Hepatit delta-virus

hepatit delta-virus
vetenskaplig klassificering
Grupp:Virus [1]Rike:RibozyviriaFamilj:KolmioviridaeSläkte:DeltavirusSe:hepatit delta-virus
Internationellt vetenskapligt namn
Deltavirus italyense
Synonymer
  • Hepatit delta-virus
  • HDV
Baltimore-gruppen
V: (-)ssRNA-virus

Hepatit delta-virus [2] , eller hepatit D-virus [3] ( lat.  Deltavirus italiense ), är ett smittämne som orsakar hepatit D hos människor. Strängt taget är detta lilla RNA - innehållande smittämne ett satellitvirus , eftersom det kräver att celler infekteras med hepatit B-virus (HBV) för att det ska föröka sig i celler och utveckla infektion. HDV använder höljeproteiner från hepatit B-virus ( HBsAg ) för att paketera sitt genom [4] [5] .

Hepatit delta-virus beskrevs ursprungligen hos patienter med en allvarligare hepatit B-infektion. Infektion med hepatit D kan antingen uppstå med hepatit B -infektion ( saminfektion ) eller läggas på kronisk hepatit B ( superinfektion ). I båda fallen uppvisar patienterna allvarligare symtom jämfört med enbart hepatit B. Bland dessa är sannolikheten för att utveckla leversvikt i slutstadiet som ett resultat av akut infektion, den snabba utvecklingen av levercirros och i fallet med kroniska infektioner. , en ökad sannolikhet för hepatocellulärt karcinom [6] .

Hepatit delta-virus är unikt bland mänskliga och djurpatogener genom att det delar ett antal egenskaper med både växtviroider [ 7] och växtviroidliknande satellit-RNA. Denna blodburna patogen replikerar i levern och kan orsaka akut hepatit hos både primater och icke-primata däggdjur (även om endast människor är virusets naturliga värd). Över hela världen är mer än 15 miljoner människor infekterade med deltahepatitvirus, vilket gör det till ett viktigt folkhälsoproblem [5] .

Studiens historia

Delta-hepatit rapporterades första gången i mitten av 1977. Det upptäcktes av Mario Rizzetto och kollegor som studerade en grupp patienter infekterade med hepatit B-virus och som lider av en särskilt akut form av hepatit. Det har beskrivits som ett nytt kärnantigen [8] av hepatit B-viruset och kallats deltaantigenet (δ, HDAg) [9] . Efterföljande experiment på schimpanser visade att delta-antigenet faktiskt var en byggsten i en patogen som krävde att hepatit B-viruset replikerades. Fram till 1980-talet ansågs inte hepatit delta-viruset vara ett smittämne. Men snart efter att hepatit delta-viruset upptäcktes som en patogen, utvecklades effektiva tester för det. Dessutom öppnades insamlingen av epidemiologisk information om hepatit D (den började i södra Italien ) [10] . Hepatit deltavirusgenomet klonades och sekvenserades 1986 [11] [12] . 1993 registrerades viruset av International Committee on the Taxonomy of Viruses och placerades i det monotypiska släktet Deltavirus [13] .

Evolution och ursprung

Den naturliga värden för HDV är bara människor. Data från fylogenetiska studier indikerar ett afrikanskt ursprung för hepatit delta-viruset [14] . HDV kännetecknas av en hög grad av genetisk heterogenitet. Man tror att 3 huvudmekanismer tillhandahåller utvecklingen av HDV: mutationer , redigering och rekombination . Mutationshastigheten är, enligt olika uppskattningar, från 3⋅10 -2 till 3⋅10 -3 substitutioner per genom och år. Det beror på infektionsfasen (högst i den akuta fasen), regionen av genomet (hög i icke- konserverade regioner och låg i konservativa regioner, till exempel i regionen av ribozym ), och ökar med terapeutiskt tryck. Mutationshastigheten för HDV är högre än de flesta RNA-virus . På grund av denna mutationshastighet antas det att HDV cirkulerar inom en enda infekterad värd som ett antal kvasi-arter [15] . Det har visat sig att upp till 70 % av ersättningarna kan bero på redigering. Rekombination i HDV beskrevs först 1999; sedan drogs slutsatsen att det inträffar vid infektion med virus av olika genotyper. Rekombination sker längs vägen för homolog rekombination [16] . Det antas att värdcellens RNA-polymeras deltar i rekombination i HDV [9] .

