Virus hepatitidy delta

virus hepatitidy delta
vědecká klasifikace
Skupina:Viry [1]Oblast:RibozyviriaRodina:KolmioviridaeRod:DeltavirusPohled:virus hepatitidy delta
Mezinárodní vědecký název
Deltavirus Itálie
Synonyma
  • Virus hepatitidy delta
  • HDV
Baltimorská skupina
V: (-)ssRNA viry

Virus hepatitidy delta [2] nebo virus hepatitidy D [3] ( lat.  Deltavirus italiense ) je infekční agens, který způsobuje hepatitidu D u lidí. Přesně řečeno, tento malý infekční agens obsahující RNA je satelitní virus , protože vyžaduje, aby byly buňky infikovány virem hepatitidy B (HBV) , aby se mohl množit v buňkách a rozvinout infekci. HDV využívá obalové proteiny viru hepatitidy B ( HBsAg ) k zabalení svého genomu [4] [5] .

Virus hepatitidy delta byl původně popsán u pacientů se závažnější infekcí hepatitidou B. Infekce hepatitidou D se může vyskytnout buď při infekci hepatitidou B ( koinfekce ), nebo se může překrývat s chronickou hepatitidou B ( superinfekce ). V obou případech pacienti vykazují závažnější příznaky ve srovnání se samotnou hepatitidou B. Mezi nimi je pravděpodobnost rozvoje konečného selhání jater v důsledku akutní infekce, rychlý rozvoj cirhózy jater a v případě chronických infekcí , zvýšená pravděpodobnost hepatocelulárního karcinomu [6] .

Virus hepatitidy delta je mezi lidskými a zvířecími patogeny jedinečný v tom, že sdílí řadu vlastností jak s rostlinnými viroidy [7] , tak se satelitními RNA rostlinných viroidů. Tento krví přenosný patogen se replikuje v játrech a může způsobit akutní hepatitidu jak u primátů , tak u savců jiných než primátů (ačkoliv přirozeným hostitelem viru jsou pouze lidé). Celosvětově je virem delta hepatitidy nakaženo více než 15 milionů lidí, což z něj činí významný problém veřejného zdraví [5] .

Historie studia

Delta hepatitida byla poprvé hlášena v polovině roku 1977. Objevil ji Mario Rizzetto a kolegové, kteří studovali skupinu pacientů infikovaných virem hepatitidy B a trpících zvláště akutní formou hepatitidy. Byl popsán jako nový jádrový antigen [8] viru hepatitidy B a pojmenován jako delta antigen (δ, HDAg) [9] . Následné pokusy na šimpanzích ukázaly, že delta antigen byl ve skutečnosti stavebním kamenem patogenu, který vyžadoval replikaci viru hepatitidy B. Až do 80. let 20. století nebyl virus hepatitidy delta považován za infekční agens. Brzy poté, co byl virus hepatitidy delta rozpoznán jako patogen, byly na něj vyvinuty účinné testy. Kromě toho byl zahájen sběr epidemiologických informací o hepatitidě D (začal v jižní Itálii ) [10] . Genom viru hepatitidy delta byl klonován a sekvenován v roce 1986 [11] [12] . V roce 1993 byl virus zaregistrován Mezinárodním výborem pro taxonomii virů a zařazen do monotypického rodu Deltavirus [13] .

Evoluce a původ

Přirozeným hostitelem HDV jsou pouze lidé. Údaje z fylogenetických studií naznačují africký původ viru hepatitidy delta [14] . HDV se vyznačuje vysokým stupněm genetické heterogenity. Předpokládá se, že evoluci HDV zajišťují 3 hlavní mechanismy: mutace , editace a rekombinace . Míra mutací je podle různých odhadů od 3⋅10 -2 do 3⋅10 -3 substitucí na genom za rok. Závisí na fázi infekce (nejvyšší v akutní fázi), oblasti genomu (vysoká v nekonzervovaných oblastech a nízká v konzervativních oblastech, například v oblasti ribozymu ) a zvyšuje se s terapeutickým tlakem. Rychlost mutace HDV je vyšší než u většiny RNA virů . Vzhledem k této míře mutací se předpokládá, že HDV cirkuluje v rámci jediného infikovaného hostitele jako řada kvazidruhů [15] . Bylo zjištěno, že až 70 % náhrad může být způsobeno editací. Rekombinace v HDV byla poprvé popsána v roce 1999; pak se dospělo k závěru, že k němu dochází v případě infekce viry různých genotypů. K rekombinaci dochází podél cesty homologní rekombinace [16] . Předpokládá se, že RNA polymeráza hostitelské buňky se účastní rekombinace v HDV [9] .

Původně byly popsány 3 genotypy tohoto viru (I-III). Genotyp I byl izolován v Evropě , Severní Americe , Africe a částech Asie . Genotyp II se vyskytuje v Japonsku , na Tchaj-wanu a také v Jakutsku . Genotyp III je znám výhradně v Jižní Americe ( Peru , Kolumbie a Venezuela ). Nyní je známo, že existuje nejméně 8 genotypů viru hepatitidy delta (HDV-1 až HDV-8). Všechny, s výjimkou HDV-1, jsou omezeny na přesně definované geografické oblasti. HDV-2 (dříve známý jako HDV-IIa) byl nalezen v Japonsku, na Tchaj-wanu a v Jakutsku; HDV-4 (HDV-IIb) v Japonsku a na Tchaj-wanu; HDV-3 - v oblasti Amazonie; HDV-5, HDV-6, HDV-7 a HDV-8 v Africe [17] .

