Poxviridae

Electron micrograph of smallpox virus.jpg
Poxviridae
Virusklassificering
(orankad): Virus
Rike : Varidnaviria
Rike: Bamfordvirae
Provins: Nucleocytoviricota
Klass: Pokkesviricetes
Beställa: Chitovirales
Familj: Poxviridae
Underfamiljer

Se text

Poxviridae är en familj av dubbelsträngade DNA- virus . Ryggradsdjur och leddjur fungerar som naturliga värdar. Det finns för närvarande 83 arter i denna familj, fördelade på 22 släkten, som är uppdelade i två underfamiljer. Sjukdomar associerade med denna familj inkluderar smittkoppor .

Fyra släkten av poxvirus kan infektera människor: Orthopoxvirus , Parapoxvirus , Yatapoxvirus , Molluscipoxvirus . Orthopoxvirus : smittkoppsvirus (variola), vacciniavirus , kokoppsvirus , apkoppsvirus ; Parapoxvirus : orf- virus, pseudocowpox , bovint papulärt stomatitvirus ; Yatapoxvirus : tanapoxvirus , yaba-aptumörvirus ; Molluscipoxvirus : molluscum contagiosum virus (MCV). De vanligaste är vaccinia (som ses på den indiska subkontinenten) [ citat behövs ] och molluscum contagiosum, men appoxinfektioner ökar (sedda i västra och centralafrikanska regnskogsländer). Den liknande sjukdomen vattkoppor är inte ett riktigt poxvirus och orsakas av herpesviruset varicella zoster .

Etymologi

Namnet på familjen, Poxviridae , är ett arv från den ursprungliga grupperingen av virus associerade med sjukdomar som producerade poxor i huden. Modern viral klassificering är baserad på fenotypiska egenskaper; morfologi, nukleinsyratyp, replikationssätt, värdorganismer och vilken typ av sjukdom de orsakar. Smittkoppsviruset är fortfarande den mest anmärkningsvärda medlemmen i familjen . [ citat behövs ]

Historia

A) Elektronmikrofotografi av poxviruspartiklar i synovium av en stor brun fladdermus, nordvästra USA. B) Negativ färgning av poxviruspartiklar i cellkultursupernatant. Skalstång = 100 nm.

Sjukdomar orsakade av poxvirus, särskilt smittkoppor, har varit kända i århundraden. Ett av de tidigaste misstänkta fallen är den egyptiske faraon Ramses V som tros ha dött av smittkoppor cirka 1150 år f.Kr. Smittkoppor troddes ha överförts till Europa i början av 800-talet och sedan till Amerika i början av 1500-talet, vilket resulterade i att 3,2 miljoner azteker dog inom två år efter introduktionen. Denna dödssiffra kan tillskrivas ursprungsbefolkningens totala brist på exponering för viruset under årtusenden. [ citat behövs ]

Ett sekel efter att Edward Jenner visade att de mindre potenta kopporna kunde användas för att effektivt vaccinera mot de mer dödliga smittkopporna, började ett världsomspännande försök att vaccinera alla mot smittkoppor med det slutliga målet att befria världen från den pestliknande epidemin. Det sista fallet av endemiska smittkoppor inträffade i Somalia 1977. Omfattande sökningar under två år upptäckte inga ytterligare fall , och 1979 förklarade Världshälsoorganisationen (WHO) sjukdomen officiellt utrotad. [ citat behövs ]

År 1986 förstördes alla virusprover eller överfördes till två godkända WHO-referenslaboratorier: vid huvudkontoret för de federala Centers for Disease Control and Prevention (CDC) i Atlanta , Georgia (USA) och vid Institute of Virus Preparations i Moskva. Efter den 11 september 2001 har de amerikanska och brittiska regeringarna haft ökad oro över användningen av smittkoppor, eller en smittkoppsliknande sjukdom, i bioterrorism. Men flera poxvirus inklusive vacciniavirus, myxomavirus, tanapoxvirus och tvättbjörnspoxvirus undersöks för närvarande för deras terapeutiska potential i olika humana cancerformer i prekliniska och kliniska studier.

Mikrobiologi

Strukturera

Poxviridae virion

Poxviridae- viruspartiklar (virioner) är i allmänhet höljda (externt höljda virion), även om den intracellulära mogna virionformen av viruset, som innehåller olika hölje, också är smittsam. De varierar i sin form beroende på arten men är vanligtvis formade som en tegelsten eller som en oval form som liknar en rundad tegelsten eftersom de lindas av det endoplasmatiska retikulumet. Virionet är exceptionellt stort, dess storlek är cirka 200 nm i diameter och 300 nm i längd och bär sitt genom i ett enkel, linjärt dubbelsträngat segment av DNA. Som jämförelse rhinovirus 1/10 så stora som en typisk Poxviridae- virion.

