Hepatitis delta virus

hepatitis delta virus
videnskabelig klassifikation
Gruppe:Virus [1]Rige:RibozyviriaFamilie:KolmioviridaeSlægt:DeltavirusUdsigt:hepatitis delta virus
Internationalt videnskabeligt navn
Deltavirus italyense
Synonymer
  • Hepatitis delta virus
  • HDV
Baltimore-gruppen
V: (-)ssRNA-vira

Hepatitis delta-virus [2] eller hepatitis D-virus [3] ( lat.  Deltavirus italiense ), er et smittestof, der forårsager hepatitis D hos mennesker. Strengt taget er dette lille RNA - holdige smittestof en satellitvirus , da det kræver, at celler inficeres med hepatitis B-virus (HBV) , for at det kan formere sig i celler og udvikle infektion. HDV bruger hepatitis B-virus ( HBsAg ) kappeproteiner til at pakke sit genom [4] [5] .

Hepatitis delta-virus blev oprindeligt beskrevet hos patienter med en mere alvorlig hepatitis B-infektion. Infektion med hepatitis D kan enten forekomme med hepatitis B -infektion ( co -infektion ) eller overlejret på kronisk hepatitis B ( superinfektion ). I begge tilfælde udviser patienter mere alvorlige symptomer sammenlignet med hepatitis B alene. Blandt disse er sandsynligheden for at udvikle leversvigt i slutstadiet som følge af akut infektion, den hurtige udvikling af skrumpelever og i tilfælde af kroniske infektioner , en øget sandsynlighed for hepatocellulært karcinom [6] .

Hepatitis delta-virus er unikt blandt menneskelige og animalske patogener , idet det deler en række egenskaber med både planteviroider [7] og planteviroidlignende satellit-RNA'er. Dette blodbårne patogen replikerer i leveren og kan forårsage akut hepatitis hos både primater og ikke- primatpattedyr (selvom kun mennesker er den naturlige vært for virussen). På verdensplan er mere end 15 millioner mennesker inficeret med delta-hepatitisvirus, hvilket gør det til et vigtigt folkesundhedsproblem [5] .

Studiehistorie

Delta-hepatitis blev første gang rapporteret i midten af ​​1977. Det blev opdaget af Mario Rizzetto og kolleger, der undersøgte en gruppe patienter, der var inficeret med hepatitis B-virus og led af en særlig akut form for hepatitis. Det er blevet beskrevet som et nyt kerneantigen [8] af hepatitis B-viruset og kaldet deltaantigenet (δ, HDAg) [9] . Efterfølgende eksperimenter på chimpanser viste, at delta-antigenet faktisk var en byggesten i et patogen, der krævede, at hepatitis B-virusset replikerede. Indtil 1980'erne blev hepatitis delta-virusset ikke betragtet som et infektiøst agens. Men kort efter at hepatitis delta-virus blev anerkendt som et patogen, blev der udviklet effektive tests for det. Derudover blev indsamlingen af ​​epidemiologisk information om hepatitis D åbnet (den begyndte i det sydlige Italien ) [10] . Hepatitis delta-virusgenomet blev klonet og sekventeret i 1986 [11] [12] . I 1993 blev virussen registreret af International Committee on the Taxonomy of Viruses og placeret i den monotypiske slægt Deltavirus [13] .

Evolution og oprindelse

Den naturlige vært for HDV er kun mennesker. Data fra fylogenetiske undersøgelser indikerer en afrikansk oprindelse af hepatitis delta-virus [14] . HDV er karakteriseret ved en høj grad af genetisk heterogenitet. Det menes, at 3 hovedmekanismer sørger for udviklingen af ​​HDV: mutationer , redigering og rekombination . Mutationshastigheden er ifølge forskellige skøn fra 3⋅10 -2 til 3⋅10 -3 substitutioner pr. genom pr. år. Det afhænger af infektionsfasen (højest i den akutte fase), regionen af ​​genomet (høj i ikke - konserverede regioner og lav i konservative regioner, for eksempel i regionen af ​​ribozymet ), og stiger med terapeutisk tryk. Mutationshastigheden af ​​HDV er højere end de fleste RNA-vira . På grund af denne mutationshastighed antages det, at HDV cirkulerer inden for en enkelt inficeret vært som et antal kvasi-arter [15] . Det har vist sig, at op til 70 % af udskiftningerne kan skyldes redigering. Rekombination i HDV blev først beskrevet i 1999; så blev det konkluderet, at det opstår i tilfælde af infektion med vira af forskellige genotyper. Rekombination sker langs vejen for homolog rekombination [16] . Det antages, at værtscellens RNA-polymerase deltager i rekombination i HDV [9] .

Indledningsvis blev 3 genotyper af denne virus (I-III) beskrevet. Genotype I er blevet isoleret i Europa , Nordamerika , Afrika og dele af Asien . Genotype II findes i Japan , Taiwan og også i Yakutia . Genotype III er udelukkende kendt i Sydamerika ( Peru , Colombia og Venezuela ). Det er nu kendt, at der er mindst 8 genotyper af hepatitis delta-virus (HDV-1 til HDV-8). Alle af dem, med undtagelse af HDV-1, er begrænset til strengt definerede geografiske områder. HDV-2 (tidligere kendt som HDV-IIa) blev fundet i Japan, Taiwan og Yakutia; HDV-4 (HDV-IIb) i Japan og Taiwan; HDV-3 - i Amazonas-regionen; HDV-5, HDV-6, HDV-7 og HDV-8 i Afrika [17] .