V současnosti existují dvě hlavní teorie týkající se původu viru hepatitidy delta. Podle nich HDV pocházel z rostlinných viroidů a/nebo jako výsledek sestřihu pre-mRNA buňky . HDV RNA má strukturální a replikační rysy společné s každou ze dvou v současnosti známých čeledí viroidů ( Pospiviroidae a Avsunviroidae ). S Pospiviroidae je tento virus spojen tyčinkovitou strukturou RNA a replikací v jádře a s Avsunviroidae  přítomností ribozymu a symetrickou replikací rotujícího kruhu . Kromě toho HDV a rostlinná viroidní RNA interagují s homologními buněčnými proteiny a experimentální data z roku 2012 (ačkoli nejsou plně potvrzena) ukazují, že HDV se může replikovat a proliferovat po zavedení do listů sazenic rajčat , což je dalším potvrzením blízkosti HDV. a viroidy. Tato hypotéza však neodpovídá na otázku původu delta antigenu a vztahu HDV k HBV [9] .

Druhá teorie, která může doplňovat první, je, že HDV mohl vzniknout z transkriptomu hostitelské buňky . Toto hledisko podporují studie ukazující, že lidské buňky obsahují ribozym (v intronu genu CPEB3 ), který je svou sekundární strukturou a biochemickými vlastnostmi podobný ribozymu HDV . Ribozymy se strukturním prvkem pseudouzel byly však později nalezeny ve všech říších živých organismů , s výjimkou archeí , a také v hmyzích virech . Také se očekává, že delta antigen bude pocházet z hostitelské buňky. Zpočátku byl protein DIPA ( delta interagující protein A ) považován za možného předka delta antigenu . Ačkoli bylo následně zjištěno, že tyto proteiny nejsou homologní, DIPA může interagovat s HDAg [9] .  

Integrovaný model naznačuje, že HDV mohl vzniknout po rekombinaci mezi viroidním prvkem a buněčnou pre-mRNA/mRNA [9] .

Struktura a genom

Virus hepatitidy delta je částice o průměru 35-37 nm potažená povrchovými antigeny viru hepatitidy B (HBsAg), o hustotě 1,25 g/cm³ v gradientu chloridu česného a charakterizovaná hodnotou sedimentačního koeficientu , průměrem mezi prázdnými částice viru hepatitidy B (HBV), sestávající pouze z HBsAg, a virionu HBV . HDV virion se skládá ze tří klíčových složek: genomové RNA asociované s molekulami delta antigenu (nukleokapsida) a vnější kapsidy sestávající z povrchových antigenů hepatitidy B [9] . Obal HDV obsahuje lipidy a skládá se ze tří typů glykoproteinů HBV : malý nebo S-HBsAg, střední nebo M-HBsAg a velký nebo L-HBsAg (asi 100 kopií). U obou virů tyto proteiny slouží ke vstupu a výstupu z hepatocytů [9] . Kromě plnohodnotných virových částic tvoří buňky infikované HDV ve velkém přebytku prázdné subvirové částice (SVP), které jsou reprezentovány kuličkami o průměru 25 nm a filamenty o průměru 22 nm [18] .

Role obalových proteinů HBV

Všechny tři formy HBsAg sdílejí společný C-konec . Asi 50 % HBsAg každého druhu podléhá místně specifické N-glykosylaci [18] . Kromě S - domény obsahuje M-HBsAg N-terminální hydrofilní doménu PreS2 a L-HBsAg má kromě PreS2 také doménu PreS1. L-HBsAg je vyžadován, i když není dostatečný, pro sestavení částic a infekčnost HBV S-HBsAg je vyžadován pro uvolňování částic z buňky. Antigen M není nezbytný pro sestavení ani pro infekčnost [19] . Na rozdíl od HBV vyžaduje montáž HDV pouze S-HBsAg, avšak bez L-HBsAg jsou částice bez infekčnosti. Tyto rozdíly v esenciálních proteinech jsou vysvětleny různými vazebnými doménami k nukleokapsidu HBV a ribonukleoproteinu HDV na cytosolových smyčkách obalových proteinů. Podle nedávných údajů není sestavení (a infekčnost) genotypu HDV HDV-1 omezeno pouze na jeden genotyp HBV. Může se také vyskytovat v přítomnosti obalových proteinů hepadnavirů svišťů , netopýrů a opic [9] .

Virové RNA

HDV virion obsahuje kruhový genom reprezentovaný RNA negativní polarity a sekundární struktura této RNA obsahuje dvouvláknové oblasti [18] . Když se virus množí v infikované buňce, mohou být detekovány dvě další hlavní virové RNA: molekula komplementární ke genomové (antigenomická RNA nebo antigenom) a HDV mRNA . Velikost genomu HDV je pouze 1672-1697 nukleotidů , což z něj činí nejmenší ze všech známých savčích virů a přibližuje ho rostlinným viroidům. Má vysoké GC složení (60 %) a procento intramolekulárního párování bází dosahuje 74 %, což umožňuje jeho složení do tyčinkovité struktury. Takové struktury jsou za podmínek in vitro odolné vůči řezání enzymem Dicer [7] . Infikovaná buňka může obsahovat asi 300 000 molekul genomu HDV, které jsou distribuovány mezi jádrem a cytoplazmou , což ukazuje na vysokou rychlost replikace. Antigenomická RNA HDV je meziproduktem v replikačním cyklu, je komplementární ke genomové RNA (a proto má pozitivní polaritu) a obsahuje sekvenci kódující HDAg. Její množství je 5-22krát menší než u genomové RNA, vyskytuje se výhradně v jádře, a proto není balena do virionů. HDV proteiny jsou translatovány specifickou mRNA o délce 800 nukleotidů, která je transkribována DNA - dependentní RNA polymerázou II hostitelské buňky a prochází stejnými maturačními kroky (včetně čepičky a polyadenylace ) jako buněčné mRNA [9] .

