文摘
一些沙粒病毒引起出血热疾病在人类和构成重大公共卫生问题的流行地区。另一方面,沙粒病毒被淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒是一个一流的主力病毒-宿主相互作用的调查和相关疾病。沙粒病毒小无名指叫做Z的蛋白质已被证明是病毒出芽的主要驱动力。Z是由已故的崭露头角的活动(L)域图案,PT / SAP和PPXY,位于糖基的Z .本文将当前知识沙粒病毒出芽包括L领域主题的多样性所使用的不同的沙粒病毒。我们还将讨论如何改善沙粒病毒出芽的知识可以促进发展的新型抗病毒策略来对抗人类致病性沙粒病毒。
1。介绍
沙粒病毒包膜病毒有bisegmented负链(NS) RNA基因组编码能力四种已知基因:核蛋白(NP),表面糖蛋白前体(GPC),聚合酶(L),矩阵像(Z)的蛋白质。尽管他们有限的基因组和蛋白质组的复杂性,沙粒病毒能够表现出不同的表型结果从长期的亚临床感染慢性感染在自然的宿主1)出血热(高频)在人类疾病,感染通过粘膜接触气溶胶或擦伤的皮肤直接接触传染性物质。因此,拉沙病毒(LASV),拉沙热的病原体(低频)估计每年几十万人感染流行地区的西非,导致大量的低频情况下与高发病率和高死亡率。同样,胡宁病毒(JUNV)导致阿根廷心力衰竭,严重与出血性疾病和神经系统表现及病死率的15 - 30%,而Machupo (MACV)和Guanarito (GTOV)沙粒病毒成为病原体的高频玻利维亚和委内瑞拉,分别。另一方面,沙粒病毒,被淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒),是一个极好的主力调查病毒-宿主相互作用包括机制的病毒控制和间隙通过宿主的免疫防御系统,以及病毒抵消措施导致慢性感染和相关疾病(2,3]。此外,证据表明,全球分布的沙粒病毒被淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒是一种被忽视的人类病原体的临床意义,特别是在先天性感染的病例。此外,淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒对免疫功能不全的一种特殊威胁人,说明了transplant-associated感染病例的淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒致命的结果在美国和澳大利亚。公共卫生的担忧沙粒病毒感染是严重缺乏授权当前疫苗和疗法被限制为使用核苷模拟利巴韦林,这是唯一有效的部分,需要早期和静脉管理最佳的活动,可能导致明显的副作用。因此,开发新颖和有效的antiarenaviral策略很重要,一个任务,应该通过更好的理解沙粒病毒分子和细胞生物学。
沙粒病毒小无名指Z蛋白质已被证明是发芽的主要驱动力。本文将检查当前的理解沙粒病毒出芽并讨论潜在影响小说的发展目标应采取什么样的战略对付人类致病性沙粒病毒。
2。沙粒病毒基因组组织和生命周期
沙粒病毒包膜病毒有bisegmented负链RNA基因组(NS)和生命周期限制细胞的细胞质中。病毒粒子多形性但经常球形和覆盖表面糖蛋白峰值。大,L (ca 7.3 kb), S (ca 3.5 kb)基因组RNA物种使用ambisense-coding策略直接合成两个多肽在相反的方向,由一个非编码基因间区分开(IGR)稳定的发夹结构的预测折叠(1)(图1)。S RNA编码病毒糖蛋白前体,GPC, 75 kDa (ca)和核蛋白质,NP (ca 63 kDa),而L RNA编码病毒依赖RNA的RNA聚合酶(RdRp或L聚合酶)(ca 200 kDa)和一个小(ca 11 kDa)无名指功能矩阵的对应的蛋白质Z (M)在许多包膜NS RNA病毒蛋白质。