Initialt beskrevs 3 genotyper av detta virus (I-III). Genotyp I har isolerats i Europa , Nordamerika , Afrika och delar av Asien . Genotyp II finns i Japan , Taiwan och även i Yakutia . Genotyp III är känd uteslutande i Sydamerika ( Peru , Colombia och Venezuela ). Det är nu känt att det finns minst 8 genotyper av hepatit delta-virus (HDV-1 till HDV-8). Alla av dem, med undantag för HDV-1, är begränsade till strikt definierade geografiska områden. HDV-2 (tidigare känt som HDV-IIa) hittades i Japan, Taiwan och Yakutia; HDV-4 (HDV-IIb) i Japan och Taiwan; HDV-3 - i Amazonas-regionen; HDV-5, HDV-6, HDV-7 och HDV-8 i Afrika [17] .

Det finns för närvarande två huvudsakliga teorier om ursprunget till hepatit delta-viruset. Enligt dem härstammar HDV från växtviroider och/eller som ett resultat värdcells pre-mRNA splitsning . HDV-RNA har strukturella och replikerande egenskaper gemensamma med var och en av de två för närvarande kända viroidfamiljerna ( Pospiviroidae och Avsunviroidae ) . Med Pospiviroidae förenas detta virus av en stavformad RNA-struktur och replikation i kärnan , och med Avsunviroidae  genom närvaron av ett ribozym och symmetrisk replikering av rullande ringar . Dessutom interagerar HDV och växtviroid RNA med homologa cellulära proteiner , och experimentella data från 2012 (men inte helt bekräftade) visar att HDV kan replikera och föröka sig efter att ha introducerats i bladen på tomatplantor , vilket är en annan bekräftelse på närheten till HDV och viroider. Denna hypotes svarar dock inte på frågan om ursprunget för deltaantigenet och förhållandet mellan HDV och HBV [9] .

En andra teori, som kan komplettera den första, är att HDV kan ha uppkommit från värdcellstranskriptomet . Denna synvinkel stöds av studier som visar att mänskliga celler innehåller ett ribozym (i intronet av CPEB3 -genen ) som liknar HDV-ribozymet i sekundär struktur och biokemiska egenskaper . Emellertid hittades ribozymer med ett pseudoknot-strukturelement senare i alla riken av levande organismer , med undantag av archaea , och även i insektsvirus . Delta-antigenet förväntas också härröra från värdcellen. Ursprungligen ansågs DIPA-proteinet ( delta-interagerande protein A ) vara en möjlig förfader till deltaantigenet . Även om dessa proteiner senare visade sig inte vara homologa, kan DIPA interagera med HDAg [9] .  

En integrerad modell antyder att HDV kunde ha uppstått efter rekombination mellan ett viroidliknande element och cellulärt pre-mRNA/mRNA [9] .

Struktur och genom

Hepatit delta-virus är en partikel med en diameter på 35-37 nm belagd med ytantigener av hepatit B-virus (HBsAg), som har en densitet på 1,25 g/cm³ i en cesiumkloridgradient och kännetecknas av ett sedimenteringskoefficientvärde , medelvärde mellan tomma partiklar av hepatit B-virus (HBV), som endast består av HBsAg, och HBV -virion . HDV-virionen består av tre nyckelkomponenter: ett genomiskt RNA associerat med deltaantigenmolekyler (nukleokapsid) och en yttre kapsid bestående av hepatit B-ytantigen [9] . HDV-höljet innehåller lipider och består av tre typer av HBV- glykoproteiner : små eller S-HBsAg, medium eller M-HBsAg, och stora eller L-HBsAg (ca 100 kopior). I båda virusen tjänar dessa proteiner till att komma in i och ut ur hepatocyter [9] . Förutom fullvärdiga viruspartiklar bildar HDV-infekterade celler tomma subvirala partiklar (SVP) i stort överskott, vilka representeras av sfärer med en diameter på 25 nm och filament med en diameter på 22 nm [18] .