Ribozyme

V HDV genomové a antigenomové RNA byly nalezeny malé samořezné sekvence o délce asi 85 nukleotidů. Tyto ribozymy , které vykazují vysokou konzervaci sekvence mezi genotypy HDV, jsou zodpovědné za řezání multimerních molekul RNA produkovaných replikací. Ribozym HDV má jedinečné strukturální a funkční vlastnosti, které jej odlišují od viroidních ribozymů. Bylo získáno několik krystalových struktur těchto ribozymů a díky nim bylo možné popsat řezný mechanismus založený na pseudouzlech. Za podmínek in vitro , v přítomnosti dvojmocných kovových iontů , je HDV ribozym štěpen na specifickém místě v důsledku transesterifikační reakce za vzniku 5'-OH a 2'-, 3'-cyklického monofosfátu [18] . Jak bylo uvedeno výše, genomy hostitelských buněk obsahují ribozymy velmi podobné ribozymu HDV [9] .

Delta antigen

Část antigenomové RNA viru hepatitidy delta je během replikace editována - specifický adenosinový zbytek (v pozici 1014) je deaminován na inosin . Tento proces provádí buněčný enzym adenosindeamináza (ADAR1), který působí na RNA. Během následné replikace tvoří modifikovaný zbytek Watson-Crickův pár s cytosinem , a nikoli s uridinem , díky čemuž je původní adenosin na pozici 1014 nahrazen guanosinem . Specifičnost editace je s největší pravděpodobností určena primárními a sekundárními strukturami RNA viru hepatitidy delta [20] .

ADAR1 má dvě izoformy  , malou (ADAR1-S) a velkou (ADAR1-L), které sdílejí stejný C-konec. ADAR1-S je zastoupen šířeji, je neustále exprimován a lokalizován v jádře, zatímco ADAR1-L se nachází hlavně v cytoplazmě a jeho exprese je stimulována interferonem . Bylo zjištěno, že ADAR1-L je velmi účinný při editaci transkriptů v cytoplazmě, nicméně později se ukázalo, že editace HDV RNA probíhá v jádře, nikoli v cytoplazmě, a je zprostředkována ADAR1-S, který je tam lokalizován. Studie v letech 2004 a 2006 však ukázaly, že zvýšená editace HDV RNA po léčbě interferonem může být způsobena spíše ADAR1-L než ADAR1-S [9] .

V důsledku úpravy je stop kodon UAG , který normálně doplňuje otevřený čtecí rámec a zastavuje syntézu proteinu na 195. aminokyselinovém zbytku, nahrazen kodonem UGG, který kóduje tryptofan . Editované antigenomické RNA v průběhu replikace dávají vzniknout genomovým RNA; tyto genomové RNA jsou transkribovány RNA polymerázou II na modifikované mRNA. Až 30 % mRNA viru hepatitidy delta nese změněný stop kodon. Z těchto mRNA je syntetizován delší peptid o 214 aminokyselinových zbytcích. Virus delta hepatitidy má tedy dvě formy antigenu: malý, 195 aminokyselinových zbytků dlouhý a vážící 24 kDa , a velký, sestávající z 214 aminokyselin a mající hmotnost 27 kDa . N-konce obou forem jsou stejné, rozdíly jsou v 19 aminokyselinových zbytcích na C-konci [21] [20] . Obě formy mají bispirální motiv na N-konci , který je nezbytný pro dimerizaci . Dimery delta antigenu mají motiv bohatý na arginin , který jim umožňuje vázat se na virovou RNA. Na rozšířeném C-konci L-HDAg však existují čtyři jedinečné cysteinové zbytky , které jsou cíli pro farnesylaci . Po této posttranslační modifikaci může L-HDAg interagovat s povrchovými proteiny HBV a tím podporovat sestavení nových virových částic [22] .

Malá i velká forma delta antigenu obsahují jaderný lokalizační signál a vazebná místa RNA. Některé interakce delta antigenu jsou zprostředkovány motivem stočené šroubovice na N-konci [23] . Navzdory 90% podobnosti v aminokyselinových sekvencích hrají tyto dvě formy různé role ve vývoji virové infekce. Malý delta antigen je vyžadován pro replikaci virové RNA a funguje v časných stádiích infekce, zatímco velký delta antigen je vyžadován pro balení virového genomu a také funguje jako inhibitor replikace virové RNA. Protože tyto dvě formy delta antigenu jsou exprimovány v různých stádiích virové infekce, editace RNA musí být přísně regulována. Mechanismy této regulace jsou v současnosti málo pochopeny [20] .

