文摘
再小,包膜病毒,~ 70 nm直径,包含一个单链,积极意义,RNA基因组。属于该属病毒主要节肢动物传播的病毒,导致人体感染禽流感的病例。他们对人类健康的潜在威胁是最近以2005年重聚,基孔肯雅病毒爆发凸显的必要性理解事件的生命周期这些医学上重要的人类病原体。病毒的复制和传播取决于进入宽容的细胞。病毒进入由附件病毒粒子的细胞,导致内化,脱壳释放遗传物质的复制和传播。研究再显示条目通过受体介导内吞作用的途径。摘要甲病毒条目的不同阶段检查,与例子Semliki森林病毒,辛德毕斯病毒、基孔肯雅病毒,和委内瑞拉马脑炎病毒。
1。再
再主要节肢动物传播的病毒(虫媒病毒)在家庭中Togaviridae。属于该属病毒通常分为新世界再,或旧世界再,这取决于他们最初是孤立的地理位置1]。新的世界再,包括东部马脑炎病毒(EEEV),委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)和马脑炎病毒(生象),通常在人类和其他哺乳动物引起脑炎,而旧世界再,如基孔肯雅病毒(CHIKV), O 'Nyong-Nyong病毒(ONNV),罗斯河病毒(RRV) Semliki森林病毒(SFV)和辛德毕斯病毒(SINV),引起发烧,皮疹,关节痛综合征很少导致死亡(2]。在早期研究再SFV被关注和SINV由于其生长能力高滴定度在细胞培养时不致病的人类,最近人们一直注意调查CHIKV。2005年洛杉矶爆发CHIKV团聚感染785000人口的40%,导致250死亡病例3]。的再度出现CHIKV重申再对人类健康的潜在威胁,和必要的理解机制参与甲病毒生物学。
2。基因组成和病毒粒子的结构
再小,icosahedral-shaped包膜病毒,直径大约70海里4- - - - - -6]。甲病毒病毒粒子的宿主细胞获得脂质膜(6- - - - - -9]。嵌入在这个膜峰值80人,安排在一个二十面体(6,9]。异质二聚体的糖蛋白E1和E2副子单元,它们反过来组装成三聚形成的突起(9- - - - - -11]。E1和E2都是跨膜蛋白c端胞质区域,被认为与核衣壳(12,13]。
积极意义,甲病毒基因是一个单链RNA基因组约12 Kb的长度(14,15]。除了基因组RNA长度,subgenomic RNA编码结构蛋白也生成,与两个物种包含5′帽和保利(a)的尾巴14- - - - - -16]。编码序列包含两个大的开放阅读框(orf);氨基ORF编码非结构多蛋白c端ORF编码结构多元蛋白时(图1)。两个多蛋白裂解转译后的病毒(半胱氨酸)和宿主蛋白酶。四个非结构蛋白(nsP1 4)和他们的乳沟中间体参与RNA复制、五结构蛋白(C, E3 E2 6 k, E1)和他们的乳沟病毒衣壳化和萌芽(图所需的中间体1)[15,17,18]。
的甲病毒nsP1拥有guanine-7-methyltransferase和guanylyl转移酶活动所需的限制和新合成的病毒基因的甲基化和subgenomic rna (19,20.]。在RNA复制、nsP1被认为锚复制复合物细胞膜(21]。的甲病毒nsP2展品RNA三磷酸酶/核苷三磷酸酶,以及解旋酶活性在氨基一半(22- - - - - -24],c端一半编码病毒(papain-like)所需的半胱氨酸蛋白酶处理非结构化的多蛋白(17,25]。晶体结构CHIKV和VEEV nsP3 n端显示ADP-ribose 1-phosphate磷酸酶和rna结合活动(26]虽然诱变研究也揭示nsP3的作用在调节小鼠的致病性27,28]。nsP4蛋白质功能的依赖rna的rna聚合酶(RdRp),包含催化GDD主题在糖基29日]。还假设nsP4充当支架的交互与其他nsPs或宿主蛋白质通过氨基端(30.与腺苷转移酶活动),也观察到31日]。