Der er i øjeblikket to hovedteorier om oprindelsen af ​​hepatitis delta-virus. Ifølge dem stammer HDV fra planteviroider og /eller som et resultat af præ-mRNA- splejsning værtsceller . HDV RNA har strukturelle og replikationstræk til fælles med hver af de to i øjeblikket kendte viroidfamilier ( Pospiviroidae og Avsunviroidae ). Med Pospiviroidae er denne virus forenet af en stavformet RNA-struktur og replikation i kernen , og med Avsunviroidae  ved tilstedeværelsen af ​​et ribozym og symmetrisk rullende ring-replikation . Desuden interagerer HDV og planteviroid RNA med homologe cellulære proteiner , og eksperimentelle data fra 2012 (men ikke fuldt bekræftet) viser, at HDV kan replikere og formere sig efter at være blevet introduceret i bladene på tomatfrøplanter , hvilket er endnu en bekræftelse af nærheden af ​​HDV og viroider. Imidlertid besvarer denne hypotese ikke spørgsmålet om oprindelsen af ​​delta-antigenet og forholdet mellem HDV og HBV [9] .

En anden teori, som kan komplementere den første, er, at HDV kunne være opstået fra værtscelle- transkriptomet . Dette synspunkt understøttes af undersøgelser, der viser, at humane celler indeholder et ribozym (i intronen af ​​CPEB3 -genet ), der i sekundær struktur og biokemiske egenskaber ligner HDV-ribozymet . Imidlertid blev ribozymer med et pseudoknot-strukturelement senere fundet i alle riger af levende organismer , med undtagelse af archaea , og også i insektvira . Delta-antigenet forventes også at stamme fra værtscellen. Oprindeligt blev DIPA-proteinet ( delta-interagerende protein A ) betragtet som en mulig stamfader til delta-antigenet .  Selvom disse proteiner efterfølgende blev fundet ikke at være homologe, kan DIPA interagere med HDAg [9] .

En integreret model tyder på, at HDV kunne være opstået efter rekombination mellem et viroid-lignende element og cellulært præ-mRNA/mRNA [9] .

Struktur og genom

Hepatitis delta-virus er en partikel med en diameter på 35-37 nm coatet med overfladeantigener af hepatitis B-virus (HBsAg), med en tæthed på 1,25 g/cm³ i en cæsiumchloridgradient og karakteriseret ved en sedimentationskoefficientværdi , gennemsnit mellem tomme partikler af hepatitis B-virus (HBV), kun bestående af HBsAg, og HBV- virion . HDV-virionet består af tre nøglekomponenter: et genomisk RNA forbundet med delta- antigenmolekyler (nukleocapsid) og et ydre kapsid bestående af hepatitis B-overfladeantigener [9] . HDV-kappen indeholder lipider og består af tre typer HBV- glykoproteiner : lille eller S-HBsAg, medium eller M-HBsAg og stor eller L-HBsAg (ca. 100 kopier). I begge vira tjener disse proteiner til at komme ind og ud af hepatocytter [9] . Ud over fuldgyldige virale partikler danner HDV-inficerede celler tomme subvirale partikler (SVP) i stort overskud, som er repræsenteret af kugler med en diameter på 25 nm og filamenter med en diameter på 22 nm [18] .

Rolle af HBV-kappeproteiner

Alle tre former for HBsAg deler en fælles C-terminal . Omkring 50 % af HBsAg af hver art gennemgår stedspecifik N-glycosylering [18] . Ud over S - domænet indeholder M-HBsAg det N-terminale hydrofile PreS2-domæne, og L-HBsAg har udover PreS2 også PreS1-domænet. L-HBsAg er påkrævet, selvom det ikke er tilstrækkeligt, til partikelsamling og HBV- smitteevne og S-HBsAg er påkrævet for partikelfrigivelse fra cellen. M-antigenet er hverken nødvendigt for samling eller for infektivitet [19] . I modsætning til HBV kræver HDV-samling kun S-HBsAg, men uden L-HBsAg er partiklerne blottet for infektivitet. Disse forskelle i essentielle proteiner forklares af forskellige bindingsdomæner til HBV-nukleocapsidet og HDV- ribonukleoproteinet på kappeproteinernes cytosoliske sløjfer. Ifølge nyere data er samlingen (og infektiviteten) af HDV-genotype HDV-1 ikke begrænset til kun én HBV-genotype. Det kan også forekomme i nærvær af kappeproteiner fra murmeldyr , flagermus og uldabe hepadnavirus [9] .