Ribonukleoprotein

HDV genomová RNA se váže na HDAg a tvoří ribonukleoprotein, který je přítomen jak ve virových částicích, tak v infikovaných buňkách. Tento ribonukleoprotein je nutný nejen pro sestavení virionů, ale také pro pohyb HDV RNA mezi jádrem a cytoplazmou. Struktura a stechiometrie tohoto ribonukleoproteinu je předmětem sporů. Průkopnické studie ukázaly, že ve virionu je genomová molekula spojena se 70 molekulami HDAg, zatímco v jádře infikovaných buněk tvoří genomová i antigenomová RNA ribonukleoproteiny s 30 molekulami HDAg. Další studie ukázaly, že jak ve virionech, tak v infikovaných buňkách je 200 molekul HDAg na molekulu genomu. Tyto hodnoty však byly zpochybněny nedávnými studiemi, ve kterých bylo zjištěno, že molekuly delta antigenu oligomerizují po navázání na RNA; to je zvláště důležité vzít v úvahu, když je počet molekul antigenu na RNA malý. Navíc se zdá, že specifičnost vazby HDAg na genom je určena spíše jeho sekundární strukturou než jeho primární strukturou [9] .

Životní cyklus

Buněčná penetrace

Hematotropismus HDV a jeho schopnost replikace v hepatocytech jsou spojeny s koinfekcí posledně jmenovaným HBV. Zatímco sestavení HDV virionů vyžaduje expresi povrchových glykoproteinů HBV ve stejné buňce, další aspekty replikace obou virů jsou na sobě zcela nezávislé. Na rozdíl od HBV, který vyžaduje transkripční faktory specifické pro játra , může k replikaci HDV dojít v široké škále savčích buněčných typů, pokud je virový genom dříve dodán do těchto buněk. Vzhledem k tomu, že struktura obalu HBV a HDV je velmi podobná, lze předpokládat, že mechanismy připojení a pronikání do cílové buňky budou pro tyto viry společné. Většina v současnosti dostupných informací o mechanismech vstupu HBV do buňky pochází z modelů infekce HDV [9] .

Oba viry vyžadují pro infekčnost L-HBsAg. Specifické mutace na 75 N-koncových aminokyselinových zbytcích domény Pre-S1 nebo inhibice myristoylace mohou způsobit, že virus je infekční. Doména antigenní smyčky S-HBsAg a její glykosylační vzor také přispívají k infekčnosti , protože mutace v této doméně mohou potlačit rozvoj infekce nezávisle na doméně PreS1 [9] .

Pro vstup do buňky se musí HBV a HDV nejprve připojit k jejímu povrchu; to je způsobeno buněčnými proteoglykany heparansulfáty . Přichycení částic HDV k buňce se po ošetření 4-5% polyethylenglykolem zvýšilo více než 15krát . Specifické sulfáty heparanu podílející se na připojení HDV a HBV nebyly dosud identifikovány, ačkoli v roce 2015 se ukázalo, že glypikan-5 je pro tento proces nejdůležitější . Stádium připojení k buňce je nezbytné, ale není dostatečné pro rozvoj infekce; vstup virů spojených s heparansulfáty do buňky může být stále potlačován. Navíc po připojení k buňce je další pronikání viru do buňky mnohem pomalejší. Například po 3hodinové interakci primárních lidských hepatocytů s HDV zůstala více než polovina virových částic na buněčném povrchu, a proto byly citlivé na působení inhibitorů blokujících vstup do buňky (například peptid odpovídající k části domény PreS1 na N-konci L-HBsAg) [24] . Bylo prokázáno, že připojení HDV a HBV k buňce bylo blokováno suraminem , takže purinergní receptory [9] mohou být zapojeny do procesu připojení .

V roce 2012 bylo zjištěno, že funkčním receptorem pro HBV a HDV je kontransportní peptid taurochlorátu sodného (hNTCP, kódovaný genem SLC10A1 ). NTCP se nachází v bazolaterální membráně hepatocytů a podílí se na intrahepatickém pohybu žlučových solí . Zdá se, že virová infekce je udržována aminokyselinami zapojenými do vazby žlučových kyselin (spíše než těmi, které se podílejí na vazbě sodíku). Zdá se, že interakce mezi NTCP a HBV/HDV je zprostředkována 75 N-koncovými aminokyselinovými zbytky v doméně PreS1 virových povrchových proteinů a vazebným místem na NTCP umístěným na šroubovici 5 na vnější vrstvě buněčné membrány . Protože HDV se může replikovat v mnoha typech buněk (nejen v lidských hepatocytech), pokud je jeho genom správně dodán do buňky, bylo nedávno prokázáno , že hNTCP transgenní myši jsou schopné infikovat HDV [9] .

Jaderná doprava

HBV vstupuje do buňky endocytózou závislou na clathrinu a prochází časnými a pozdními endozomy , aniž by byl ovlivněn acidifikací a aktivitou proteázy . Pro HDV neexistuje žádný důkaz, ačkoli se ukázalo, že L-HDAg může při interakci s klatrinem působit jako protein . Stádia nukleárního transportu HDV ribonukleoproteinu po vstupu do buňky a de-obalení genomu nejsou plně objasněna. Pohyb HDV ribonukleoproteinu mezi cytoplazmou a jádrem může nastat za účasti HDAg a jeho interakce s importiny [9] . Nuklekapsid je přenesen do jádra díky jadernému lokalizačnímu signálu přítomnému v delta antigenu [25] .