Rollen för HBV-höljeproteiner

Alla tre former av HBsAg delar en gemensam C-terminal . Cirka 50 % av HBsAg av varje art genomgår platsspecifik N-glykosylering [18] . Förutom S - domänen innehåller M-HBsAg den N-terminala hydrofila PreS2-domänen, och L-HBsAg har förutom PreS2 också PreS1-domänen. L-HBsAg krävs, även om det inte är tillräckligt, för partikelsammansättning och HBV- infektivitet och S-HBsAg krävs för partikelfrisättning från cellen. M-antigenet är varken nödvändigt för montering eller för smittsamhet [19] . Till skillnad från HBV kräver HDV-montering endast S-HBsAg, men utan L-HBsAg saknar partiklarna smittsamhet. Dessa skillnader i essentiella proteiner förklaras av olika bindningsdomäner till HBV-nukleokapsiden och HDV- ribonukleoproteinet på höljesproteinernas cytosolslingor. Enligt nyare data är sammansättningen (och smittsamheten) av HDV-genotyp HDV-1 inte begränsad till endast en HBV-genotyp. Det kan också förekomma i närvaro av höljeproteiner från murmeldjur , fladdermus och hepadnavirus av ulliga apor [9] .

Virala RNA

HDV-virionen innehåller ett cirkulärt genom representerat av RNA med negativ polaritet , och den sekundära strukturen av detta RNA innehåller dubbelsträngade regioner [18] . När ett virus fortplantar sig i en infekterad cell kan två andra större virala RNA:n detekteras: en molekyl som är komplementär till den genomiska (antigenomisk RNA eller antigenom) och HDV - mRNA . Storleken på HDV-genomet är bara 1672-1697 nukleotider , vilket gör det till det minsta av alla kända däggdjursvirus och för det närmare växtviroider. Den har en hög GC-sammansättning (60 %), och andelen intramolekylär basparning når 74 %, vilket gör att den kan vikas till en stavformad struktur. Sådana strukturer under in vitro- förhållanden är resistenta mot skärning av Dicer -enzymet [7] . En infekterad cell kan innehålla omkring 300 000 HDV-genommolekyler, som är fördelade mellan kärnan och cytoplasman , vilket indikerar en hög replikationshastighet. Det antigenomiska HDV-RNA:t är en mellanprodukt i replikationscykeln, är komplementär till det genomiska RNA:t (och har därför en positiv polaritet) och innehåller den HDAg-kodande sekvensen. Dess kvantitet är 5-22 gånger mindre än genomiskt RNA, det förekommer uteslutande i kärnan och är därför inte förpackat i virioner. HDV-proteiner translateras med ett specifikt mRNA 800 nukleotider långt, som transkriberas av värdcellens DNA - beroende RNA-polymeras II och genomgår samma mognadssteg (inklusive kapsling och polyadenylering ) som cellulära mRNA [9] .

Ribozyme

Små självskärande sekvenser med en längd på cirka 85 nukleotider hittades i HDV-genomiskt och antigenomiskt RNA. Dessa ribozymer , som visar hög sekvenskonservering bland HDV-genotyper, är ansvariga för att skära de multimera RNA-molekylerna som produceras genom replikation. HDV-ribozymet har unika strukturella och funktionella egenskaper som skiljer det från viroida ribozymer. Flera kristallstrukturer av dessa ribozymer har erhållits, och tack vare dem var det möjligt att beskriva skärmekanismen baserat på pseudoknoter. Under in vitro- förhållanden, i närvaro av tvåvärda metalljoner , skärs HDV-ribozymet vid ett specifikt ställe som ett resultat av transesterifieringsreaktionen med bildning av 5'-OH och 2'-, 3'-cykliskt monofosfat [18] . Som noterats ovan innehåller värdcellsgenom ribozymer som nära liknar HDV-ribozymet [9] .

Delta-antigen

En del av det antigenomiska RNA från hepatit delta-viruset redigeras under replikering - en specifik adenosinrest (vid position 1014) deamineras till inosin . Denna process utförs av det cellulära enzymet adenosindeaminas (ADAR1), som verkar på RNA. Under efterföljande replikation bildar den modifierade resten ett Watson-Crick-par med cytosin , och inte med uridin , på grund av vilket det ursprungliga adenosinet i position 1014 ersätts med guanosin . Redigeringsspecificiteten bestäms troligen av de primära och sekundära strukturerna av hepatit delta-virus RNA [20] .