与广泛的宿主范围和程控取向一致,高度保守的细胞表面蛋白广泛表达α-Dystroglycan (αdg)已被确定为一个主要为淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒受体,LASV以及其他沙粒病毒(4,5),而人类的转铁蛋白受体(TfR)被确认为一些新的世界所使用的主要受体(西北)沙粒病毒(6]。受体结合后,病毒粒子使用内部内化途径clathrin-independent或clathrin-dependent的旧世界(噢)和西北沙粒病毒,分别为(5]。有趣的是,细胞进入淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒和LASV独立于窖蛋白,dynamin,肌动蛋白,或者小gtpase Rab5 Rab7但cholesterol-dependent [7- - - - - -9]。后释放病毒核糖核蛋白进入感染细胞的细胞质中,相关的聚合酶生物合成过程的主任RNA复制和基因转录。组装和细胞释放的传染性后代涉及表面的病毒核糖核蛋白协会核心GP复杂,这一过程需要生产的传染性病毒粒子,从质膜芽(PM)。
3所示。沙粒病毒Z结构和功能
结果来源于minigenome——(MG)基础化验确认NP和L是高效的RNA合成所需的最小的病毒交易因素介导的病毒聚合酶(10- - - - - -12]。Z不是所需的RNA复制或转录,而是Z可以表现出剂量依赖性抑制作用在两个淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒的转录和复制,Tacaribe病毒(佛得角共和国),LASV毫克(10,12- - - - - -14]。Z的抑制活性淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒聚合酶RNA合成的不需要的n端或糖基Z,而环域是严格要求但不充分13,14]。环域调节蛋白质的相互作用,蛋白质和Z已经记录与多种宿主细胞蛋白质包括PML (15,16)和翻译起始因子eIF4E (15- - - - - -18]。Z-PML互动报道导致中断PML核体和再分配的PML细胞质,但生物的影响仍有待确定。另一方面Z-eIF4E交互发现损害eIF4E-dependent翻译通过其环域(16]。有趣的是,干扰素调节因子的表达7 (IRF7),一个关键因素在I型干扰素(IFN)的规定生产,pDCs,高度依赖4 e [19]。,因此,它是合理的Z可能调解抑制IRF7的表达在arenavirus-infected pDCs,因此,导致沙粒病毒的机制克服宿主先天免疫反应。
的可能贡献RING-mediated Z-host沙粒病毒出芽细胞蛋白质的相互作用是目前未知。值得注意的是,沙粒病毒蛋白质Z有严格守恒W残留在靠近第二个守恒C残留在戒指,戒指蛋白质的功能特性与E3酶活动参与ubiquitin-dependent蛋白质降解。然而,初步证据表明,LASV Z蛋白质缺乏ubiquitin-ligating活动存在的各种各样的E2酶包括Ubc4和Cdc34 / Ubc3 [16]。是否沙粒病毒蛋白质Z可能出现E3连接酶活动的其他E2 ubiquitin-conjugating酶及其生物学意义仍有待确定。Z也被卷入得罪宿主先天免疫反应。西北,但不是现在,沙粒病毒Z绑定rig - i和抑制干扰素β激活(20.]。的最近报道NMR结构LASV Z (17]应该促进未来可能的结构和功能的研究,旨在说明几个Z沙粒病毒生命周期中所扮演的角色。
4所示。Z蛋白质是沙粒病毒出芽的驱动力
Z沙粒病毒蛋白已被证明有善意崭露头角的活动21- - - - - -23]。许多包膜病毒拥有一个矩阵(M)蛋白质通常是病毒出芽的主要驱动力。因此,唯一的方式来表达这种M蛋白可以产生病毒样颗粒(一种)。经常M蛋白包含短的氨基酸图案,称为L(已故)领域发挥重要作用在病毒出芽。迄今为止,序列PT / SAP, PPXY, YPXnL (YPXL)被确立为L域主题(24- - - - - -26]。除了这些L域,FPDL主题和其他几个短的氨基酸图案也有报告称,作为L域(24- - - - - -26]。这些L域主题发挥他们的活动在病毒出芽调停与特定的宿主细胞相互作用的因素。因此,PT / SAP主题结合Tsg101,的一个组成部分ESCRT-I (endosomal排序所需的复杂transport-I)和启动出芽过程(27,28]。