Replikace a syntéza proteinů

Během replikace se antigenomová RNA nachází výhradně v jádře a je syntetizována v jadérku , zatímco molekuly genomové RNA syntetizované v nukleoplazmě mohou vstoupit do dalšího replikačního cyklu v jádře nebo být exportovány do cytoplazmy za účelem sestavení nových virových částic [9] [26]. .

HDV se zdvojnásobuje replikací RNA závislou na RNA v mechanismu dvojitého rotujícího kruhu, který zahrnuje buněčné polymerázy RNA závislé na DNA , které zřejmě mění svou specificitu (z DNA na RNA). Mechanismus replikace dvojitého rotujícího kruhu je podobný symetrické replikaci rotujícího kruhu u viroidů, ale zahrnuje fázi syntézy mRNA. Je založen na dvou cirkulárních RNA templátech různé polarity (genom a antigen) a zahrnuje tvorbu multimerních lineárních transkriptů jako meziproduktů [9] .

Pro replikaci HDV RNA jsou zapotřebí tři enzymatické aktivity:

Na rozdíl od některých RNA virů s většími genomy nemá HDV svou vlastní RNA-dependentní RNA polymerázu. Navíc, na rozdíl od jiných satelitních virů, HDV nepoužívá polymerázu pomocného viru (tj. viru, který může tvořit HDV viriony pouze v jeho přítomnosti), a proto se zcela spoléhá na enzymy hostitelské buňky . Existují určité důkazy, že RNA polymeráza II se účastní replikace HDV . Za prvé, HDV mRNA mají čepičku na 5' konci a poly(A) konec na 3' konci, jako buněčné mRNA; za druhé, HDV RNA transkripce je potlačena malými dávkami a-amanitinu  , inhibitoru RNA polymerázy II; konečně se RNA polymeráza II může vázat jak na genomickou, tak na antigenomickou HDV RNA. Existují důkazy, že syntéza antigenomické RNA vykazuje určitou rezistenci vůči α-amanitinu, proto je možné, že se na transkripci podílí také RNA polymeráza I . Bylo prokázáno, že jak RNA polymeráza I, tak RNA polymeráza III mohou interagovat s HDV RNA a k syntéze genomu a antigenomu může docházet v různých oblastech jádra [27] [9] .

Jeden z rozdílů mezi transkripcí a replikací genomové RNA tohoto viru spočívá v použitých enzymech. Navíc se ukázalo, že transkripce a replikace začínají na různých místech, a proto používají různé RNA polymerázy. Kromě toho mechanismus zodpovědný za replikaci genomu nerozpoznává štěpící/polyadenylační signál, který je nutný pro zrání 3' konce mRNA. Je známo, že RNA polymeráza I, která přepisuje geny rRNA v buňce , neinteraguje s buněčnými faktory podílejícími se na štěpení a polyadenylaci transkriptů RNA polymerázy II. To může vysvětlovat skutečnost, že multimerní antigenomické RNA, které jsou výsledkem replikace rotujícího kruhu s použitím genomové RNA jako templátu, se při polyadenylačním signálu neštěpí [27] .

Podle alternativní interpretace experimentálních dat se RNA polymeráza II používá jak pro replikaci, tak pro transkripci. Tento model naznačuje, že polyadenylační signál není ve všech případech rozpoznáván buněčnými štěpícími faktory, což umožňuje syntetizovat jak multimerní antigenomové templáty, tak 800nukleotidovou mRNA za použití stejné buněčné RNA polymerázy. Tento model však nevysvětluje necitlivost syntézy antigenomových templátů na α-amanitin [20] .

Ačkoli konkrétní úloha jednotlivých polymeráz v replikaci HDV musí být ještě stanovena, je jasné, že HDV je schopen uvést DNA-dependentní RNA polymerázu do práce s RNA. Mechanismy tohoto přepínání jsou do značné míry nejasné. Pravděpodobně se S-HDAg podílí na změně specificity RNA polymerázy II. Může se vázat na RNA polymerázu II a zesilovat transkripci buď přímou stimulací elongace nebo neutralizací inhibičních účinků. Navíc biochemicky interaguje s 9 z 12 podjednotek RNA polymerázy II. Možná tato interakce není omezena na samotnou RNA polymerázu II, protože S-HDAg interaguje a/nebo kolokalizuje s nukleolárními proteiny (včetně nukleofosminu a nukleolinu ), což může sloužit jako další potvrzení účasti RNA polymerázy I na replikaci HDV [9] . Je také možné, že enzym závislý na DNA pracuje s genomickou RNA díky své částečně dvouvláknové tyčovité struktuře [27] .

HDV mRNA má jeden otevřený čtecí rámec kódující delta antigen [5] . Přítomnost transkripčních iniciačních míst nebo promotorů na HDV RNA je předmětem sporů. Bylo ukázáno, že 5'-terminální oblast HDAg mRNA se shoduje s jedním z konců tyčinkovité genomové RNA, má složitou sekundární strukturu a může hrát důležitou roli při replikaci HDV [9] .

Genomové a antigenomové molekuly se tvoří štěpením lineárních poly- nebo oligomerních prekurzorů. Toto řezání se provádí ribozymem, který je přítomen jak v genomu, tak v antigenomu. Pro uzavření monomerů do kruhu (genomu nebo antigenu) je nezbytná ligázová aktivita. Zatímco některé studie prokázaly zapojení hostitelské buňky do této ligázy, protože k ligaci HDV RNA dochází pouze v savčích buňkách, jiná práce prokázala schopnost sekvencí HDV ribozymu se samoligovat [9] .

