Подмосто М.С., Мельникова Д.В. - Принятые к публикации материалы - V "Окружающая среда и здоровье населения" - Информация - Кафедра общей гигиены Курского ГМУ
Понедельник, 05.12.2016, 13:39
КАФЕДРА ОБЩЕЙ ГИГИЕНЫ
КУРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО МЕДИЦИНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Всё в руках человека!.. Поэтому мойте их чаще. Станислав Ежи Лец
Главная Мой профильРегистрация ВыходВход
Вы вошли как Гость · Группа "Гости"Приветствую Вас, Гость · RSS
Меню сайта
Категории раздела
Принятые к публикации материалы [51]
Конференции
III Всероссийская дистанционноая интернет- конференция с международным участием «Окружающая среда и здоровье населения»

АРХИВ КОНФЕРЕНЦИЙ
Рекламный блок
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Форма входа
Найти на сайте
 Информация
Главная » Статьи » V "Окружающая среда и здоровье населения" » Принятые к публикации материалы

Подмосто М.С., Мельникова Д.В.

Описание вирусов семейства pithovirus.
Подходы к анализу генома
pithovirus.

Подмосто М.С., Мельникова Д.В.

Белорусский государственный медицинский университет, г.Минск, Беларусь

Значение

Гигантские ДНК-вирусы – вирусы, которые видны под световым микроскопом, и чьи генотипы кодируют больше протеинов, чем геномы некоторых бактерий или внутриклеточных паразитических эукариотов. Есть два отдельных типа вирусов, заражающие одноклеточных протистов, таких как Acanthamoeba. С одной стороны, Megaviridae, обладающий большими псевдоизоикосаэдрическими капсидами и огромным аденин-тимин-насыщенным геномом; с другой – недавно открытые Pandoraviruses, представляющие собой амфоровидные частицы микронного размера с гуанин-цитозин-насыщенными геномами, содержащими до 2.8 млн п.н. В процессе исследования Сибирской вечной мерзлоты, используя Acanthamoeba в качестве приманки, был выделен третий тип гигантского вируса, названный Pithovirus sibericum, обнаруженный на глубине 30 метров в скважине, находящейся в Колымской низменности. Возраст вируса удалось установить на основании радиоуглеродной датировки материала почвы, и он составил более 30000 лет. Насколько известно, это самый крупный и самый древний из возрождённых жизнеспособных вирусов, инфицирующих эукариот. Pithovirus совмещающий в себе морфологию Pandoravirus и геном, более близкий икосаэдрическим ДНК-вирусам. Это позволяет предпологать, что этот вирус может относиться к неисследованной разновидности нетрадиционных ДНК-вирусных семейств.

Аннотация

Самые большие из известных ДНК-вирусов заражают Acanthamoeba и принадлежат к двум существенно различающимся семействам.  Megaviridae  представляют собой псевдоикосаэдрические вирионы до 0.7 мкм в диаметре и аденин-тимин (АТ-)-насыщенные геномы величиной до 1.25 Мб, кодирующие тысячу протеинов. Как и их прототип, Mimivirus, открытый 10 лет назад, они полностью воспроизводятся на внутриклеточных «вирионовых заводах». Напротив, недавно открытые Pandoraviruses представляют собой большие  амфоровидные вирионы 1 мкм в длину с гуанин-цитозин (ГЦ-)-насыщеными геномами до 2.8 Мб в длину, кодирующими до 2500 протеинов. Их репликация вовлекает в себя ядро принимающей клетки. В то время как Megaviridae по основным свойствам совпадает с ранее описанными большими ДНК-вирусами, Pandoraviruses представляются не связанными с ними. Наша цель – представить открытие третьего типа гигантского вируса, совмещающего в себе еще большую по размеру pandoravirus-подобную частицу длиной в 1.5 мкм и внезапно небольшой 600 кб АТ-насыщенный геном.

Морфология частиц

Если понятие о том, что молекула ДНК может сохранятся в течении значительных периодов времени (свыше миллиона лет ), получает научную обоснованность, то факт, что клетки организмов могут выжить так долго остается весьма спорным вопросом. Из-за своего нейтрального рН и пониженного содержания кислорода, Сибирская вечная мерзлота является одним из наиболее подходящих сред обитания для поиска долговыживающих микроорганизмов или даже растений. Для поиска гигантских ДНК-содержащих вирусов в качестве приманки были использованы Acanthamoeba, как безопасные суррогаты патогенных вирусов. Амебы принимают Pithovirus за бактерию, а когда он оказывается у них внутри, то хищник становится жертвой и своего рода инкубатором для воспроизводства новый вирусных частиц.  Pithovirus изначально был замечен с помощью световой микроскопии в качестве яйцевидных частиц, размножающихся в культуре Acanthamoeba castellanii, помещенной на образец Сибирской вечной мерзлоты из региона Колымской низменности. Этот обрзец был собран из слоя, относящегося к позднеплейстоценовым отложениям старше 30,000 лет. Частицы были проанализированы с помощью электронной микроскопии. Вирионы обладают структурированной оболочкой толщиной 60 нм, состоящей из одного слоя параллельных полос. Верхушка частицы Pithovirus «запечатана» выступающей пробкой (80 нм в толщину и 160 м в ширину) с гексагональной структурой сетки, напоминающей организацию капсомеров икосаэдрических вирионов.

Геном Pithovirus содержит гены, необходимые для синтеза мРНК. Таким образом, Pithovirus сам обеспечивает собственный репликационный цикл в цитоплазме клетки-хозяина, в то время как вирусы, как правило, используют для репликации белки клетки-хозяина.

