidnaviruses package both the positive and negative linear strands. [15] [18]

The International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) oversees virus taxonomy and organizes viruses at the basal level at the rank of realm. Virus realms correspond to the rank of domain used for cellular life but differ in that viruses within a realm do not necessarily share common ancestry, nor do the realms share common ancestry with each other. As such, each virus realm represents at least one instance of viruses coming into existence. Within each realm, viruses are grouped together based on shared characteristics that are highly conserved over time. [19] Three DNA virus realms are recognized: دوبلودنافيريا, مونودنافيريا، و فاريدنافيريا.

دوبلودنافيريا يحرر

دوبلودنافيريا contains dsDNA viruses that encode a major capsid protein (MCP) that has the HK97 fold. Viruses in the realm also share a number of other characteristics involving the capsid and capsid assembly, including an icosahedral capsid shape and a terminase enzyme that packages viral DNA into the capsid during assembly. Two groups of viruses are included in the realm: tailed bacteriophages, which infect prokaryotes and are assigned to the order Caudovirales, and herpesviruses, which infect animals and are assigned to the order Herpesvirales. [11]

دوبلودنافيريا is either monophyletic or polyphyletic and may predate the last universal common ancestor (LUCA) of cellular life. The exact origin of the realm is not known, but the HK97-fold found in the MCP of all members is, outside the realm, only found in encapsulins, a type of nanocompartment found in bacteria, although the relation between دوبلودنافيريا and encapsulins is not fully understood. [11] [20] [21]

The relation between caudoviruses and herpesviruses is not certain, as they may either share a common ancestor or herpesviruses may be a divergent clade from within Caudovirales. A common trait among duplodnaviruses is that they cause latent infections without replication while still being able to replicate in the future. [22] [23] Tailed bacteriophages are ubiquitous worldwide, [24] important in marine ecology, [25] and the subject of much research. [26] Herpesviruses are known to cause a variety of epithelial diseases, including herpes simplex, chickenpox and shingles, and Kaposi's sarcoma. [27] [28] [29]

مونودنافيريا يحرر

مونودنافيريا contains ssDNA viruses that encode an endonuclease of the HUH superfamily that initiates rolling circle replication and all other viruses descended from such viruses. The prototypical members of the realm are called CRESS-DNA viruses and have circular ssDNA genomes. ssDNA viruses with linear genomes are descended from them, and in turn some dsDNA viruses with circular genomes are descended from linear ssDNA viruses. [30]

Viruses in مونودنافيريا appear to have emerged on multiple occasions from archaeal and bacterial plasmids, a type of extra-chromosomal DNA molecule that self-replicates inside its host. The kingdom Shotokuvirae in the realm likely emerged from recombination events that merged the DNA of these plasmids and complementary DNA encoding the capsid proteins of RNA viruses. [30] [31]

CRESS-DNA viruses include three kingdoms that infect prokaryotes: Loebvirae, Sangervirae، و Trapavirae. The kingdom Shotokuvirae contains eukaryotic CRESS-DNA viruses and the atypical members of مونودنافيريا. [30] Eukaryotic monodnaviruses are associated with many diseases, and they include papillomaviruses and polyomaviruses, which cause many cancers, [32] [33] and geminiviruses, which infect many economically important crops. [34]

فاريدنافيريا يحرر

فاريدنافيريا contains DNA viruses that encode MCPs that have a jelly roll fold folded structure in which the jelly roll (JR) fold is perpendicular to the surface of the viral capsid. Many members also share a variety of other characteristics, including a minor capsid protein that has a single JR fold, an ATPase that packages the genome during capsid assembly, and a common DNA polymerase. Two kingdoms are recognized: Helvetiavirae, whose members have MCPs with a single vertical JR fold, and Bamfordvirae, whose members have MCPs with two vertical JR folds. [12]

Varidnaviria is either monophyletic or polyphyletic and may predate the LUCA. The kingdom Bamfordvirae is likely derived from the other kingdom Helvetiavirae via fusion of two MCPs to have an MCP with two jelly roll folds instead of one. The single jelly roll (SJR) fold MCPs of Helvetiavirae show a relation to a group of proteins that contain SJR folds, including the Cupin superfamily and nucleoplasmins. [12] [20] [21]

Marine viruses in فاريدنافيريا are ubiquitous worldwide and, like tailed bacteriophages, play an important role in marine ecology. [35] Most identified eukaryotic DNA viruses belong to the realm. [36] Notable disease-causing viruses in فاريدنافيريا include adenoviruses, poxviruses, and the African swine fever virus. [37] Poxviruses have been highly prominent in the history of modern medicine, especially Variola virus, which caused smallpox. [38] Many varidnaviruses are able to become endogenized in their host's genome, and a peculiar example of this are virophages, which confer protection for their hosts against giant viruses during infection. [36]

By Baltimore group Edit

dsDNA viruses are classified into three realms and include many taxa that are unassigned to a realm:

  • All viruses in دوبلودنافيريا are dsDNA viruses. [11]
  • في مونودنافيريا, members of the class Papovaviricetes are dsDNA viruses. [30]
  • All viruses in فاريدنافيريا are dsDNA viruses. [12]
  • The following taxa that are unassigned to a realm exclusively contain dsDNA viruses: [12]
    • Orders: ليغامينفيراليس
    • Families: Ampullaviridae, باكولوفيريدي, Bicaudaviridae, كلافيريدي, Fuselloviridae, Globuloviridae, Guttaviridae, هالسبيفيريداي, Hytrosaviridae, Nimaviridae, Nudiviridae, Ovaliviridae, بلاسمافيريدي, Polydnaviridae, Portogloboviridae, Thaspiviridae, تريسترومافيريدي
    • Genera: دينودنا, الجذور

    ssDNA viruses are classified into one realm and include several families that are unassigned to a realm:


    شاهد الفيديو: Herpes simplex virus (أغسطس 2022).