Sestavení virionů

Pro vytvoření virionu HDV musí být ribonukleoprotein HDV potažen alespoň S- a L-HBsAg, takže sestavení částic HDV je možné pouze v buňkách koinfikovaných HBV. Existuje mnoho nezodpovězených otázek týkajících se sestavování částic HDV a jejich uvolňování z buňky. Na rozdíl od HBV, který k uvolnění částic vyžaduje cytoplazmatickou doménu HBsAg, včetně spojení mezi PreS1 a PreS2, HDV ne. Na základě toho bylo navrženo, že HDV přednostně používá uvolňovací dráhu Golgiho aparátu pro subvirové částice spíše než multivezikulární těleso , jako je HBV. Je možné, že se clathrin podílí na exportu HDV virionů. Pro vytvoření obalu kolem HDV ribonukleoproteinu je nezbytná farnesylace C-terminální oblasti L-HDAg, protože řídí interakci s S oblastí HBsAg. Farnesylace zahrnuje připojení řetězce 15 atomů uhlíku k motivu C 211 XXQ-box přítomný na C-konci L-HDAg a konzervovaný mezi všemi genotypy HDV [ 9] .

Interakce s buněčnými proteiny

HDV RNA interaguje s různými proteinovými faktory hostitelské buňky, aby se maximalizovala její infekčnost. Interakce může být přímá nebo nepřímá prostřednictvím interakce HDAg s nimi. HDAg může podstoupit různé posttranslační modifikace , včetně fosforylace , acetylace , methylace , sumoylace a farnesylace, což mu umožňuje interagovat s různými buněčnými proteiny a regulovat infekčnost viru. Zajímavým příkladem je interakce HDAg s transkripčním faktorem YY1 , který indukuje sestavení komplexu CBP / p300 (dva proteiny obsahující bromodoménu ), a tím zvyšuje replikaci HDV [28] .

Různé fáze životního cyklu HDV mohou být ovlivněny také přímou interakcí RNA s proteiny. Glyceraldehyd-3-fosfát dehydrogenáza (GADPH) je enzym, který se normálně podílí na metabolismu glukózy . Jeho interakce s HDV genomickou nebo antigenomickou RNA však způsobí, že se tento protein přesune do jádra a zvýší ribozymovou aktivitu viru. U infekce HDV se zdá, že GADPH působí jako molekulární chaperon , rozvíjí virovou RNA do konformace obsahující dvojitý pseudouzel, a proto zesiluje samořezání [28] .

Dalším příkladem přímé interakce HDV RNA s buněčnými proteiny je interakce všech tří HDV RNA s PKR  , kinázou , která aktivuje různé buněčné faktory, včetně eIF2a  , důležitého faktoru v komplexu pre-iniciace translace , který hraje důležitou roli ve vrozené imunitě . Interakce s HDV RNA aktivuje PKR, ačkoli tento protein obvykle interaguje s dvouvláknovými, ale ne jednovláknovými RNA. Možná jsou pro tuto interakci dostatečné dvouvláknové oblasti obsažené v HDV RNA. Níže uvedená tabulka uvádí další buněčné proteiny (jiné než výše uvedené RNA polymerázy), se kterými HDV interaguje [28] .

Protein Funkce ve zdravé buňce Zamýšlená funkce pro HDV
GADPH Metabolismus glukózy Zvyšuje aktivitu ribozymu HDV
PKR Přenos Posttranslační modifikace
PSF pre-mRNA zpracování Zapojení HDV RNA do RNA polymerázy II
p54 nrb pre-mRNA zpracování ?
hnRNPL pre-mRNA zpracování ?
ASF Sestřih pre-mRNA ?
eEF1A1 Přenos ?
NUMA1 Stabilizace vřetena ?
ANKS6 ? ?
FBXL-17 Ubikvitinový komplex ?

Asociace s nemocemi

U lidí HDV způsobuje závažné onemocnění jater zvané hepatitida D. Příznaky hepatitidy D jsou stejné jako u hepatitidy B, ale jsou mnohem závažnější. Lidé s hepatitidou D mají navíc mnohem vyšší riziko vzniku cirhózy jater . Průběh onemocnění může záviset na genotypu viru delta hepatitidy: infekce způsobená virem genotypu 1 se vyznačuje závažnějším průběhem než infekce způsobené viry genotypu 2 a 4. Kromě toho proteiny delta virus hepatitidy může způsobit změny v proteomu jaterních buněk, které přispívají k jejich maligní transformaci; hepatitida D tedy může být základem hepatocelulárního karcinomu [9] [29] . Léčba hepatitidy D interferonem navíc často vede k poruchám štítné žlázy [30] .

Byla prokázána možnost podílu viru delta hepatitidy na rozvoji autoimunitních onemocnění jater, jako je Sjögrenův syndrom [31] .

Experimentální modely

Po objevení viru delta hepatitidy byly pro jeho další studium použity modely in vitro i in vivo [9] .