在核衣壳的形成过程中,甲病毒衣壳蛋白(C)结合病毒基因组RNA通过氨基端参数、赖氨酸和Pro残留32,33]。诱变的研究确定了亮氨酸拉链位于这个地区对于nucleocapsid-like粒子的形成,可能调解二聚在病毒装配(34]。蛋白c端是丝氨酸蛋白酶域(18,35],它还包含一个疏水口袋为糖蛋白绑定毗邻substrate-binding网站(12]。结构蛋白的作用E3目前未定义,不同再之间,似乎有所不同。发现虽然SFV的E3蛋白与病毒粒子(36),E3蛋白质不纳入其他再包括CHIKV病毒粒子,SINV,或生象37]。再负责的E2糖蛋白受体结合嵌入细胞膜由30 c端残留(38- - - - - -40]。氨基酸的变化确定了行列式的E2蛋白神经毒性(41- - - - - -43]。内定点诱变确定一个Tyr-X-Leu三肽与衣壳的交互所需的endodomain蛋白酶域(12,13,44),与守恒的半胱氨酸残基所修改的棕榈酰化(45]。6 k是一个palmitoylated结构蛋白必不可少的甲病毒粒子的组装(46,47),它被认为影响交通站点病毒粒子的组装在质膜,在被纳入少量病毒粒子(46,48,49]。甲病毒6 k蛋白也被列为viroporin形成cation-selective离子通道由于其能力和改变细菌和哺乳动物细胞的膜透性50- - - - - -52]。E1蛋白是甲病毒融合蛋白(53,54),融合肽驻留在一个高度保守的疏水性域(38]。
3所示。甲病毒生命周期
入口后,甲病毒粒子进行拆卸,将基因组RNA释放到细胞质中受感染的细胞(图2)。病毒基因组然后翻译从两个orf生成非结构化(P1234)和结构多蛋白(55]。在感染早期P1234裂解独联体nsP3和nsP4屈服P123之间nsP4 [56,57]。P123和nsP4形成一个不稳定的初始复制复杂的,就是能合成段RNA (1,58- - - - - -60]。乳沟P123 nsP1、P23只能发生在反式,只有在足够高的多蛋白的浓度。多蛋白产品nsP1、P23和nsP4形式复制复杂的细胞病理液泡内(CPV)活跃在节段合成,以及基因组RNA合成,但不是在subgenomic RNA合成(60- - - - - -64年]。后完全解理nsP1、nsP2 nsP3 nsP4,节段合成灭活,现在稳定复制复杂的开关来合成基因组和subgenomic正链RNA (58,59]。在大多数再,漏水的终止密码子存在nsP3(显示在图2),通读估计发生只有10 - 20%的效率(65年]。这将导致过度的P123非结构化多蛋白P1234相比,和损耗nsP4相对于其他nsPs。进一步减少细胞内nsP4是一个不稳定的酪氨酸残基的氨基端信号快速降解N-end规则路径(66年]。值得注意的是,一小部分的表达nsP4细胞内是相对稳定的,大概复制复合物的形式,暗示nsP4只是退化当超过(66年]。去除不稳定的酪氨酸残基会导致贫穷的RNA复制(67年]。
劈理的结构多蛋白发生cotranslationally,开始autoproteolytic乳沟的从剩余的多蛋白衣壳蛋白18,68年,69年]。C蛋白就可以联想到新合成RNA,识别特定包装基因组5′一半的信号,这样,只有完整的基因组RNA打包成nucleocapsid-like粒子(32,33]。E3蛋白质作为一个信号序列插入剩余的多蛋白进入内质网,它是由宿主信号肽酶处理(18,70年]。同样,6 k蛋白质作为一个信号序列的下游加工E1蛋白(51]。
在合成、E2糖蛋白前体,PE2 (SFV p62),和E1糖蛋白相互作用(优先独联体)形成形成71年- - - - - -73年]。这些异质二聚体复合物从内质网运送至细胞表面通过高尔基氏复合体(74年- - - - - -76年]。在后期运输,PE2前体在腔内域的主机furin-like蛋白酶裂解生成成熟的E2和E3蛋白(74年,76年,77年]。这解理诱发一个构象的变化削弱了E1-E2交互在收容站里异质二聚体(11),启动激活的融合肽在暴露在低pH值(78年]。C蛋白之间的相互作用和E2蛋白的胞质域驱动出芽的过程,与E1-E2形成周围形成一个信封nucleocapsid-like粒子(12,79年,80年]。在释放细胞,病毒粒子获得膜双层来自宿主细胞的质膜(6- - - - - -9]。
4所示。受体介导内吞作用
病毒进入细胞的质膜,通过融合与膜组件在细胞表面,或通过受体附件和内化,其次是融合与内吞作用的细胞内的膜囊泡。受体介导的内吞作用是主要的模式条目,通常由clathrin-coated坑的形成,和随后的交通核内体早期,低ph值环境触发聚变(81年]。另外,一些病毒利用clathrin-independent途径获得进入细胞。caveolar /筏通路传输性病毒中性酸碱度caveosomes,之前再分配ER。也有许多clathrin-independent, caveolin-independent途径,病毒用于细胞进入依靠小gtpase,虽然这些不清楚81年]。