Genom

Fylogenetisk analys av 26 olika chordopoxvirusgenom har visat att den centrala regionen av genomet är bevarad och innehåller ~90 gener. Änden däremot är inte bevarade mellan arter. Av denna grupp är Avipoxvirus det mest divergerande. Det näst mest divergerande är Molluscipoxvirus. Capripoxvirus, Leporipoxvirus, Suipoxvirus och Yatapoxvirus släkten kluster ihop: Capripoxvirus och Suipoxvirus delar en gemensam förfader och skiljer sig från släktet Orthopoxvirus. Inom Othopoxvirus-släktet Cowpox-virus grupperar sig inte Brighton Red, Ectromelia-virus och Monkeypox-virus nära med någon annan medlem. Variolavirus och Camelpox-virus utgör en undergrupp. Vacciniavirus är närmast besläktat med CPV-GRI-90. [ citat behövs ]

GC -innehållet i familjemedlemsgenom skiljer sig avsevärt. Avipoxvirus, capripoxvirus, cervidpoxvirus, ortopoxvirus, suipoxvirus, yatapoxvirus och ett Entomopox-släkte (Betaentomopoxvirus) tillsammans med flera andra oklassificerade Entomopoxvirus har lågt G+C-innehåll medan andra - Molluscipoxvirus, Orthopoxvirus, Parapoxvirus och några oklassificerade G+C-virus har ett relativt högt G+C-virus C-innehåll. Orsakerna till dessa skillnader är inte kända. [ citat behövs ]

Replikering

Poxviridae replikationscykel

Replikering av poxviruset involverar flera stadier. Viruset binder först till en receptor på värdcellytan; receptorerna för poxviruset tros vara glykosaminoglykaner . [ citat behövs ] Efter att ha bindit till receptorn kommer viruset in i cellen där det avbeläggs. [ citat behövs ] Borttagning av viruset är en process i två steg. [ citat behövs ] Först tas det yttre membranet bort när partikeln kommer in i cellen; för det andra smälter viruspartikeln (utan det yttre membranet) samman med cellmembranet för att frigöra kärnan i cytoplasman. [ citat behövs ] De poxvirusgener uttrycks i två faser. [ Redigering behövs ] De tidiga generna kodar för det icke-strukturella proteinet, inklusive proteiner som är nödvändiga för replikering av det virala genomet, och uttrycks innan genomet replikeras. [ Citat behövs ] De sena generna uttrycks efter att genomet har replikerats och kodar för de strukturella proteinerna för att göra viruspartikeln. [ citat behövs ] Sammansättningen av viruspartikeln sker i fem mognadsstadier som leder till den slutliga exocytosen av den nya höljesvirionen. [ Citat behövs ] Efter att genomet har replikerats, sätter den omogna virionen ihop A5-proteinet för att skapa den intracellulära mogna virionen. [ Citat behövs ] Proteinet ställer in sig och det tegelstensformade höljet av den intracellulära höljesvirionen. [ Citat behövs ] Dessa partiklar smälts sedan samman med cellplasman för att bilda det cellassocierade höljet virion, som möter mikrotubulierna och förbereder sig för att lämna cellen som ett extracellulärt hölje virion. [ citat behövs ] Sammansättningen av viruspartikeln sker i cellens cytoplasma och är en komplex process som för närvarande undersöks för att förstå varje steg på djupet. [ citat behövs ] Med tanke på det faktum att detta virus är stort och komplext, är replikeringen relativt snabb och tar cirka 12 timmar tills värdcellen dör genom frisättning av virus. [ citat behövs ]

Replikationen av poxvirus är ovanlig för ett virus med dubbelsträngat DNA- genom eftersom det förekommer i cytoplasman, även om detta är typiskt för andra stora DNA-virus. Poxvirus kodar för sitt eget maskineri för genomtranskription, ett DNA-beroende RNA-polymeras, som gör replikering i cytoplasman möjlig. De flesta dubbelsträngade DNA-virus kräver värdcellens DNA-beroende RNA-polymeras för att utföra transkription. Dessa värdpolymeraser finns i kärnan , och därför utför de flesta dubbelsträngade DNA-virus en del av sin infektionscykel i värdcellens kärna. [ citat behövs ]

Evolution

Phylogenetic tree of Poxviridae och distribution av cGAMP-nukleaser över medlemsarter och släkten

Poxvirusens förfader är inte känd men strukturella studier tyder på att det kan ha varit ett adenovirus eller en art relaterad till både poxvirusen och adenovirusen.

Baserat på genomorganisationen och DNA-replikationsmekanismen kan ett fylogenetiskt samband existera mellan rudivirus ( Rudiviridae ) och de stora eukaryala DNA-virusen: det afrikanska svinpestviruset ( Asfarviridae ), Chlorellavirus ( Phycodnaviridae ) och poxvirus ( Poxviridae ).

Mutationshastigheten i poxvirusgenom har uppskattats till 0,9–1,2 x 10–6 substitutioner per plats och år. En andra uppskattning sätter denna hastighet på 0,5–7 × 10–6 nukleotidsubstitutioner per plats och år. En tredje uppskattning placerar hastigheten till 4–6 × 10 −6 .