In vitro

Jak bylo uvedeno výše, HDV se na rozdíl od HBV může replikovat v široké škále savčích buněčných typů, pokud je do nich dodán virový genom, a to nejen v hepatocytech. Většina studií virové replikace byla provedena na modelech in vitro transfekce buněčných linií hepatocelulárního karcinomu (včetně Huh7 , HepG2 ). Pro sestavení virových částic jsou však nutné proteiny HBV, takže se často provádí kotransfekce s plazmidy kódujícími povrchové proteiny HBV [9] .

Až donedávna byly HDV schopny infikovat pouze diferencované primární lidské hepatocyty (PHH), šimpanzí nebo tupai hepatocyty a netransformované buňky HepaRG. Práce s těmito buňkami však byla velmi obtížná, navíc byly problémy s reprodukovatelností experimentů. Identifikace hNTCP jako HDV receptoru změnila situaci, protože umožnila HDV infikovat více funkčních buněk [9] .

In vivo

Přestože přirozeným hostitelem viru delta hepatitidy je člověk, někteří savci jsou vůči tomuto viru také vnímaví. HDV byla rozsáhle studována u šimpanzů pomocí HBV jako pomocného viru, stejně jako u svišťů ( jako pomocný virus byl použit svišť hepadnavirus ). Kromě toho byla ke studiu HDV použita malajská tupaja citlivá na HBV , vlněné opice a v poslední době netopýři. K dnešnímu dni vyvinuli různé modely myší pro studium HDV [9] .

Použití

Delta ribozym viru hepatitidy se používá k vytvoření umělých regulačních prvků, které modulují genovou expresi. Například pro regulaci exprese genu MAP4K4 byl vytvořen konstrukt z alostericky regulovaného ribozymu HDV s vloženým theofylinovým aptamerem , který spolu s primární mikroRNA dokáže umlčet gen MAP4K4 v jaterních buňkách na úrovni RNA. prostřednictvím interference RNA [32] .