再进入细胞是通过交互的E2组件与蛋白质受体在靶细胞表面(图2)[40,82年]。63 KDa禽细胞表面的蛋白质是第一个甲病毒受体观察,尽管其身份是不确定83年]。对博鸿泰抗体生成的膜蛋白筛选确定67 KDa层粘连蛋白受体的高亲和性附件受体SINV感染哺乳动物细胞(84年]。随后绑定SINV树突细胞的实验证明是依赖迹象,DC-SIGN和l牌作为受体分子(85年]。细胞表面糖胺聚糖硫酸乙酰肝素,也可能作为一个附件再受体(86年- - - - - -88年]。然而,甲病毒绑定的亲和力似乎硫酸乙酰肝素后获得串行使在细胞培养中,通过与现场隔离显示更低的亲和力比laboratory-adapted菌株(硫酸乙酰肝素86年- - - - - -88年]。
在对细胞受体,再迅速内化并交付给核内体(图2)[89年- - - - - -91年]。clathrin-coated囊泡的形成需要dynamin, ~ 100 KDa蛋白促进clathrin-coated坑的萌芽,导致涂层的形成囊泡,GTP-dependent的方式(92年]。当显性负dynamin突变体专门阻止clathrin-coated坑和囊泡的形成表达(93年,94年),入口的再CHIKV, SFV, SINV阻止(89年,95年]。同样,Eps15显性负突变,另一个中介clathrin-dependent内吞作用,防止VEEV进入细胞(96年]。调查使用显性负突变形式的执行Rab5 Rab7,基因重要的内吞作用的贩卖早期和晚期核内体,分别为(97年,98年),表明SFV和VEEV都运到早期核内体只有VEEV被运送到核内体后期,在融合目标膜(96年,99年]。
而再的条目是被广泛接受的依赖clathrin-mediated内吞作用和融合endosomal膜,再进入宿主细胞的能力通过替代机制也被报道。支持这个假说是早期研究SINV条目显示翻译的病毒RNA在细胞的胞质,即使感染细胞治疗与弱基地氯喹和氯化铵,表明感染包括酸性核内体可以规避One hundred.,101年]。最近,各种细胞系的感染SINV了继续在缺乏low-pH-induced内吞作用,表明通过clathrin-independent入口通路(102年- - - - - -104年]。同样,SFV感染后博鸿泰和CHO细胞的正常病毒在核内体融合,或实验诱导融合在细胞表面,突出的能力,再通过另一种途径感染细胞。尽管CHO细胞只能感染内吞作用的途径后,博鸿泰细胞能够被感染后有效地融合在核内体或等离子体膜,就是明证病毒RNA和蛋白质合成105年]。同意这是发现SFV里面能找到noncoated坑和囊泡(106年]。当核被用来降低网格蛋白重链,CHIKV感染HEK293和海拉细胞是未受影响107年]。有趣的是,实验使用anti-clathrin抗体显示只有一个~ 60%块SFV感染(90年]。感染可能意味着这部分区块的抗体不完全抑制网格蛋白通路,或者SFV还可以通过另一种途径,进入不需要网格蛋白。这种情况也可能适用于CHIKV, Eps15显性负突变体,Rab5,内吞作用和药物抑制剂,显示只在感染局部块,支持假设几种途径被CHIKV渗透到目标细胞(107年]。
5。融合
早期的研究揭示了E1蛋白的再融合蛋白(38,53,54,108年- - - - - -110年]。此外,除E2蛋白的蛋白酶消化建议E1蛋白发生膜融合的单独是充分的(111年]。然而,fusogenic活动的E1蛋白抑制与E2蛋白的交互(11]。endosomal囊泡内,E1-E2异质二聚体发生不可逆的构象变化在暴露于pH ~ 6或低于[91年,109年,112年- - - - - -115年]。这个低ph值的环境释放的E1亚基与E2亚基,允许重排homotrimeric复杂活动融合(108年,109年,116年,117年]。E1 homotrimers与疏水性的膜通过膜插入目标融合肽形成气孔细胞和病毒核衣壳膜释放到细胞质(图2)[111年,118年,119年]。融合过程非常迅速,再前溶酶体降解的风险(115年]。氯喹治疗细胞lysosomotropic弱基地,concanamycin,氯化铵,bafilomycin,或莫能菌素中和pH值在核内体,防止与细胞膜融合91年,96年,99年,107年,120年,121年]。