Vps4A / B AAA-type atp酶参与催化膜结合的拆卸和回收ESCRT复合物(29日- - - - - -31日]。证据表明,许多的M蛋白,但不是全部,包膜病毒有能力招募ESCRT复杂他们崭露头角的网站(24- - - - - -26]。除了米,其他几个病毒蛋白,包括仙台病毒(股票)C蛋白和马尔堡病毒NP (MARV),已发现ESCRT蛋白质直接结合,阿历克斯/ AIP1,或两者兼而有之,为出芽的过程(24,32- - - - - -35]。有趣的是,一些包膜病毒,包括流感,能够非常有效地执行出芽过程没有ESCRT机械(24,36]。值得注意的是,尽管水疱性口炎病毒的M蛋白包含PTAP和PPPY L域主题与Tsg101 Nedd4;分别所需Tsg101和Vps4A没有水疱性口炎病毒的有效的萌芽(37]。劳斯氏肉瘤病毒(RSV)呕吐PPPY主题的活动已被证明是由late-domain-interacting蛋白质(LDI-1 Nedd4鸡同族体)38,39]。最近在RSV LYPSL主题呕吐了作为第二个L域主题(40]。表1总结之间的各种相互作用的观察L域存在于M蛋白包膜病毒和宿主细胞相互作用的合作伙伴。
家庭单链核糖目前包括23个抗原相关病毒分为两组:噢,西北。这种分类最初建立基于血清学大但很支持最近序列的系统发育研究。噢沙粒病毒构成一个血统,而西北沙粒病毒隔离成演化支,B和c最近,Lujo (LUJV),美利奴走(MWAV)病毒被确认为新发现噢小组的成员(41,42]。有趣的是,在不同的沙粒病毒,有显著差异的类型L Z域图案呈现在他们的蛋白质(图2)。淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒Z包含一个规范PPPY L域和PT / SAP-like域堵塞,而Z LASV和Mopeia病毒)单价口服脊髓灰质炎疫苗(淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒也是噢沙粒病毒组的成员,包含,然而,PTAP和PPPY规范L域,但也的Z噢成员Lujo病毒只包含PTAP L域。另一方面,许多的Z NW沙粒病毒包括JUNV, MACV, GATV,萨比亚(SABV)病毒包含PT / SAP L域。此外蛋白质Z Pichinde (PICV)和白水阿罗约- (WWAV)病毒包含PTAP和快乐(PPPY-like)重叠的领域,类似于埃博拉病毒(EBOV) VP40 L域(PTAPPEY)。一些沙粒病毒蛋白质Z L域不包含规范,而是密切相关的主题的NW佛得角共和国和噢噢MWAV Z的蛋白质含有尽快和PTCP,分别我喜欢域。此外,所有已知的沙粒病毒蛋白质Z包含一个YxxL环域内的主题,但至少对佛得角共和国Z蛋白质,它不影响Z崭露头角的活动(43,44)(图2)。的相对贡献不同类型的L域Z-mediated出芽似乎受到不同因素的影响,包括病毒物种。因此,对于LASV PPPY L域似乎更强的贡献比PTAP崭露头角的主题(22,23]。PPPY主题似乎比PTAP主题重要功能。尽快在佛得角共和国的情况下,我喜欢域被发现缺乏崭露头角的活动,和佛得角共和国Z-mediated萌芽也是Tsg101-independent但Vps4A / B-dependent [43,44]。
除了所发挥的关键作用L域主题Z-mediated出芽,甘氨酸在位置两个(G2)是Z-mediated崭露头角的严格要求。G2是守恒的在所有已知的沙粒病毒蛋白质Z(图2需要)和Z myristoylation及其后续针对膜(43,48,49]。因此,突变G2A废除Z-mediated出芽。符合这些发现,治疗2欧姆(DL-2-hydroxymyristic酸),蛋白质myristoylation的抑制剂,造成Z-mediated显著减少传染性病毒出芽和生产后代(43,48]。
5。新策略来确定细胞因素Z-Mediated Z-Mediated萌芽的萌芽和小分子抑制剂