Virale RNA'er

HDV-virionet indeholder et cirkulært genom repræsenteret af RNA med negativ polaritet , og den sekundære struktur af dette RNA indeholder dobbeltstrengede regioner [18] . Når en virus formerer sig i en inficeret celle, kan to andre vigtige virale RNA'er påvises: et molekyle komplementært til det genomiske (antigenomisk RNA eller antigenom) og HDV - mRNA . Størrelsen af ​​HDV-genomet er kun 1672-1697 nukleotider , hvilket gør det til det mindste af alle kendte pattedyrsvira og bringer det tættere på planteviroider. Det har en høj GC-sammensætning (60%), og procentdelen af ​​intramolekylær baseparring når 74%, hvilket gør det muligt for det at folde til en stavformet struktur. Sådanne strukturer under in vitro -betingelser er modstandsdygtige over for skæring med Dicer -enzymet [7] . En inficeret celle kan indeholde omkring 300.000 HDV-genommolekyler, som er fordelt mellem kernen og cytoplasmaet , hvilket indikerer en høj replikationshastighed. HDV antigenomisk RNA er et mellemprodukt i replikationscyklussen, er komplementært til det genomiske RNA (og har derfor en positiv polaritet) og indeholder den HDAg kodende sekvens. Dens mængde er 5-22 gange mindre end den af ​​genomisk RNA, den forekommer udelukkende i kernen og er derfor ikke pakket ind i virioner. HDV-proteiner translateres med et specifikt mRNA på 800 nukleotider, som transskriberes af værtscellens DNA - afhængige RNA-polymerase II og gennemgår de samme modningstrin (herunder capping og polyadenylering ) som cellulære mRNA'er [9] .

Ribozyme

Små selvskærende sekvenser på ca. 85 nukleotider lange blev fundet i HDV genomisk og antigenomisk RNA. Disse ribozymer , som viser høj sekvenskonservering blandt HDV-genotyper, er ansvarlige for at skære de multimere RNA-molekyler, der produceres ved replikation . HDV-ribozymet har unikke strukturelle og funktionelle egenskaber, der adskiller det fra viroide ribozymer. Der er opnået flere krystalstrukturer af disse ribozymer, og takket være dem var det muligt at beskrive skæremekanismen baseret på pseudoknoter. Under in vitro -betingelser, i nærværelse af divalente metalioner , skæres HDV-ribozymet på et specifikt sted som et resultat af transesterificeringsreaktionen med dannelse af 5'-OH og 2'-, 3'-cyklisk monophosphat [18] . Som nævnt ovenfor indeholder værtscellegenomer ribozymer, der ligner HDV-ribozymet [9] .

Delta-antigen

En del af det antigenomiske RNA fra hepatitis delta-virussen redigeres under replikation - en specifik adenosinrest (i position 1014) deamineres til inosin . Denne proces udføres af det cellulære enzym adenosindeaminase (ADAR1), som virker på RNA. Under efterfølgende replikation danner den modificerede rest et Watson-Crick-par med cytosin og ikke med uridin , på grund af hvilket det oprindelige adenosin i position 1014 erstattes af guanosin . Specificiteten af ​​redigering er højst sandsynligt bestemt af de primære og sekundære strukturer af hepatitis delta virus RNA [20] .

ADAR1 har to isoformer  , lille (ADAR1-S) og stor (ADAR1-L), som deler den samme C-terminal. ADAR1-S er mere bredt repræsenteret, det udtrykkes konstant og lokaliseres i kernen, mens ADAR1-L hovedsageligt findes i cytoplasmaet og dets ekspression stimuleres af interferon . ADAR1-L viste sig at være meget effektiv til at redigere transkripter i cytoplasmaet, dog blev HDV RNA-redigering senere vist at forekomme i kernen, ikke i cytoplasmaet, og medieres af ADAR1-S, som er lokaliseret der. Undersøgelser i 2004 og 2006 viste imidlertid, at øget redigering af HDV RNA efter interferonbehandling kan skyldes ADAR1-L snarere end ADAR1-S [9] .

Som et resultat af redigering erstattes UAG- stopkodonet , som normalt fuldender den åbne læseramme, der stopper proteinsyntesen ved den 195. aminosyrerest, af UGG-kodonet, som koder for tryptophan . Redigerede antigenomiske RNA'er i løbet af replikationen giver anledning til genomiske RNA'er; disse genomiske RNA'er transskriberes af RNA-polymerase II til modificerede mRNA'er. Op til 30 % mRNA af hepatitis delta-virus bærer en ændret stopkodon. Fra disse mRNA'er syntetiseres et længere peptid på 214 aminosyrerester. Delta-hepatitisviruset har således to former for antigen: et lille, 195 aminosyrerester lang og vejer 24 kDa , og et stort, bestående af 214 aminosyrer og med en masse på 27 kDa . N-termini af de to former er de samme, forskellene er i 19 aminosyrerester ved C-terminalen [21] [20] . Begge former har et bispiralt motiv ved N-terminalen , som er nødvendigt for dimerisering . Delta-antigen-dimererne har et arginin -rigt motiv, der tillader det at binde til viralt RNA. Der er dog fire unikke cysteinrester ved den udvidede C-terminale ende af L-HDAg , som er mål for farnesylering . Efter denne post-translationelle modifikation kan L-HDAg interagere med HBV overfladeproteiner og derved fremme samlingen af ​​nye virale partikler [22] .

Både de små og store former af delta-antigenet indeholder et nukleært lokaliseringssignal og RNA-bindingssteder. Nogle delta-antigen-interaktioner medieres af et oprullet helix-motiv ved N-terminalen [23] . På trods af 90% lighed i aminosyresekvenser spiller disse to former forskellige roller i udviklingen af ​​en virusinfektion. Det lille delta-antigen er påkrævet til viral RNA-replikation og fungerer i de tidlige stadier af infektion, mens det store delta-antigen er påkrævet til viral genompakning og også fungerer som en inhibitor af viral RNA-replikation. Fordi de to former for delta-antigenet udtrykkes på forskellige stadier af virusinfektion, skal RNA-redigering reguleres nøje. Mekanismerne i denne forordning er i øjeblikket dårligt forstået [20] .