ADAR1 har två isoformer  , liten (ADAR1-S) och stor (ADAR1-L), som delar samma C-terminal. ADAR1-S är mer allmänt representerat, det uttrycks konstant och lokaliseras i kärnan, medan ADAR1-L finns huvudsakligen i cytoplasman och dess uttryck stimuleras av interferon . ADAR1-L visade sig vara mycket effektiv för att redigera transkript i cytoplasman, dock visade sig HDV RNA-redigering senare ske i kärnan, inte i cytoplasman, och förmedlas av ADAR1-S, som är lokaliserad där. Studier 2004 och 2006 visade dock att förbättrad redigering av HDV-RNA efter interferonbehandling kan bero på ADAR1-L snarare än ADAR1-S [9] .

Som ett resultat av redigering ersätts UAG -stoppkodonet , som normalt fullbordar den öppna läsramen och stoppar proteinsyntesen vid den 195:e aminosyraresten, av UGG-kodonet, som kodar för tryptofan . Redigerade antigenomiska RNA under replikationsförloppet ger upphov till genomiska RNA; dessa genomiska RNA transkriberas av RNA-polymeras II till modifierade mRNA. Upp till 30 % mRNA av hepatit delta-viruset bär på ett förändrat stoppkodon. Från dessa mRNA syntetiseras en längre peptid med 214 aminosyrarester. Delta-hepatitviruset har således två former av antigen: en liten, 195 aminosyrarester lång och vägande 24 kDa , och en stor, bestående av 214 aminosyror och med en massa på 27 kDa . N-terminalerna för de två formerna är desamma, skillnaderna är i 19 aminosyrarester vid C-terminalen [21] [20] . Båda formerna har ett bispiralt motiv vid N-terminalen , vilket är nödvändigt för dimerisering . Delta-antigendimererna har ett argininrikt motiv som gör att det kan binda till viralt RNA. Det finns dock fyra unika cysteinrester vid den förlängda C-terminalen av L-HDAg , som är mål för farnesylering . Efter denna post-translationella modifiering kan L-HDAg interagera med HBV-ytproteiner och därigenom främja sammansättningen av nya virala partiklar [22] .

Både de små och stora formerna av deltaantigenet innehåller en nukleär lokaliseringssignal och RNA-bindningsställen. Vissa delta-antigeninteraktioner förmedlas av ett spiralformigt spiralmotiv vid N-terminalen [23] . Trots 90% likhet i aminosyrasekvenser spelar dessa två former olika roller i utvecklingen av en virusinfektion. Det lilla deltaantigenet krävs för viral RNA-replikation och fungerar i de tidiga stadierna av infektion, medan det stora deltaantigenet krävs för viral genomförpackning och även fungerar som en hämmare av viral RNA-replikation. Eftersom de två formerna av delta-antigenet uttrycks i olika stadier av virusinfektion, måste RNA-redigering regleras hårt. Mekanismerna i denna förordning är för närvarande dåligt förstådda [20] .

Ribonukleoprotein

HDV genomiskt RNA binder till HDAg och bildar ett ribonukleoprotein som finns i både viruspartiklar och infekterade celler. Detta ribonukleoprotein krävs inte bara för virionsammansättning, utan också för förflyttning av HDV-RNA mellan kärnan och cytoplasman. Strukturen och stökiometrin för detta ribonukleoprotein är en fråga om kontrovers. Pionjärstudier har visat att i virionet är den genomiska molekylen associerad med 70 HDAg-molekyler, medan i kärnan av infekterade celler bildar både genomiskt och antigenomiskt RNA ribonukleoproteiner med 30 HDAg-molekyler. Ytterligare studier visade att både i virioner och i infekterade celler finns det 200 HDAg-molekyler per genommolekyl. Dessa värden har dock ifrågasatts av nyare studier, där man fann att delta-antigenmolekyler oligomeriseras vid bindning till RNA; detta är särskilt viktigt att tänka på när antalet antigenmolekyler per RNA är litet. Dessutom verkar specificiteten för HDAg-bindning till genomet bestämmas av dess sekundära struktur snarare än dess primära struktur [9] .

Livscykel

Cellpenetration

HDV-hematotropism och dess förmåga att replikera i hepatocyter är associerade med saminfektion med det senare HBV. Medan sammansättningen av HDV-virioner kräver uttryck av HBV-ytglykoproteiner i samma cell, är andra aspekter av replikationen av båda virusen helt oberoende av varandra. Till skillnad från HBV, som kräver leverspecifika transkriptionsfaktorer , kan HDV-replikation förekomma i en mängd olika däggdjurscelltyper om virusgenomet tidigare har levererats till dessa celler. Eftersom strukturen av höljet av HBV och HDV är mycket lika, kan det antas att mekanismerna för bindning till och penetration in i målcellen kommer att vara gemensamma för dessa virus. Faktum är att det mesta av den för närvarande tillgängliga informationen om mekanismerna för HBV-inträde i cellen kommer från modeller av HDV-infektion [9] .