与其他许多善意的病毒出芽蛋白质,Z-mediated崭露头角的需要与特定的细胞因子的相互作用在endosomal /多泡体途径如下我们讨论。LASV-Z-host蛋白质的识别和表征相互作用参与病毒出芽可能会发现小说anti-arenavirus目标,并促进筛查策略确定药物的开发能够破坏病毒出芽,从而防止病毒传播。Z的能力直接self-budding在缺乏其他病毒蛋白质应该促进化验经得起遗传学和化学的发展高通量筛选(高温超导)来识别宿主细胞蛋白质所需Z-mediated出芽,以及小分子抑制剂的这个过程。为此,RNA干扰的出现作为基因表达的途径,使调制使屏幕功能基因在哺乳动物细胞。同样,组合化学库已成为生物屏幕,化合物的主要来源;因此,它应该是可行的识别Z-mediated崭露头角的小分子抑制剂的筛选化学库使用适当设计细胞化验Z-mediated出芽。在这方面,最近的研究结果表明,较小的融合(185个氨基酸)荧光素酶Gaussia首要的(GLuc) Z导致嵌合蛋白(Z-GLuc)保留野生型Z崭露头角的活动,可以通过直接测量GLuc监控活动的组织培养上清液Z-GLuc转染细胞。最初的研究表明,这种Z-GLuc-based崭露头角的分析始终表现出高信噪比(S / N)值(平均10倍)50),这表明它应该的遗传和化学的发展高温超导识别宿主细胞基因导致Z-mediated出芽和Z-mediated崭露头角的小分子抑制剂,分别。
6。贡献ESCRT机械的沙粒病毒出芽
ESCRT机械最初确定为空泡的蛋白类E子集排序(VPS)基因所需的正确排序可溶性水解酶从酵母高尔基液泡(51- - - - - -53]。基本VPS-mediated排序步骤发生在多功能车辆总线(多水泡身体)形成,当ubiquitinated蛋白质和脂质限制膜的识别和分类成膜microdomains,最终陷入并形成囊泡,芽到腔创建多功能车辆总线(54- - - - - -56]。多功能车辆总线随后的囊泡与溶酶体融合,从而揭露内部囊泡在这个细胞器降解脂酶和蛋白酶。ESCRT途径也参与了膜离层事件在细胞分裂的结论57,58]。ESCRT-I包含Tsg101、Vps37 Vps23, Mvb12A / B和已被证明是招募从细胞质成熟的核内体表面29日,54- - - - - -56,59,60]。ESCRT-I组件,特别是Tsg101,识别ubiquitinated蛋白质与ESCRT-II货物和互动,参与排序和囊泡的形成。应该注意的是,阿历克斯/ AIP1发现大桥ESCRT-I ESCRT-III ESCRT-II使用(使用不同的方法61年,62年]。ESCRT-III组件还招募另一个类E蛋白,Vps4A / B, AAA-type atp酶参与催化膜结合的拆卸和回收ESCRT复合物(29日- - - - - -31日]。值得注意的是,离层事件在细胞胞质分裂,一个拓扑类似endosomal泡的形成过程,利用同一ESCRT机械(29日,58,63年]。
Myristoylation Z的促进其附件的点Z是可能被Tsg101通过PT / SAP L在Z域图案(图3)。然而,没有直接生化证据表明Z Tsg101直接结合。然而,损耗的Tsg101 siRNA导致降低水平LASV和淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒Z-mediated崭露头角的(21,23]。有趣的是,当尽快图案出现在TACV-Z蛋白突变AAAA级,车牌区域生产水平没有影响,建议与淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒和LASV佛得角共和国Z-mediated出芽不利用Tsg101 [43,44]。然而,结果siRNA-mediated损耗和显性负突变体的使用表明,Vps4A / B是必要的对于LASV和佛得角共和国Z-mediated崭露头角的活动(21,43]。这些结果表明,ESCRT通路内的最后一步是必要的对于LASV和佛得角共和国Z-mediated出芽。