Ribonukleoprotein

HDV genomisk RNA binder til HDAg og danner et ribonukleoprotein, der er til stede i både virale partikler og inficerede celler. Dette ribonukleoprotein er ikke kun nødvendigt for virionsamling, men også til bevægelse af HDV RNA mellem kernen og cytoplasmaet. Strukturen og støkiometrien af ​​dette ribonukleoprotein er et spørgsmål om kontrovers. Pionerstudier har vist, at i virionet er det genomiske molekyle forbundet med 70 HDAg-molekyler, mens både genomisk og antigenomisk RNA i kernen af ​​inficerede celler danner ribonukleoproteiner med 30 HDAg-molekyler. Yderligere undersøgelser viste, at både i virioner og i inficerede celler er der 200 HDAg-molekyler pr. genommolekyle. Disse værdier er dog blevet sat i tvivl af nyere undersøgelser, hvor det blev fundet, at delta-antigenmolekyler oligomeriserer ved binding til RNA; dette er især vigtigt at overveje, når antallet af antigenmolekyler pr. RNA er lille. Derudover ser specificiteten af ​​HDAg-binding til genomet ud til at være bestemt af dets sekundære struktur snarere end dets primære struktur [9] .

Livscyklus

Cellepenetration

HDV-hæmatotropisme og dets evne til at replikere i hepatocytter er forbundet med samtidig infektion med sidstnævnte HBV. Mens samlingen af ​​HDV-virioner kræver ekspression af HBV - overfladeglycoproteiner i den samme celle, er andre aspekter af replikationen af ​​begge vira fuldstændig uafhængige af hinanden. I modsætning til HBV, som kræver leverspecifikke transkriptionsfaktorer, kan HDV-replikation forekomme i en lang række pattedyrcelletyper , hvis virusgenomet tidligere er leveret til disse celler. Da strukturen af ​​kappen af ​​HBV og HDV er meget ens, kan det antages, at mekanismerne for tilknytning til og penetration ind i målcellen vil være fælles for disse vira. Faktisk kommer det meste af den tilgængelige information om mekanismerne for HBV-indtrængen i cellen fra modeller for HDV-infektion [9] .

Begge vira kræver L-HBsAg for infektivitet. Specifikke mutationer ved de 75 N-terminale aminosyrerester i Pre-S1-domænet eller inhibering af myristoylering kan gøre virussen infektiøs. Det antigene loop-domæne af S-HBsAg og dets glycosyleringsmønster bidrager også til infektivitet , da mutationer i dette domæne kan undertrykke udviklingen af ​​infektion uafhængigt af PreS1-domænet [9] .

For at komme ind i en celle skal HBV og HDV først binde sig til dens overflade; dette skyldes cellulære proteoglycaner heparansulfater . Vedhæftning af HDV-partikler til cellen steg mere end 15 gange efter behandling med 4-5% polyethylenglycol . De specifikke heparansulfater involveret i HDV- og HBV-binding er endnu ikke blevet identificeret, selvom glypican-5 i 2015 viste sig at være vigtigst for denne proces . Stadiet af tilknytning til cellen er nødvendigt, men ikke tilstrækkeligt til udvikling af infektion; indtrængen i cellen af ​​vira forbundet med heparansulfater kan stadig undertrykkes. Desuden er yderligere indtrængning af virussen ind i cellen meget langsommere efter at være bundet til cellen. For eksempel, efter en 3-timers interaktion af primære humane hepatocytter med HDV, forblev mere end halvdelen af ​​de virale partikler på celleoverfladen og var derfor følsomme over for virkningen af ​​inhibitorer, der blokerer for adgang til cellen (f.eks. et peptid svarende til til en del af PreS1-domænet ved N-terminalen af ​​L-HBsAg) [24] . Det er blevet vist, at binding af HDV og HBV til cellen blev blokeret af suramin , så purinerge receptorer [9] kan være involveret i bindingsprocessen .

I 2012 blev det fastslået, at den funktionelle receptor for HBV og HDV er natriumtaurochlorat - transportpeptidet (hNTCP, kodet af SLC10A1 -genet ). NTCP er placeret i den basolaterale membran af hepatocytter og er involveret i den intrahepatiske bevægelse af galdesalte . Virusinfektionen ser ud til at blive opretholdt af de aminosyrer, der er involveret i galdesyrebinding (snarere end dem, der er involveret i natriumbinding). Interaktionen mellem NTCP og HBV/HDV ser ud til at være medieret af de 75 N-terminale aminosyrerester i PreS1-domænet af virale overfladeproteiner og bindingsstedet på NTCP placeret på helix 5 på det ydre lag af cellemembranen . Fordi HDV kan replikere i mange celletyper (ikke kun humane hepatocytter), hvis dets genom leveres korrekt ind i cellen, har hNTCP transgene mus for nylig vist sig at være i stand til at inficere HDV [9] .

