Alfaviirus

Allikas: Vikipeedia
Alfaviirus
Alphavirus.png
Taksonoomia
Klass: Määramata
Sugukond: Togaviridae
Perekond: Alfaviirus
Tüüpliik
Sindbisi viirus
Liigid

Aura viirus
Babanki viirus
Barmah Foresti viirus
Bebaru viirus
Cabassou viirus
Chikungunya viirus
Lääne Hobuste Entsefaliidi viirus
Evergladesi viirus
Fort Morgani viirus
Getah viirus
Highlands J viirus
Kyzylagach viirus
Mayaro viirus
Me Tri viirus
Middelburg viirus
Mosso das Pedras viirus
Mucambo viirus
Ndumu viirus
O'nyong-nyong viirus
Pixuna viirus
Rio Negro viirus
Ross River viirus
Salmon pancreas disease viirus
Semliki Forest viirus
Sindbis virus
Lõuna mereelevantide viirus
Tonate viirus
Trocara viirus
Una viirus
Venezuela hobuste entsefaliidi viirus
Ida hobuste entsefaliidi viirus
Whataroa viirus

Alfaviirus (Alphavirus) on viiruste perekond sugukonnast Togaviridae (Togaviirused). Alfaviirused kuuluvad vastavalt genoomi struktuuril põhinevale klassifikatsioonisüsteemile IV viiruste rühma (pakkus David Baltimore 1971. aastal) ning omavad üksikahelalist positiivse polaarsusega RNA genoomi. Kokku on teada umbes 30 liiki alfaviirusi, mis nakatavad nii inimesi, suuremaid loomi (hobused), närilisi, linde, kalu kui ka selgrootuid. Alfaviiruste levimine liikide ja isendite vahel toimub moskiitode abil, seetõttu kuuluvad nad arboviiruste (lülijalgsetega levivate viiruste) hulka. Alfaviirused on ümbritsetud kestaga, sfäärilised ja nõrgalt pleomorfsed. Virionide diameeter on umbes 70 nm, nukleokapsiidid on 40 nm suurused ja isomeetrilised. Partiklid on ikosaeedrilised, T=4 sümeetriaga.

Genoom[muuda | redigeeri lähteteksti]

Alfaviiruste genoomiks on üksikahelaline positiivse polaarsusega RNA molekul. Üldine genoomi pikkus on umbes 11 000 – 12 000 nukleotiidi ja selle otstes on 5’-cap ja 3’-polü(A) struktuurid. Alfaviiruste genoomis on kaks regiooni: struktuurne ja mittestruktuurne. Esimene asub 5'–otsas, on umbes 7000 nukleotiidi pikk[1], seega võrdne genoomi kahe kolmandikuga. Temast transleeritakse mittestruktuursete valkude prekursor (eelvalk) P1234, millest proteolüütilise protsessingu teel moodustuvad mittestruktuursed valgud nsP1, nsP2, nsP3 ja nsP4. Need proteiinid on alfaviiruste transkriptsioonikompleksi põhilised komponendid, lisaks vastutavad nad rakulise sünteesi mahasurumise eest. Teine regioon on umbes 4000 nukleotiidi pikk[1] ning asub genoomi 3'–otsa kolmandikus. Ta on kollineaarne alfaviiruste subgenoomse RNA-ga, millest transleeritakse struktuursed proteiinid: nukleokapsiidne valk C, ümbrise valk E1 ja prekursoorne P62.

Struktuursed valgud[muuda | redigeeri lähteteksti]

P62 eelvalgu proteolüütilise protsessingu käigus moodustuvad E2 ja E3 valgud. Koos E1 proteiiniga osalevad nad virioni pinna formeerumises. E1 ja E2 (mõnikord ka E3) glükoproteiinid on assotsieerunud ogasarnasteks E1-E2 heterodimeerideks või E1-E2-E3 heterotrimeerideks, kus E2 on ogade keskosades, E1 asub tippude vahel ja E3 (kui esineb) asub ogade distaalsetes osades.[2] Need struktuurid on paigutatud membraani lipiidsesse kaksikkihti. E2 glükoproteiin läbib membraankesta ning tema nukleokapsiidipoolne domeen interakteerub nukleokapsiidvalguga vahekorras üks ühele. E2 välisdomeeni ülesandeks on sidumine retseptoritega rakupinnal. Rakku tungimisel stimuleerib alfaviirus endosoomi formeerumist, selle happelises keskkonnas E1 dissotseerub E2 valgust ja moodustab E1 homotrimeeri. Selline struktuur mängib põhilist rolli rakumembraani ja viiruse membraani ühinemises. Alfaviiruste glükoproteiin E1 on II klassi viiruslik fusioonvalk ning ta erineb struktuurselt I klassi fusiooni valkudest, mis leiduvad gripiviirustes ja HIV-is.[3] Perifeerne E3 glükoproteiin kaob enamikul alfaviirustest viiruslike partiklite moodustumise käigus. Erandiks on Semliki Foresti viirus, kus E3 jääb membraani koostisesse. Nukleokapsiid sisaldab 240 kapsiidvalgu koopiaid.