M蛋白的崭露头角的活动已被证明是增加了其他病毒蛋白质的贡献说明的核蛋白(NP)和糖蛋白(GP) EBOV和MARV病毒(64年,65年]。然而,研究淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒和LASV Z-mediated萌芽未能揭示崭露头角的其他病毒蛋白。相比之下,佛得角共和国NP显示增强Z-mediated车牌区域生产(44]。
然而,最近发表的研究表明,Mopeia病毒)单价口服脊髓灰质炎疫苗(NP并入车牌区域是由AIP1 /阿历克斯通过交互YLCL图案出现在Z (45,46]。
7所示。Tetherin / BST-2 CD317沙粒病毒出芽的拮抗剂
Tetherin被确认为一种IFN-inducible抗病毒细胞因子,使艾滋病病毒粒子的点(66年,67年]。随后的研究将这些发现扩展到其他病毒(68年]。与其他宿主先天免疫防御因素,一些病毒已经进化机制来抵消tetherin-mediated抗病毒活性(69年]。Tetherin已表现出抑制LASV Z-mediated崭露头角的(70年]。因此,293 t细胞持续表达tetherin导致LASV生产水平降低,MACV病毒粒子颗粒生产,而siRNA-mediated击倒的海拉细胞内源性tetherin导致LASV生产水平的增加,MACV病毒粒子的生产。这些结果表明,LASV并不拥有任何tetherin-antagonizing函数作为其他病毒蛋白质包括hiv - 1 Vpu描述,EBOV GP, KSHV K5 [66年,71年- - - - - -73年]。
的问题还有待研究与tetherin主机保护的贡献和病毒的发病机理。一个有吸引力的假说,但仍然没有实验支持,就是tetherin可以在一定程度上减缓体内病毒传播的过程,从而促进宿主先天免疫防御机制的行动和抗原表达导致一种更健壮的主机自适应免疫反应,控制和消除病毒。
8。观点沙粒病毒Z-Mediated出芽
目前的证据表明,许多包膜病毒使用ESCRT机械退出细胞。的沙粒病毒出芽,Z-Tsg101互动似乎促进Z ESCRT机械的访问。尽管重大进展在定义沙粒病毒出芽的基本方面,仍有大量的问题没有被调查,包括:(1)识别和宿主细胞的功能特征因素与PPXY L交互领域主题出现在LASV,淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒和其他一些沙粒病毒Z促进病毒出芽。PPXY L域图案出现在EBOV和MARV VP40调解与Nedd4.1互动(74年- - - - - -76年]。同样地,几个逆转录病毒,呕吐PPXY L域之间的相互作用与泛素连接酶已被证明有助于病毒出芽的规定(24,25,38,39]。如何泛素连接酶可以调节出芽的仍是未知数,但最近公布的数据显示arrestin-related蛋白质泛素连接酶连接和ESCRT机械(77年]。重要的是要知道特定的泛素连接酶可以调节Z-mediated崭露头角的,如果是这样,这个监管机制。(2)泛素或ubiquitin-like分子(ubl)修改显示属性和崭露头角的hiv - 1的活性呕吐和EBOV VP40蛋白(78年]。目前尚不清楚这些蛋白质修饰符也可能在沙粒病毒出芽的监管作用。(3)机制沙粒病毒RNP与Z和GP形成初露头角的成熟传染性后代在很大程度上是未知的。(4)类型的细胞特异性的影响是否沙粒病毒出芽和生物影响感染的结果没有被调查的问题。
详细了解宿主细胞蛋白相互作用直接导致沙粒病毒出芽可能会发现发展的新靶点的抗病毒药物对抗人类致病性沙粒病毒。
确认
这是没有出版。21130年的免疫学和微生物科学,斯克里普斯研究所(TSRI),拉霍亚,加州,美国。由于空间限制,我们一直在最近的评论更广泛的详细信息,包括所有原始的引用,可以找到关于不同话题的讨论。承认和道歉预先给出的很多同事没有可能引用原始的贡献。本文的作者贡献的研究是由国家卫生研究院的基金支持RO1 AI047140, RO1 AI077719和RO1 AI079665 j . c . de la Torre, T32-AI0735419浦田。