Nuklear transport

HBV kommer ind i cellen ved clathrin - afhængig endocytose og passerer gennem tidlige og sene endosomer uden at blive påvirket af forsuring og proteaseaktivitet . Der er ingen evidens for dette for HDV, selvom det er blevet vist, at L-HDAg kan fungere som et adapterprotein, det interagerer med clathrin. Stadierne af nuklear transport af HDV-ribonukleoprotein efter indtrængen i cellen og de-indhylning af genomet er ikke fuldt ud forstået. Bevægelse af HDV-ribonukleoproteinet mellem cytoplasmaet og kernen kan forekomme med deltagelse af HDAg og dets interaktion med importiner [9] . Nuklecapsid overføres til kernen på grund af det nukleare lokaliseringssignal, der er til stede i delta-antigenet [25] .

Replikation og proteinsyntese

Under replikation opholder antigenomisk RNA udelukkende sig i kernen og syntetiseres i nukleolus , mens genomiske RNA-molekyler syntetiseret i nukleoplasmaet kan gå ind i en anden replikationscyklus i kernen eller eksporteres til cytoplasmaet for at samle nye virale partikler [9] [26] .

HDV fordobles ved RNA-afhængig RNA-replikation i en dobbelt rullende ringmekanisme, der involverer cellulære DNA-afhængige RNA-polymeraser , der ser ud til at ændre deres specificitet (fra DNA til RNA). Mekanismen for dobbelt rullende ringreplikation ligner symmetrisk rullende ringreplikation i viroider, men inkluderer stadiet af mRNA-syntese. Den er baseret på to cirkulære RNA-skabeloner af forskellig polaritet (genom og antigen) og inkluderer dannelsen af ​​multimere lineære transkripter som mellemprodukter [9] .

Tre enzymatiske aktiviteter er nødvendige for HDV RNA replikation:

I modsætning til nogle RNA-vira med større genomer, har HDV ikke sin egen RNA-afhængige RNA-polymerase. Desuden, i modsætning til andre satellitvira, bruger HDV ikke polymerasen fra en hjælpervirus (det vil sige en virus, der kun kan danne HDV-virioner i nærværelse af den), og er derfor helt afhængig af værtscelleenzymer . Der er nogle beviser for, at RNA-polymerase II er involveret i HDV-replikation . For det første har HDV-mRNA'er en cap ved 5'-enden og en poly(A)-hale ved 3'-enden, ligesom cellulære mRNA'er; for det andet undertrykkes HDV RNA-transkription af små doser af a-amanitin  , en inhibitor af RNA-polymerase II; endelig kan RNA-polymerase II binde til både genomisk og antigenomisk HDV-RNA. Der er tegn på, at syntesen af ​​antigenomisk RNA viser en vis resistens over for α-amanitin, derfor er det muligt, at RNA-polymerase I også deltager i transkriptionen . Det er blevet vist, at både RNA-polymerase I og RNA-polymerase III kan interagere med HDV-RNA, og syntesen af ​​genomet og antigenomet kan forekomme i forskellige områder af kernen [27] [9] .

En af forskellene mellem transkription og replikation af det genomiske RNA fra denne virus ligger i de anvendte enzymer. Desuden har transkription og replikation vist sig at starte på forskellige steder og anvender derfor forskellige RNA-polymeraser. Derudover genkender mekanismen, der er ansvarlig for genomreplikation, ikke spaltnings-/polyadenyleringssignalet, der er påkrævet for modning af 3'-enden af ​​mRNA'et. Det er kendt, at RNA-polymerase I, som transkriberer rRNA -gener i cellen , ikke interagerer med cellulære faktorer, der er involveret i skæring og polyadenylering af RNA-polymerase II-transkripter. Dette kan forklare det faktum, at multimere antigenomiske RNA'er som følge af rullende ringreplikation ved brug af genomisk RNA som skabelon ikke spalter ved polyadenyleringssignalet [27] .

Ifølge en alternativ fortolkning af de eksperimentelle data anvendes RNA-polymerase II til både replikation og transkription. Denne model antyder, at polyadenyleringssignalet ikke genkendes af cellulære skæringsfaktorer i alle tilfælde, hvilket gør det muligt at syntetisere både multimere antigenomskabeloner og 800 nukleotid-mRNA ved anvendelse af den samme cellulære RNA-polymerase. Denne model forklarer imidlertid ikke ufølsomheden af ​​syntesen af ​​antigenomiske skabeloner over for α-amanitin [20] .

Selvom den specifikke rolle af individuelle polymeraser i HDV-replikation stadig skal fastslås, er det klart, at HDV er i stand til at sætte DNA-afhængig RNA-polymerase til at arbejde med RNA. Mekanismerne for denne omskiftning er stort set uklare. Sandsynligvis er S-HDAg involveret i at ændre specificiteten af ​​RNA-polymerase II. Det kan binde til RNA-polymerase II og forbedre transkriptionen enten ved direkte at stimulere forlængelse eller ved at neutralisere hæmmende virkninger. Desuden interagerer det biokemisk med 9 af de 12 underenheder af RNA-polymerase II. Måske er denne interaktion ikke begrænset til RNA-polymerase II alene, da S-HDAg interagerer og/eller kolokaliserer med nukleolære proteiner (herunder nukleophosmin og nukleolin ), hvilket kan tjene som yderligere bekræftelse af involveringen af ​​RNA-polymerase I i HDV-replikation [9] . Det er også muligt, at det DNA-afhængige enzym arbejder med genomisk RNA på grund af dets delvist dobbeltstrengede stavlignende struktur [27] .