Mittestruktuursed valgud[muuda | redigeeri lähteteksti]

P1234 proteolüütilise protsessingu käigus moodustuvad nsP1, nsP2, nsP3 ja nsP4 valgud. Igal proteiinil on tsütoplasmas toimuvas viirusliku RNA transkriptsioonis ja rakulise sünteesi rikkumises oma spetsiifiline ülesanne. nsP1 mängib rolli miinus-ahelalise RNA sünteesi algatamises, on metüültransferaasse ja guanülüültransferaasse aktiivsustega. Tavaliselt on ta seotud membraanidega raku sees. nsP2 valgul on RNA-helikaasne ja proteaasne aktiivsus. Põhiliselt lokaliseerub see proteiin rakutuumas–umbes 50% kogu nsP2 hulgast. nsP3 valgu ülesandeid on veel vähe uuritud. Oletatakse, et tema C-domeen vastutab levimisvektori ja peremeesraku tüüpi äratundmise eest. nsP4 valgul on RNA-polümeraasne aktiivsus.[4][5]

Taksonoomia[muuda | redigeeri lähteteksti]

E1 ja E2 valgud on põhilised märklauad mitmesugustes seroloogilistes reaktsioonides ja testides, näiteks neutraliseerimises ja hemaglütsinatsioonilises inhibitsioonis. Seroloogiliselt näitavad alfaviirused suurt antigeenset varieeruvust, mille alusel eristatakse 7 antigeenset kompleksi, 30 liiki ning mitmeid subtüüpe ja varieete.

Barmah Foresti viiruse kompleks
Barmah Foresti viirus
Ida Hobuste Entsefaliidi kompleks
Ida Hobuste Entsefaliidi viirus
Middelburgi viiruse kompleks
Middelburgi viirus
Ndumu viiruse kompleks
Ndumu viirus
Semliki Foresti viiruse kompleks
Bebaru viirus
Chikungunya viirus
Mayaro viirus
Subtüüp: Una viirus
O’Nyong Nyong viirus
Subtüüp: Igbo-Ora viirus
Ross River viirus
Subtüüp: Bebaru viirus
Subtüüp: Getah viirus
Subtüüp: Sagiyama viirus
Semliki Foresti viirus
Subtüüp: Me Tri viirus
Venezuela Hobuste Entsefaliidi kompleks
Cabassou viirus
Evergladesi viirus
Mosso das Pedras viirus
Mucambo viirus
Paramana viirus
Pixuna viirus
Rio Negro viirus
Trocara viirus
Subtüüp: Bijou Bridge viirus
Venezuela Hobuste Entsefaliidi viirus
Lääne Hobuste Entsefaliidi kompleks
Aura viirus
Kyzylagach viirus
Sindbis viirus
Ockelbo viirus
Whataroa viirus
Rekombinantsed viirused
Buggy Creek viirus
Fort Morgani viirus
Highlands J viirus
Lääne Hobuste Entsefaliidi viirus
Klassifitseerimata
Salmon Pancreatic Disease viirus
Sleeping Disease virus
Lõuna Mereelevantide viirus
Tonate viirus

Märkused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Alfaviiruste perekond tekkis Uues Maailmas ja selle eelkäijateks olid taimsed viirused, mille ülekandmine toimus lülijälgsete vahendusel.[6] Alfaviiruste hargnemine Uue ja Vana Maailma viirusteks toimus umbes 2000–3000 aastat tagasi.[7] Barmah Foresti viirus on Semliki Foresti viiruse sugulasliik. Middelburgi viirus, mis on klassifitseeritud iseseisvaks kompleksiks, kuulub oletatavasti Semliki Foresti viiruse rühma. Venezuela Hobuste Entsefaliidi ja Ida Hobuste Entsefaliidi viiruste omavaheline lahknemine toimus umbes 1400 aastat tagasi.[8] Sindbis viirus, mis on pärit Lõuna-Ameerikast, on Hobuste Entsefaliidi viiruste sugulasliik.[9] Lõuna Mereelevantide viirus kuulub Sindbis viiruse klaadi. Kalu nakatavad viirused moodustavad basaalse klaadi teistele alfaviiruste liikidele. Lääne Hobuste Entsefaliidi viirus on rekombinantne viirus, mis tekkis Ida Hobuste Entsefaliidi ja Sindbis viiruste rekombinatsiooni tulemusena. Sellel viirusel on Sindbis viirusest pärit E1 ja E2 valgud ja geneetilised regioonid, mis vastavad Ida Hobuste Entsefaliidi viirusele[4].