На Рис. 1 представлена электронная микроскопия, изобража.щая цикл репликации Pithovirus в A. Catellanii. (А) Верхушка частицы с уникальной «пробкой», состоящей из  полосок с интервалами в  15 нм, скрученная мембрана под ней и внутренняя мембрана. (В) Частица в двух проекциях. Частицы завернуты в оболочки толщиной 60 нм, изготовленные из параллельных полос с интервалами в 10 нм. Липидная мембрана ограждает однородную внутреннюю часть, в которой видна трубчатая конструкция. (С) Вид «пробки» сверху с раскрытыми сотовидными отверстиями. (?) (D) Вид частицы снизу, показывающий поперечно-полосатую организацию оболочки. (Е) Раскрытая частица в принимающей вакуоли. Видны частицы отделившейся «пробки» (£) и внутрення мембрана частицы, готовая слиться с мембраной вакуоли () (F) Созревание вирионов на поздней стадии инфекции. Структуры полос, частицы пробки и плотный материал накапливаются на периферии «завода вирионов» (VF). Эти образования могут собирать полусобранные строительные блоки. Можно различить ядро клетки (N). (G) Поздняя стадия созревания вириона с шаровидни поперечно-полосатыми структурами, накапливающимися по периферии вириона. (H) Различные этапы сборки частиц в той же клетке. (I) Неполностью собранная прямоугольная частица без оболочки. Пробка уже видна. (J) На более поздней стадии, частица принимает округлую форму, оболочка утолщается. (K) Ортогональный вид незрелого вириона, демонстрирующий процесс упаковки частицы в оболочку.

 

Цикл репликации

Стратегия репликации Pithovirus была описана в ходе его распростанения в культуре Acanthamoeba в течение всего цикла размножения. Полный лизис инфицированных культур произошел за 10-20 часов в зависимости от исходного количества вирусных частиц.

Во-первых, частицы Pithovirus теряют верхушечную пробку, что позволяет подлежащей липидной мембране слиться с мембраной вакуоли принимающей клетки (Рис. 1 Е). Это создает канал между внутренней частью вирона и цитоплазмой клеток. Ядро клетки сохраняет свою форму в течение всего цикла репликации. Первый видимый признак инфекции – образование очищенной от субклеточных структур цитоплазмы в течение 4-6 часов после инфецирования (Рис. 1 F). Многочисленные везикулы начинают накапливаться в области будущего «завода вирионов». Сначала на периферии «завода» начинают появляться прямоугольные закрытые частицы с характерной пробкой. Позднее их внешняя стенка утолщается, и частицы принимают свою окончательную овальную форму; отсутствует толстая поперечно-полосатая оболочка (Рис. 1 J).  Этот слой собирается по кусочкам (Рис. 1 К) и с помощью появления нечеткой тегументообразмной оболочки на поздних стадиях созревания частиц (Рис. 1 G).

На периферии «завода» видны плотные везикулы неустановленного состава, бесформенные сгустки из кусочков поперечно-полосатой оболочки, кусочки пробки (Рис. 1 F). Это могут быть резервуары для частично организованных строительных блоков. Зрелые частицы находятся в равных количествах в цитоплазме и вакуолях. Репликативный цикл заканчивается тем, что из клетки после лизиса выходят сотни частиц. Несмотря на размеры, подобные бактериям, не было обнаружено никаких процессов, приближенных к бинарному делению, что подталкивает к выводу о вирусной природе Pithoviruses еще до анализа их генома.

Аннотация генома

После секвенирования ДНК Pithovirus  было выявлено предполагаемое количество кодируемых белков (467). Как обычно при открытии первого элемента из ранее неизвестного семейства вирусов, доля Pithovirus-предсказанных белков, имеющих гомологи в базе данных NCBI (Национальный центр биотехнологичской информации) была низкой (152/467 = 32,5%).

Необычайно большая часть генома Pithovirus представлена некодирующими повторами, которые содержат GC-пары в меньшем количестве (23%), чем кодирующий регион (41%). Повторы представляют собой тандемы длиной 2 kb, не несущие гены и включающие в себя палиндромные участки длиной 150 п.н., которые не похожи ни на один из ранее описанных мобильных элементов. Большое число некодирующих повторов снижает кодирующую часть генома до нетипичных для вирусов 68%.

Среди 152 предсказанных белков только 125 (26,7% из 467 белков) являются функциональными. В отличие от других гигантских ДНК-вирусов, геном Pithovirus не кодирует никакой из компонентов синтеза белка. Однако вирусный геном кодирует полный набор белков, необходимых для синтеза мРНК. Поэтому Pithovirus сам обеспечивает себе весь цикл репликации в цитоплазме клетки-хозяина, не используя при этом её белки.

Аннотация протеома

Анализ протеома очищенных Pithovirus вирионов определил 159 различных генных продукта, две трети которых обладают неизвестной функцией. Были выявлены ферменты, связанные с синтезом нуклеотидов и обработкой нуклеиновых кислот, ГТФ-связывающие белки, протеинкиназы, гидролазы и др. Эти и другие белки были выявлены в малом количестве, так как они, предположительно, являются побочными веществами либо используются лишь на ранних стадиях инфицирования.

Выводы

Пробуждение такого древнего амебопоражающего вируса, позволяет говорить о том, что таяние вечной мерзлоты в результате глобального потепления или промышленной эксплуатации приполярных регионов не может исключать будущих угроз здоровью человека и животных.

Приложение

Рисунок 1:

Категория: Принятые к публикации материалы | Добавил: k2 (09.06.2015) | Автор: Подмостко Максим Сергеевич E
Просмотров: 331 | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright ksmumpf group © 2016
Choose language
Английский Белорусский Немецкий
Облако
Войти в почту
Логин:
Пароль:

Соц. закладки