HDV-mRNA har en enkelt åben læseramme, der koder for delta-antigenet [5] . Tilstedeværelsen af ​​transkriptionsinitieringssteder eller promotorer på HDV RNA er et spørgsmål om kontrovers. Det er blevet vist, at den 5'-terminale region af HDAg mRNA falder sammen med en af ​​enderne af det stavformede genomiske RNA, har en kompleks sekundær struktur og kan spille en vigtig rolle i HDV-replikation [9] .

Genomiske molekyler og antigenommolekyler dannes ved at skære lineære poly- eller oligomere prækursorer. Denne skæring udføres af et ribozym, som er til stede både i genomet og i antigenomet. Til lukning af monomerer til en ring (genom eller antigen) er ligaseaktivitet nødvendig. Mens nogle undersøgelser har vist værtscelle-involvering i denne ligase, da HDV RNA-ligering kun forekommer i pattedyrsceller, har et andet arbejde vist evnen af ​​HDV-ribozymsekvenser til at selvligere [9] .

Samling af virioner

For dannelse af et HDV-virion skal HDV-ribonukleoproteinet være coatet med mindst S- og L-HBsAg, så samling af HDV-partikler er kun mulig i celler co-inficeret med HBV. Der er mange ubesvarede spørgsmål vedrørende samlingen af ​​HDV-partikler og deres frigivelse fra cellen. I modsætning til HBV, som kræver det HBsAg cytoplasmatiske domæne, inklusive forbindelsen mellem PreS1 og PreS2, for at frigive partikler, gør HDV det ikke. Baseret på dette er det blevet foreslået, at HDV fortrinsvis bruger Golgi-apparatets frigivelsesvej for subvirale partikler frem for den multivesikulære krop som HBV. Det er muligt, at clathrin er involveret i eksporten af ​​HDV-virioner. For dannelsen af ​​en kappe omkring HDV-ribonukleoproteinet er farnesylering af den C-terminale region af L-HDAg nødvendig, da den kontrollerer interaktionen med S-regionen af ​​HBsAg. Farnesylering involverer binding af en kæde på 15 carbonatomer til C 211 XXQ-boks-motivet, der er til stede ved C-terminalen af ​​L-HDAg og konserveret blandt alle HDV-genotyper [ 9 ] .

Interaktion med cellulære proteiner

HDV RNA interagerer med forskellige værtscelleproteinfaktorer for at maksimere dets infektivitet. Interaktionen kan være direkte eller indirekte gennem interaktionen af ​​HDAg med dem. HDAg kan gennemgå forskellige post-translationelle modifikationer , herunder phosphorylering , acetylering , methylering , sumoylering og farnesylering, som gør det muligt for det at interagere med forskellige celleproteiner og regulere virusets infektivitet. Et interessant eksempel er interaktionen af ​​HDAg med YY1 transkriptionsfaktoren , som inducerer samlingen af ​​CBP / p300 komplekset (to bromodæne - holdige proteiner) og derved forbedrer HDV replikation [28] .

Forskellige stadier af HDV-livscyklussen kan også påvirkes af den direkte interaktion mellem RNA og proteiner. Glyceraldehyd-3-phosphat dehydrogenase ( GADPH ) er et enzym, der normalt er involveret i glukosemetabolismen . Dets interaktion med HDV genomisk eller antigenomisk RNA får imidlertid dette protein til at bevæge sig ind i kernen og øge virussens ribozymaktivitet. Ved HDV-infektion ser GADPH ud til at fungere som en molekylær chaperon , der afvikler det virale RNA til en konformation , der indeholder en dobbelt pseudoknot og forbedrer derfor selvskæring [28] .

Et andet eksempel på den direkte interaktion af HDV RNA med celleproteiner er interaktionen af ​​alle tre HDV RNA'er med PKR  , en kinase , der aktiverer forskellige cellulære faktorer, herunder eIF2a  , en vigtig faktor i translation præ-initieringskomplekset , som spiller en vigtig rolle i medfødt immunitet . Interaktion med HDV RNA aktiverer PKR, selvom dette protein normalt interagerer med dobbeltstrengede, men ikke enkeltstrengede RNA'er. Måske er de dobbeltstrengede regioner indeholdt i HDV RNA tilstrækkelige til denne interaktion. Tabellen nedenfor viser andre cellulære proteiner (andre end de førnævnte RNA-polymeraser), som HDV interagerer med [28] .

Protein Funktion i en sund celle Tiltænkt funktion til HDV
GADPH Glucose metabolisme Forbedrer HDV-ribozymaktivitet
PKR Udsende Post-translationelle modifikationer
PSF præ-mRNA- behandling Engagement af HDV RNA til RNA polymerase II
s54 nrb præ-mRNA-behandling ?
hnRNPL præ-mRNA-behandling ?
ASF Splejsning af præ-mRNA ?
eEF1A1 Udsende ?
NUMA1 Spindelstabilisering _ ?
ANKS6 ? ?
FBXL-17 Ubiquitin kompleks ?