Patogeensus ja immuunvastus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Meditsiiniliselt olulised alfaviirused
Viirus Inimeste haigus Selgroogsed peremehed Regioon
Barmah Foresti viirus Palavik, halb enesetunne, lööve, atralgia, müalgia Inimesed Austraalia
Chikungunya viirus Lööve, artriit Primaadid, inimesed Aafrika, India, Kagu-Aasia
Mayaro viirus Lööve, artriit Primaadid, inimesed Lõuna-Ameerika
O'nyong'nyong viirus Lööve, artriit Primaadid, inimesed Aafrika
Ross Riveri viirus Lööve, artriit Imetajad, inimesed Austraalia, Okeaania
Semliki Foresti viirus Lööve, artriit Linnud Aafrika
Sindbis viirus Lööve, artriit Linnud Euroopa, Aafrika, Austraalia
Una viirus Lööve, artriit Primaadid, inimesed Lõuna-Ameerika
Ida Hobuste Entsefaliidi viirus Entsefaliit Linnud Ameerika
Tonate viirus Entsefaliit Inimesed Lõuna-Ameerika
Venezuela Hobuste Entsefaliidi viirus Entsefaliit Närilised, hobused Ameerika
Lääne Hobuste Entsefaliidi viirus Entsefaliit Linnud, imetajad Põhja-Ameerika

Alfaviirused on levinud üle kogu maailma ja paljud neist nakatavad ka inimesti. Kõige tavalisemad haigused ja sümptomid, mida nad põhjustavad, on artriit, entsefaliit, lööve ja palavik. Haigestumine võib lõppeda surmaga. Alfaviiruste ohvriteks on mitte ainult inimesed, kuid ka suuremad loomad, näiteks hobused. Tavaliselt on sellistel loomadel alfaviiruste ülekandmises väike roll. Ainult Venezuela Hobuste Entsefaliidi viiruse puhul on tõestatud, et selle peamised looduslikud peremehed on hobused. Teised alfaviirused levivad looduslikes tingimustes moskiitode, näriliste ja lindude abil.

Üheks võimaluseks on alfaviiruste ülekandmine lülijalgsete vahendusel, näiteks moskiitode abil. Nõelamisel tungib viirus vereringesse, põhjustades vireemiat. Alfaviirused on võimelised sisenema ka kesknärvisüsteemi, kus nad paljunevad neuronides. Näiteks Semliki Foresti viiruse puhul põhjustab alfaviiruste niisugune käitumine entsefaliiti, mis lõpeb halvematel juhtudel letaalselt. Immuunsüsteem on võimeline infektsiooni maha suruma, sest alfaviirused kutsuvad esile interferoonide sünteesi. Lisaks sellele on immuunvastuses kaasatud antikehad ja T-rakud, mis mängivad olulist rolli viirusliku infektsiooni kõrvaldamises ja edasise arengu takistamises.

Diagnoosimine, epidemioloogia, tõrjumine ja kontroll[muuda | redigeeri lähteteksti]

Chikungunya viiruse geograafiline levik

Diagnoosimine põhineb kliinilistel proovidel, kust on võimalik huvipakkuvat viirust isoleerida ja identifitseerida. Ohvride suremus on märkimisväärne: 30–70% Chikungunya viiruse puhul ja umbes 70% Ida Hobuste Entsefaliidi puhul. Infektsioon levib eelkõige laste ja vanade inimeste hulgas, selle põhjuseks on nõrgenenud immuunsüsteem (eriti lastel). Alfaviirused põhjustavad pikaajaliste antikehade tootmist, mis kaitsevad organismi kogu elu[4]. Praegu puuduvad vaktsiinid selliste patogeenide vastu, seetõttu on lahenduseks putukate peletamine repellentide abil, kaitserõivade kandmine ning viirusekandjate (näiteks moskiitode) elukohtade hävitamine.