Den sista gemensamma förfadern till de bevarade poxvirus som infekterar ryggradsdjur existerade. Släktet Avipoxvirus avvek från förfadern för 249 ± 69 tusen år sedan. Förfadern till släktet Orthopoxvirus var nästa att avvika från de andra kladerna vid . En andra uppskattning av denna divergenstid placerar denna händelse på 166 000 ± 43 000 år sedan. Uppdelningen av Orthopoxvirus i de bevarade släktena inträffade för ~14 000 år sedan. Släktet Leporipoxvirus divergerade för ~137 000 ± 35 000 år sedan. Detta följdes av förfadern till släktet Yatapoxvirus . Den sista gemensamma förfadern till Capripoxvirus och Suipoxvirus avvek för 111 000 ± 29 000 år sedan. [ citat behövs ]

Ett isolat från en fisk – laxgällpoxvirus – verkar vara den tidigaste grenen i Chordopoxvirinae . En ny systematik har nyligen föreslagits efter fynden av ett nytt ekorrkoppsvirus i Berlin, Tyskland.

Smittkoppor

Datumet för uppkomsten av smittkoppor är inte fastställt. Det har troligen utvecklats från ett gnagarvirus för mellan 68 000 och 16 000 år sedan. Det stora utbudet av datum beror på de olika register som används för att kalibrera den molekylära klockan. En clade var variola major-stammarna (den mer kliniskt allvarliga formen av smittkoppor) som spreds från Asien för mellan 400 och 1 600 år sedan. En andra kladd inkluderade både alastrim minor (en fenotypiskt mild smittkoppor) som beskrevs från de amerikanska kontinenterna och isolat från Västafrika som avvek från en förfäders stam mellan 1 400 och 6 300 år tidigare. Denna clade divergerade ytterligare i två subclades för minst 800 år sedan. [ citat behövs ]

En andra uppskattning har placerat separationen av variola från Taterapox för 3000–4000 år sedan. Detta överensstämmer med arkeologiska och historiska bevis angående förekomsten av smittkoppor som en mänsklig sjukdom, vilket tyder på ett relativt nyligen ursprung. Men om mutationshastigheten antas likna den för herpesvirusen har divergensdatumet mellan variola från Taterapox uppskattats till 50 000 år sedan. Även om detta överensstämmer med de andra publicerade uppskattningarna tyder det på att de arkeologiska och historiska bevisen är mycket ofullständiga. Bättre uppskattningar av mutationshastigheter i dessa virus behövs. [ citat behövs ]

Taxonomi

Arterna i underfamiljen Chordopoxvirinae infekterar ryggradsdjur och de i underfamiljen Entomopoxvirinae infekterar insekter . Det finns tio erkända släkten i Chordopoxvirinae och tre i Entomopoxvirinae .

Följande underfamiljer och släkten är igenkända (- virinae betecknar underfamilj och - virus betecknar släktet):

Chordopoxvirinae

Entomopoxvirinae

Båda underfamiljerna innehåller också ett antal oklassificerade arter för vilka nya släkten kan skapas i framtiden.

  • Cotia-virus från 2012 är ett ovanligt chordopoxvirus som kan tillhöra ett nytt släkte. Cotia-virus tilldelades det nya släktet Oryzopoxvirus 2019. Ett brasilianskt porcupinpoxvirus som upptäcktes 2019 är nära besläktat med viruset.
  • Ytterligare två chordopoxvirus är NY_014 och murmansk poxvirus. De anses vara nära besläktade med ett "Yoka poxvirus". ICTV klassificerar dem under ett släkte Centapoxvirus , skapat 2016.

Vacciniavirus

Huvudartikel: Vacciniavirus

Det prototypiska poxviruset är vacciniavirus , känt för sin roll i utrotningen av smittkoppor. Vacciniaviruset är ett effektivt verktyg för uttryck av främmande proteiner, eftersom det framkallar ett starkt värdimmunsvar. Vacciniaviruset kommer in i cellerna främst genom cellfusion, även om den ansvariga receptorn för närvarande är okänd. [ citat behövs ]

Vaccinia innehåller tre klasser av gener: tidig, mellanliggande och sen. Dessa gener transkriberas av viralt RNA-polymeras och associerade transkriptionsfaktorer. Vaccinia replikerar sitt genom i cytoplasman hos infekterade celler, och efter sent skede genuttryck genomgår virionmorfogenes, vilket producerar intracellulära mogna virioner som finns i ett höljesmembran. Ursprunget till höljesmembranet är fortfarande okänt. De intracellulära mogna virionerna transporteras sedan till Golgi-apparaten där de lindas in med ytterligare två membran och blir det intracellulära höljeviruset. Detta transporteras längs cytoskelettmikrotubuli för att nå cellperiferin, där det smälter samman med plasmamembranet för att bli det cellassocierade höljeviruset. Detta utlöser aktinsvansar på cellytor eller frisätts som yttre höljesvirion. [ citat behövs ]

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Poxviridae&oldid=1136462637 "