Tilknytning til sygdomme

Hos mennesker forårsager HDV en alvorlig leversygdom kaldet hepatitis D. Symptomerne på hepatitis D er de samme som for hepatitis B, men de er meget mere alvorlige. Derudover har mennesker med hepatitis D en meget højere risiko for at udvikle skrumpelever . Sygdomsforløbet kan afhænge af genotypen af ​​delta-hepatitis-viruset: en infektion forårsaget af en genotype 1-virus er karakteriseret ved et mere alvorligt forløb end dem, der forårsages af vira af genotype 2 og 4. Derudover er proteinerne i deltaet hepatitisvirus kan forårsage ændringer i proteomet af leverceller, der bidrager til deres ondartede transformation; således kan hepatitis D ligge til grund for hepatocellulært karcinom [9] [29] . Derudover fører behandling af hepatitis D med interferon ofte til skjoldbruskkirtellidelser [30] .

Muligheden for involvering af delta-hepatitisvirus i udviklingen af ​​autoimmune leversygdomme, såsom Sjögrens syndrom, er blevet vist [31] .

Eksperimentelle modeller

Efter opdagelsen af ​​delta-hepatitis-virussen blev både in vitro- og in vivo -modeller brugt til dets videre undersøgelse [9] .

In vitro

Som nævnt ovenfor kan HDV, i modsætning til HBV, replikere i en lang række pattedyrcelletyper, hvis det virale genom leveres til dem, og ikke kun i hepatocytter. De fleste undersøgelser af viral replikation er blevet udført i in vitro -modeller af transfektion af hepatocellulære carcinomcellelinjer ( herunder Huh7 , HepG2 ). Imidlertid kræves HBV-proteiner til samling af virale partikler, så co-transfektion med plasmider , der koder for HBV-overfladeproteiner, udføres ofte [9] .

Indtil for nylig har kun differentierede primære humane hepatocytter (PHH), chimpanse- eller tupai- hepatocytter og utransformerede HepaRG-celler været i stand til at inficere HDV. Men at arbejde med disse celler var meget vanskeligt, derudover var der problemer med reproducerbarheden af ​​eksperimenter. Identifikationen af ​​hNTCP som en HDV-receptor har ændret situationen, da den har gjort det muligt for HDV at inficere mere brugbare celler [9] .

In vivo

Selvom den naturlige vært for delta-hepatitisvirus er mennesker, er nogle pattedyr også modtagelige for denne virus. HDV er blevet grundigt undersøgt hos chimpanser , der bruger HBV som en hjælpevirus, såvel som i murmeldyr ( murmeldyr hepadnavirus blev brugt som en hjælpevirus ). Derudover er HBV-modtagelig malaysisk tupaya , uldne aber og for nylig flagermus blevet brugt til at studere HDV. Til dato udviklet en række musemodeller til undersøgelse af HDV [9] .

Brug

Hepatitis virus delta ribozym bruges til at skabe kunstige regulatoriske elementer, der modulerer genekspression. For at regulere ekspressionen af ​​MAP4K4 -genet blev der for eksempel skabt en konstruktion ud fra det allosterisk regulerede HDV-ribozym med en indlejret theophyllinaptamer , som sammen med primært mikroRNA kan dæmpe MAP4K4 - genet i leverceller på RNA-niveau via RNA-interferens [32] .