除了依赖低pH值,再到膜的融合需要的胆固醇(107年,108年,114年,115年,122年- - - - - -125年]。少量的鞘脂类也需要在目标膜至今身份不明的角色在聚变反应本身(114年,123年,126年]。胆固醇似乎是必要的疏水作用与目标膜导致甲病毒E1 ectodomain融合(113年,127年]。然而,这种cholesterol-dependence在不同再;虽然CHIKV的条目,SFV SINV被损耗的胆固醇,抑制了VEEV是在同样的条件下仍然能够进入细胞96年,107年]。它提出了膜蛋白之间的差异VEEV相比其他再可能解释这些观察到的差异(125年]。正如预测的那样,胆固醇依赖SFV和SINV归因于特定残留在E1蛋白在226位置(125年]。病毒包含E1-P226S突变更有效地融合在缺乏胆固醇与野生型相比,与E1蛋白转变为主动融合homotrimer更容易(128年,129年]。VEEV E1蛋白序列分析表明,这种突变已经存在(96年]。它已经表明,早期核内体的膜浓缩核内体后期胆固醇而枯竭的膜胆固醇(130年,131年]。这已被用于解释胆固醇的差异需求,自SFV似乎经历融合在早期核内体VEEV传输到核内体融合[96年]。
6。核衣壳拆卸
由于位阻,只有一小部分的E1融合蛋白分子出现在单个病毒粒子的表面能够参与聚变反应的膜内(132年]。建议剩下的融合蛋白,没有与目标膜可能向后折叠反应和反应的病毒膜固定,形成离子渗透毛孔的132年]。在一起,这些过程允许交付核衣壳进入细胞质(图2),并通过目标离子膜的流。
期间,病毒蛋白质的形成离子渗透毛孔条目被发现与其他病毒如流感病毒、与M2蛋白涉及质子流从核内体在低pH值(133年]。一个类似的功能提出了甲病毒E1蛋白(111年,119年]。的确,病毒结构蛋白的积累在病毒增殖改变了细胞膜的渗透性膜在低pH值在感染(118年,134年]。当膜透性的细胞孵化SINV和SFV在低pH值评估,确认电压测量离子渗透毛孔的形成(135年]。从核内体产生的质子流到细胞质中通过这个孔会导致低pH值的地区,符合发现低pH值环境强烈刺激甲病毒核衣壳的拆卸(136年]。
融合病毒囊膜与膜的释放核衣壳进入细胞的细胞质(图2)。脱壳的甲病毒核衣壳发生几乎立即渗透后(约1分钟)细胞质(137年]。60年代核糖体RNA与C蛋白相互作用,促进脱壳的核衣壳和释放的病毒RNA,蛋白质合成的起始(图2)[55,137年- - - - - -139年]。
7所示。结论
再研究提供了一些见解病毒相关条目。事实上,报告SFV首先展示条目的病毒通过受体介导的内吞作用和使用clathrin-coated囊泡(91年]。再进一步阐明的入口通道,提供一个更好地了解事件,如病毒贩卖,融合和基因的释放物质进入细胞。然而,仍然有许多问题有待解决。一个领域进行调查的识别受体用于甲病毒对细胞。到目前为止,只有受体被确认为SFV和SINV进入细胞。隔离受体针对甲病毒可能导致新型抗病毒药物的发展。探索的另一个主题是替代途径的使用甲病毒进入细胞。越来越多的证据表明,再能够感染细胞clathrin-mediated独立的内吞作用,通过使用一个完全不同的入口通道,或能够使用一些途径进入细胞。对于CHIKV,入口也被证明发生在缺乏cav-1 (caveolar泡形成所需)140年]。可以,再如CHIKV能够利用dynamin-dependent路径依赖的小GTPase RhoA [141年]。这个途径不涉及网格蛋白、细胞膜穴样内陷或Eps15,然而强烈抑制dynamin淘汰赛,RhoA,或胆固醇的损耗或鞘脂类,并存与先前的工作。希望再继续研究将揭示过程的条目。
承认
新加坡国立大学创业格兰特(r182 r182 - 000 - 165 - 133 - 000 - 165 - 733)和生物医学研究理事会(BMRC)科研补助金(r182 - 000 - 158 - 305)是承认的。由于空间限制,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这颇审查。