Poznámky

  1. ↑ Taxonomie virů  na webu Mezinárodního výboru pro taxonomii virů (ICTV) .
  2. ↑ Abdurakhmanov D. T. Chronická delta hepatitida: klinické a morfologické charakteristiky, průběh a výsledky  // Ros. a. gastroenterol., hepatol., koloprokol. - 2004. - T. 14 , č. 4 . - S. 14-17 .
  3. ↑ Atlas lékařské mikrobiologie, virologie a imunologie / Ed. A. A. Vorobieva, A. S. Bykova. - M . : Lékařská informační agentura, 2003. - S.  131 . — ISBN 5-89481-136-8 .
  4. ↑ Humánní a lékařská virologie, 2010 , str. 122.
  5. ↑ 1 2 3 Acheson, 2011 , str. 383.
  6. ↑ Fattovich G. , Giustina G. , Christensen E. , Pantalena M. , Zagni I. , Realdi G. , Schalm SW Vliv infekce virem hepatitis delta na morbiditu a mortalitu u kompenzované cirhózy typu B. The European Concerted Action on Viral Hepatitis (Eurohep).  (anglicky)  // Gut. - 2000. - Sv. 46, č. 3 . - S. 420-426. — PMID 10673308 .
  7. ↑ 1 2 Flores R. , Owens RA , Taylor J. Patogeneze subvirovými agens: viroidy a virus hepatitidy delta.  (anglicky)  // Současný názor ve virologii. - 2016. - Sv. 17. - S. 87-94. - doi : 10.1016/j.coviro.2016.01.022 . — PMID 26897654 .
  8. ↑ Rizzetto M. , Canese MG , Aricò S. , Crivelli O. , Trepo C. , Bonino F. , Verme G. Imunofluorescenční detekce nového systému antigen-protilátka (delta/anti-delta) spojeného s virem hepatitidy B v játrech a v séru nosičů HBsAg.  (anglicky)  // Gut. - 1977. - Sv. 18, č. 12 . - S. 997-1003. — PMID 75123 .
  9. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Alfaiate D. , Durantel a biologický virus delta D. ,  Durant Dény P. aspekty současných a zkoumaných terapeutických možností. (anglicky)  // Antivirový výzkum. - 2015. - Sv. 122. - S. 112-129. - doi : 10.1016/j.antiviral.2015.08.009 . — PMID 26275800 .
  10. ↑ Humánní a lékařská virologie, 2010 , str. 124.
  11. ↑ Wang KS , Choo QL , Weiner AJ , Ou JH , Najarian RC , Thayer RM , Mullenbach GT , Denniston KJ , Gerin JL , Houghton M. Struktura, sekvence a exprese virového genomu hepatitidy delta (delta).  (anglicky)  // Nature. - 1986. - Sv. 323, č.p. 6088 . - S. 508-514. - doi : 10.1038/323508a0 . — PMID 3762705 .
  12. ↑ Fauquet CM, Mayo MA, Maniloff J., Desselberger U., Ball LA Deltavirus  (neurčeno)  // Osmá zpráva Mezinárodního výboru pro taxonomii virů. Londýn. - 2005. - S. 735-738 .
  13. ↑ Nové taxony ratifikované v roce 1993  : [ eng. ] // Arch Virol. — Kód: [1993,02V]. - 1993. - Sv. 133. - S. 491-495.
  14. ↑ Radjef N. , Gordien E. , Ivaniushina V. , Gault E. , Anaïs P. , Drugan T. , Trinchet JC , Roulot D. , Tamby M. , Milinkovitch MC , Dény P. Molekulární fylogenetické analýzy naznačují širokou a starověkou radiace viru africké hepatitidy delta, což naznačuje rod deltavirů o nejméně sedmi hlavních kladech.  (anglicky)  // Journal of virology. - 2004. - Sv. 78, č.p. 5 . - S. 2537-2544. — PMID 14963156 .
  15. ↑ Pole, 2013 , str. 2227.
  16. ↑ Lin CC , Lee CC , Lin SH , Huang PJ , Li HP , Chang YS , Tang P. , Chao M. Rekombinace RNA u viru Hepatitis delta: Identifikace nového přirozeně se vyskytujícího rekombinantu.  (anglicky)  // Časopis mikrobiologie, imunologie a infekce = Weimian yu gan ran za zhi. - 2015. - doi : 10.1016/j.jmii.2015.10.013 . — PMID 26757847 .
  17. ↑ Le Gal F. , Gault E. , Ripault MP , Serpaggi J. , Trinchet JC , Gordien E. , Dény P. Osmý hlavní klad pro virus hepatitidy delta.  (anglicky)  // Vznikající infekční nemoci. - 2006. - Sv. 12, č. 9 . - S. 1447-1450. - doi : 10.3201/eid1209.060112 . — PMID 17073101 .
  18. ↑ 1 2 3 4 Pole, 2013 , str. 2223.
  19. ↑ Pole, 2013 , str. 2226.
  20. ↑ 1 2 3 4 Acheson, 2011 , str. 384.
  21. ↑ Weiner AJ , Choo QL , Wang KS , Govindarajan S. , Redeker AG , Gerin JL , Houghton M. Jediný antigenomický otevřený čtecí rámec viru hepatitidy delta kóduje epitop(y) obou polypeptidů antigenu hepatitidy delta p24 delta a p27 delta.  (anglicky)  // Journal of virology. - 1988. - Sv. 62, č.p. 2 . - S. 594-599. — PMID 2447291 .
  22. ↑ Pole, 2013 , str. 2225.
  23. ↑ Zuccola HJ , Rozzelle JE , Lemon SM , Erickson BW , Hogle JM Strukturální základ oligomerizace antigenu hepatitidy delta.  (anglicky)  // Structure (Londýn, Anglie: 1993). - 1998. - Sv. 6, č. 7 . - S. 821-830. — PMID 9687364 .
  24. ↑ Pole, 2013 , str. 2224.
  25. ↑ Xia YP , Yeh CT , Ou JH , Lai MM Charakterizace jaderného cíleného signálu antigenu hepatitidy delta: nukleární transport jako proteinový komplex.  (anglicky)  // Journal of virology. - 1992. - Sv. 66, č.p. 2 . - S. 914-921. — PMID 1731113 .
  26. ↑ Li YJ , Macnaughton T. , Gao L. , Lai MM RNA-templátovaná replikace viru hepatitidy delta: genomové a antigenomické RNA se spojují s různými jadernými těly.  (anglicky)  // Journal of virology. - 2006. - Sv. 80, č. 13 . - S. 6478-6486. - doi : 10.1128/JVI.02650-05 . — PMID 16775335 .
  27. ↑ 1 2 3 Acheson, 2011 , str. 383-384.
  28. ↑ 1 2 3 Katsarou K. , Rao AL , Tsagris M. , Kalantidis K. Infekční dlouhé nekódující RNA.  (anglicky)  // Biochimie. - 2015. - doi : 10.1016/j.biochi.2015.05.005 . — PMID 25986218 .
  29. ↑ Shirvani-Dastgerdi E. , Schwartz RE , Ploss A. Hepatokarcinogeneze spojená s viry hepatitidy B, delta a C.  (anglicky)  // Současný názor ve virologii. - 2016. - Sv. 20. - S. 1-10. - doi : 10.1016/j.coviro.2016.07.009 . — PMID 27504999 .
  30. ↑ Suvak B. , Dulger AC , Aykaç MC , Gonullu H. , Gonullu E. Onemocnění štítné žlázy související s delta hepatitidou: jedinečný fenomén.  (anglicky)  // Przeglad gastroenterologiczny. - 2015. - Sv. 10, č. 3 . - S. 169-172. - doi : 10.5114/str. 2015.49687 . — PMID 26516384 .
  31. ↑ Weller ML , Gardener MR , Bogus ZC , Smith MA , Astorri E. , Michael DG , Michael DA , Zheng C. , Burbelo PD , Lai Z. , Wilson PA , Swaim W. , Handelman B. , Afione SA , Bombardieri M , Chiorini JA virus delta hepatitidy detekovaný ve slinných žlázách pacientů se Sjögrenovým syndromem a rekapituluje fenotyp podobný Sjögrenovu syndromu  in vivo . (anglicky)  // Patogeny a imunita. - 2016. - Sv. 1, č. 1 . - S. 12-40. — PMID 27294212 .
  32. ↑ Cheng H. , Zhang Y. , Wang H. , Sun N. , Liu M. , Chen H. , Pei R. Regulace exprese genu MAP4K4 interferencí RNA prostřednictvím geneticky upraveného přepínače ribozymu viru hepatitidy delta závislého na theofylinu.  (anglicky)  // Molecular bioSystems. - 2016. - Sv. 12, č. 11 . - S. 3370-3376. doi : 10.1039 / c6mb00540c . — PMID 27754501 .

Literatura