Noter

  1. ↑ Taxonomy of Viruses  på webstedet International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) .
  2. ↑ Abdurakhmanov D. T. Kronisk delta-hepatitis: kliniske og morfologiske karakteristika, forløb og resultater  // Ros. og. gastroenterol., hepatol., coloproctol. - 2004. - T. 14 , nr. 4 . - S. 14-17 .
  3. ↑ Atlas for medicinsk mikrobiologi, virologi og immunologi / Ed. A. A. Vorobieva, A. S. Bykova. - M . : Lægeinformationsstyrelsen, 2003. - S.  131 . — ISBN 5-89481-136-8 .
  4. ↑ Human and Medical Virology, 2010 , s. 122.
  5. ↑ 1 2 3 Acheson, 2011 , s. 383.
  6. ↑ Fattovich G. , Giustina G. , Christensen E. , Pantalena M. , Zagni I. , Realdi G. , Schalm SW Influence of hepatitis delta virus-infektion på morbiditet og dødelighed ved kompenseret cirrhosis type B. The European Concerted Action on Viral Hepatitis (Eurohep).  (engelsk)  // Gut. - 2000. - Vol. 46, nr. 3 . - S. 420-426. — PMID 10673308 .
  7. ↑ 1 2 Flores R. , Owens RA , Taylor J. Patogenese af subvirale midler: viroider og hepatitis delta-virus.  (engelsk)  // Aktuel mening i virologi. - 2016. - Bd. 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. Immunfluorescenspåvisning af nyt antigen-antistofsystem (delta/anti-delta) forbundet med hepatitis B-virus i lever og i serum af HBsAg-bærere.  (engelsk)  // Gut. - 1977. - Bd. 18, nr. 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. , Dupatitis medicinske D. , Dupatitis -virus og deltavirus P. aspekter af aktuelle og undersøgelsesmæssige behandlingsmuligheder.  (engelsk)  // Antiviral forskning. - 2015. - Bd. 122. - S. 112-129. - doi : 10.1016/j.antiviral.2015.08.009 . — PMID 26275800 .
  10. ↑ Human and Medical Virology, 2010 , s. 124.
  11. ↑ Wang KS , Choo QL , Weiner AJ , Ou JH , Najarian RC , Thayer RM , Mullenbach GT , Denniston KJ , Gerin JL , Houghton M. Struktur, sekvens og ekspression af hepatitis delta (delta) virale genom.  (engelsk)  // Nature. - 1986. - Bd. 323, nr. 6088 . - S. 508-514. - doi : 10.1038/323508a0 . — PMID 3762705 .
  12. ↑ Fauquet CM, Mayo MA, Maniloff J., Desselberger U., Ball LA Deltavirus  (ubestemt)  // Eight Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. London. - 2005. - S. 735-738 .
  13. ↑ Ny taxa ratificeret i 1993  : [ eng. ] // Arch Virol. — Kode: [1993.02V]. - 1993. - Bd. 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 , Deny P. Molekylær fylogenetiske analyser indikerer en bred og ældgammel stråling af afrikansk hepatitis delta-virus, hvilket tyder på en deltavirus-slægt på mindst syv store klader.  (engelsk)  // Journal of virology. - 2004. - Bd. 78, nr. 5 . - P. 2537-2544. — PMID 14963156 .
  15. ↑ Fields, 2013 , s. 2227.
  16. ↑ Lin CC , Lee CC , Lin SH , Huang PJ , Li HP , Chang YS , Tang P. , Chao M. RNA-rekombination i Hepatitis delta-virus: Identifikation af en ny naturligt forekommende rekombinant.  (engelsk)  // Tidsskrift for mikrobiologi, immunologi og infektion = 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. Ottende store klade for hepatitis delta-virus.  (engelsk)  // Emerging infektionssygdomme. - 2006. - Bd. 12, nr. 9 . - S. 1447-1450. - doi : 10.3201/eid1209.060112 . — PMID 17073101 .
  18. ↑ 1 2 3 4 Fields, 2013 , s. 2223.
  19. ↑ Fields, 2013 , s. 2226.
  20. ↑ 1 2 3 4 Acheson, 2011 , s. 384.
  21. ↑ Weiner AJ , Choo QL , Wang KS , Govindarajan S. , Redeker AG , Gerin JL , Houghton M. En enkelt antigenomisk åben læseramme af hepatitis delta-virussen koder for epitop(erne) af både hepatitis delta-antigenpolypeptider p24 delta og p27 delta.  (engelsk)  // Journal of virology. - 1988. - Bd. 62, nr. 2 . - S. 594-599. — PMID 2447291 .
  22. ↑ Fields, 2013 , s. 2225.
  23. ↑ Zuccola HJ , Rozzelle JE , Lemon SM , Erickson BW , Hogle JM Strukturelt grundlag for oligomeriseringen af ​​hepatitis delta-antigen.  (engelsk)  // Structure (London, England: 1993). - 1998. - Bd. 6, nr. 7 . - s. 821-830. — PMID 9687364 .
  24. ↑ Fields, 2013 , s. 2224.
  25. ↑ Xia YP , Yeh CT , Ou JH , Lai MM Karakterisering af nuklear målretningssignal for hepatitis delta-antigen: nuklear transport som et proteinkompleks.  (engelsk)  // Journal of virology. - 1992. - Bd. 66, nr. 2 . - P. 914-921. — PMID 1731113 .
  26. ↑ Li YJ , Macnaughton T. , Gao L. , Lai MM RNA-templeret replikation af hepatitis delta-virus: genomiske og antigenomiske RNA'er associerer med forskellige nukleare legemer.  (engelsk)  // Journal of virology. - 2006. - Bd. 80, nej. 13 . - P. 6478-6486. - doi : 10.1128/JVI.02650-05 . — PMID 16775335 .
  27. ↑ 1 2 3 Acheson, 2011 , s. 383-384.
  28. ↑ 1 2 3 Katsarou K. , Rao AL , Tsagris M. , Kalantidis K. Infektiøse lange ikke-kodende RNA'er.  (engelsk)  // Biochimie. - 2015. - doi : 10.1016/j.biochi.2015.05.005 . — PMID 25986218 .
  29. ↑ Shirvani-Dastgerdi E. , Schwartz RE , Ploss A. Hepatocarcinogenese forbundet med hepatitis B, delta og C virus.  (engelsk)  // Aktuel mening i virologi. - 2016. - Bd. 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. Delta-hepatitis-relateret skjoldbruskkirtelsygdom: et unikt fænomen.  (engelsk)  // Przeglad gastroenterologiczny. - 2015. - Bd. 10, nr. 3 . - S. 169-172. - doi : 10.5114/pg.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 Hepatitis Delta-virus påvist i spytkirtler hos patienter med Sjögrens syndrom og rekapitulerer en Sjögrens syndrom-lignende fænotype  in vivo . (engelsk)  // Patogener og immunitet. - 2016. - Bd. 1, nr. 1 . - S. 12-40. — PMID 27294212 .
  32. ↑ Cheng H. , Zhang Y. , Wang H. , Sun N. , Liu M. , Chen H. , Pei R. Regulering af MAP4K4-genekspression ved RNA-interferens gennem en konstrueret theophyllin-afhængig hepatitis delta-virus ribozym-switch.  (engelsk)  // Molecular bioSystems. - 2016. - Bd. 12, nr. 11 . - s. 3370-3376. doi : 10.1039 / c6mb00540c . — PMID 27754501 .

Litteratur