Лентивирусы ( лат. Lentivirus , от лат. lentus — медленный) — род вирусов из семейства ретровирусов ( Retroviridae ) с длительным инкубационным периодом .

Лентивирусы способны доставлять значительное количество генетического материала в клетку хозяина и обладают уникальной среди ретровирусов способностью реплицироваться в неделящихся клетках, что делает лентивирусы удобным вектором для доставки генетического материала в молекулярной биологии. Ярким представителем этого рода является вирус иммунодефицита человека .

Морфология

Вирионы имеют оболочку, немного , имеют сферическую форму и диаметр около 80—100 нм . Выступы вирусной оболочки делают поверхность неровной. Нуклеоид концентрический, палочковидный либо имеет вид усеченного конуса.

Структура генома и репликация

Геном вирусов содержит три гена, которые располагаются в геномной РНК в таком порядке 5´- gag - pol - env -3´ . Также геном содержит вспомогательные гены, которые отличаются у разных вирусов (в случае ВИЧ-1 это vif , vpr , vpu , tat , rev , nef ). Продукты вспомогательных генов принимают участие в регуляции репликации геномной РНК. Длинные концевые повторы имеют длину около 600 нуклеотидов, участок U3 имеет длину 450, последовательность R — 100 и участок U5 около 70 нуклеотидов.

Такие вирусные белки, как обратная транскриптаза и интеграза , принимают участие на ранних этапах репликации. Обратная транскриптаза (ревертаза) это РНК-зависимая ДНК-полимераза , кодируемая геномом вируса. Ревертаза использует геномную РНК вируса как матрицу для синтеза комплементарной цепочки ДНК. Обратная транскриптаза также обладает активностью для разрушения матрицы РНК. Интеграза связывается как с кДНК , синтезированной обратной транскриптазой, так и с ДНК хозяина. До встраивания генома вируса в ДНК хозяина, интеграза «обрабатывает» длинные концевые повторы.

Лентивирусы способны заражать соседние клетки при непосредственном контакте без образования внеклеточных частиц. ^{[ источник не указан 1371 день ]}

Антигенные свойства

Антигенные детерминанты штаммоспецифичны. Детерминанты, определяющие серотип, находятся на оболочке вируса и являются гликопротеинами . Классификация лентивирусов иногда основывается на антигенных свойствах.

Физико-химические характеристики вирионов

• Общие
  • Плавучая плотность 1,16—1,18 г/см³ в сахарозе
  • Вирионы чувствительны к нагреванию, детергентам и формальдегиду .
  • Инфективность не снижается при радиоактивном облучении.
• Нуклеиновые кислоты
  • Вирионы содержат около 2 % нуклеиновых кислот.
  • Геном состоит из димеров.
  • Вирионы содержат по одной молекуле линейной одноцепочечной (+)РНК.
  • Общая длина одного мономера генома составляет 9200 нуклеотидов.
  • Геном имеет повторяющиеся концевые последовательности; длинные концевые повторы составляют около 600 нуклеотидов.
  • 5'-конец геном кэпирован , последовательность кэпа — m7G5ppp5’GmpNp.
  • 3'-конец каждого мономера содержит поли(А); 3'-конец имеет структуру, подобную тРНК и соединяется с лизином .
  • Внутри капсида содержится исключительно геномная нуклеиновая кислота.
• Белки
  • Вирионы содержат 11 разных белков, которые составляют 60 % вирусной частицы.
  • Пять основных структурных белков по молекулярной массе.
    • 120 кДа . Gp120 гликозилированный белок оболочки SU, кодируемый вирусным геном env .
    • 41 кДа. Gp41 гликозилированный трансмембранный белок оболочки TM, кодируемый вирусным геном env .
    • 24 кДа. P24 негликозилированный белок капсида CA.
    • 17 кДа. P17 негликозилированный белок ядермного матрикса MA.
    • 7—11 кДа. Негликозилированный белок капсида NC.
      • Белки MA, CA и NC закодированы геном gag .
  • Белки оболочки SU и TM гликозилированы как минимум у некоторых лентивирусов (ВИЧ, вирус иммунодефицита обезьян). Гликозилирование, по-видимому, играет важную роль в маскировании и обеспечивают разнообразие антигенных участков, необходимых для иммунного ответа хозяина.
  • Обычно обнаруживаются четыре неструктурных белка, из них три — у лентивирусов приматов.
    • Белок размером 66 кДа. Обратная транскриптаза RT, кодируемая геном pol .
    • Белок размером 32 кДа. Интеграза IN, также кодируемая геном pol .
    • Белок размером 14 кДа. Протеаза PR, кодируемая геном pro .
    • dUPTаза DU, функция которой неизвестна.
• Липиды : вирионы содержат около 35 % липидов.
• Углеводы : вирионы содержат около 3 % сахаров.

Применение

Лентивирусы — удобный вектор для введения генов в системы in vitro или животные модели. Лентивирусные векторы успешно используют для доставки генно-инженерных конструкций для блокирования экспрессии специфических генов по механизму РНК-интерференции . Экспрессия коротких РНК, содержащих шпильки ( shRNA ) снижает экспрессию заданного гена и таким образом позволяет судить о функциях данного гена в модельном объекте. Подобные исследования могут предшествовать разработке новых лекарственных препаратов для лечения заболеваний при помощи блокирования экспрессии определённых генов.

Также лентивирусные векторы используют для введения новых генов в клетки человека или животных. Например, в случае модели гемофилии на лабораторных мышах экспрессия тромбоцитарного фактора VIII дикого типа приводит к восстановлению нормального фенотипа . Использование лентивирусных векторов имеет некоторые преимущества перед другими методами терапии генами. Лентивирусы заражают делящиеся и неделящиеся клетки, длительно экспрессируют трансген, и обладают низкой иммуногенностью. Лентивирусы, экспрессирующие PDGF (фактор роста тромбоцитов) успешно используют для трансфекции мышей, страдающих диабетом . Возможно, подобные способы терапии генами в дальнейшем будут применять и на людях. Векторы на основе гаммаретровирусов и лентивирусов применялись уже более чем в 300 клинических испытаниях, направленных на разработку способов лечения различных заболеваний .

Классификация

Классифицикацию лентивирусов в пять серотипов осуществляют по таксонам позвоночных, которых заражают соответствующие серотипы (приматы, овцы и козлы, лошади, кошки, крупный рогатый скот). Лентивирусы приматов отличаются по рецептору CD4 и по отсутствию фермента dUTPазы. Некоторые группы имеют антигены gag с перекрестной специфичностью.

К роду Lentivirus относят в частности следующие виды :

Для вируса иммунодефицита обезьян известно несколько штаммов этого вируса, каждый из которых характерен для одного вида приматов: SIV-agm, SIV-cpz, SIV-mnd, SIV-mne, SIV-mac, SIV-sm, SIV-stm.

Примечания

Литература

• Ryan K. J., Ray C. G., eds. Sherris Medical Microbiology: An Introduction to Infectious Diseases (англ.) . — 4th. — New York: McGraw-Hill Education , 2004. — ISBN 0-8385-8529-9 .
• Desport, M. (editor). Lentiviruses and Macrophages: Molecular and Cellular Interactions (англ.) . — (англ.) ( , 2010. — ISBN 978-1-904455-60-8 .
• Tim Ravenscroft (2008-06-15). . . pp. 54—55 . Дата обращения: 6 июля 2008 . (subtitle) Rapidly emerging technology has potential to treat hemophilia, AIDS, and Cancer