Teadusuurimused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Alfaviirusi kasutatakse biomeditsiinilistes uuringutes. Näiteks Ross River, Sindbis, Semliki Foresti ja Venezuela Hobuste Entsefaliidi viirusi kasutatakse viirusvektorite arendamises, mida on võimalik rakendada geeniteraapias, onkoteraapias ja huvipakkuvate valkude sünteesis.[10] Samuti pakkuvad huvi kimäärsed viirused, mille struktuurides on alfaviiruste ümbrised ja retroviiruste nukleokapsiidid – niinimetatud pseudotüüpi viirused. Sellised retroviiruste ja ka lentiviiruste pseudotüübid on võimelised sisestama oma geene peremeesrakku, mis on identifitseeritud alfaviiruste valkude E1 ja E2 poolt. Genoomi stabiilset integreerumist määrab ka retroviiruste nukleokapsiid. Tegelikult on alfaviiruste teraapias kasutamine piiratud nende märklaudrakkude äratundmise spetsiifilisusega. Antud asjaolu selgitamiseks sisestati E2 valgu struktuuri antikehade muutuvaid domeene ning määrati eripäraseid rakkude populatsioone. Teiseks takistuseks alfaviiruste kasutamisele on see, et mõned viiruslikud valgud põhjustavad apoptoosi. Need piirangud ei puuduta retroviiruste ja lentiviiruste pseudotüüpe, millel on alfaviirustest pärit ümbrised. Aga tuleb arvestada, et kui Sindbis viiruse membraanvalkude ekspressioon põhjustab apoptoosi, siis selliste valkude sisenemine peremeesrakku põhjustab ka pseudotüübiga nakatumisel raku surma. Sindbis viiruse membraani toksilisus ongi viirustiitrite madala produtseerimistase põhjuseks. Need tiitrit saadakse tavaliselt spetsiaalselt Sindbis pseudotüübi sünteesiks konstrueeritud rakkude liinis.

Alfaviirustel on suur potentsiaal ka vaktsiinide arendamises. Sellised viirused on sobivad agendid replikonvektorite moodustamiseks, mille ülesanneteks on humoraalse ja T-rakkulise immuunvastuse indutseerimine. Neid on võimalik kasutada viiruslike, bakteriaalsete, algloomsete ja vähi antigeenide vastu vaktsineerimises.

Allikad[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. 1,0 1,1 Wagner EK, Hewlett MJ (2004). Basic virology. Second edition. Blackwell Publishing
  2. Vénien-Bryan C, Fuller SD (February 1994). "The organization of the spike complex of Semliki Forest virus". J. Mol. Biol. 236 (2): 572–83.doi:10.1006/jmbi.1994.1166PMID 8107141
  3. Lescar J, Roussel A, Wien MW, Navaza J, Fuller SD, Wengler G, Wengler G, Rey FA (April 2001). "The Fusion glycoprotein shell of Semliki Forest virus: an icosahedral assembly primed for fusogenic activation at endosomal pH". Cell 105 (1): 137–48.doi:10.1016/S0092-8674(01)00303-8PMID 11301009
  4. 4,0 4,1 4,2 Mahy BWJ, van Regenmortel MHV (2008). Encyclopedia of virology. Thirf edition. Elsevier Inc. Academic Press.: Powers AM. Togaviruses:Alphaviruses
  5. Strauss JH, Strauss EG (1994). The Alphaviruses: Gene Expression, Replication and Evolution. Microbiological Reiviews. 58(3): 491–462
  6. Powers AM, Brault AC, Shirako Y, Strauss EG, Kang W, Strauss JH, Weaver SC (2001) Evolutionary relationships and systematics of the alphaviruses. J Virol 75(21):10118-10131
  7. Weaver SC, Hagenbaugh A, Bellew LA, Netesov SV, Volchkov VE, Chang GJ, Clarke DK, Gousset L, Scott TW, Trent DW, et al (1993) A comparison of the nucleotide sequences of eastern and western equine encephalomyelitis viruses with those of other alphaviruses and related RNA viruses. Virology 197(1):375–390
  8. Weaver SC, Rico-Hesse R, Scott TW (1992) Genetic diversity and slow rates of evolution in New World alphaviruses. Curr name Top Microbiol Immunol 176:99–117
  9. Lundström JO, Pfeffer M (2010) Phylogeographic structure and evolutionary history of Sindbis virus. Vector Borne Zoonotic Dis 10(9):889–907
  10. Atkins GJ, Fleeton MN, Sheahan BJ (2008) Therapeutic and prophylactic applications of alphavirus vectors. Expert reviews in molecular medicine, Vol.10, e33

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]