Båda virusen kräver L-HBsAg för smittsamhet. Specifika mutationer vid de 75 N-terminala aminosyraresterna i Pre-S1-domänen eller hämning av myristoylering kan göra viruset smittsamt. Den antigena loopdomänen av S-HBsAg och dess glykosyleringsmönster bidrar också till smittsamhet , eftersom mutationer i denna domän kan undertrycka utvecklingen av infektion oberoende av PreS1-domänen [9] .

För att komma in i en cell måste HBV och HDV först fästa vid dess yta; detta beror på cellulära proteoglykaner heparansulfater . Fästningen av HDV-partiklar till cellen ökade mer än 15 gånger efter behandling med 4-5 % polyetylenglykol . De specifika heparansulfater som är involverade i HDV- och HBV-fästning har ännu inte identifierats, även om glypican-5 2015 visade sig vara viktigast för denna process . Stadiet av fastsättning till cellen är nödvändigt, men inte tillräckligt för utveckling av infektion; intrång i cellen av virus associerade med heparansulfater kan fortfarande undertryckas. Dessutom, efter att ha fäst sig till cellen, är ytterligare penetration av viruset in i cellen mycket långsammare. Till exempel, efter en 3-timmars interaktion av primära humana hepatocyter med HDV, fanns mer än hälften av viruspartiklarna kvar på cellytan och var därför känsliga för verkan av inhibitorer som blockerade inträde i cellen (till exempel en peptid motsvarande till en del av PreS1-domänen vid N-terminalen av L-HBsAg) [24] . Det har visats att bindning av HDV och HBV till cellen blockerades av suramin , så purinerga receptorer [9] kan vara involverade i bindningsprocessen .

2012 fastställdes att den funktionella receptorn för HBV och HDV är natriumtauroklorat -transportpeptiden (hNTCP, kodad av SLC10A1 -genen ). NTCP är lokaliserat i det basolaterala membranet av hepatocyter och är involverat i den intrahepatiska rörelsen av gallsalter . Virusinfektionen verkar upprätthållas av aminosyrorna som är involverade i gallsyrabindningen (snarare än de som är involverade i natriumbindningen). Interaktionen mellan NTCP och HBV/HDV verkar förmedlas av de 75 N-terminala aminosyraresterna i PreS1-domänen av virala ytproteiner och bindningsstället på NTCP beläget på helix 5 på det yttre lagret av cellmembranet . Eftersom HDV kan replikera i många celltyper (inte bara mänskliga hepatocyter), om dess genom levereras korrekt till cellen, har hNTCP möss nyligen visat sig kunna infektera HDV [9] .

Kärnkraftstransporter

HBV kommer in i cellen genom clathrin - beroende endocytos och passerar genom tidiga och sena endosomer utan att påverkas av försurning och proteasaktivitet . Det finns inga bevis för detta för HDV, även om det har visat sig att L-HDAg kan fungera som när det interagerar med clathrin. Stadierna av kärntransport av HDV-ribonukleoprotein efter att ha kommit in i cellen och avhöljt genomet är inte helt klarlagda. Förflyttning av HDV-ribonukleoproteinet mellan cytoplasman och kärnan kan ske med deltagande av HDAg och dess interaktion med importiner [9] . Nuklekapsid överförs till kärnan på grund av den nukleära lokaliseringssignalen som finns i deltaantigenet [25] .

Replikation och proteinsyntes

Under replikation finns antigenomiskt RNA uteslutande i kärnan och syntetiseras i kärnan , medan genomiska RNA-molekyler som syntetiseras i nukleoplasman kan gå in i en annan replikationscykel i kärnan eller exporteras till cytoplasman för att montera nya viruspartiklar [9] [26] .

HDV fördubblas genom RNA-beroende RNA-replikation i en dubbel rullande ringmekanism som involverar cellulära DNA-beroende RNA-polymeraser som verkar ändra sin specificitet (från DNA till RNA). Mekanismen för dubbel rullande ringreplikation liknar symmetrisk rullande ringreplikation i viroider, men inkluderar steget av mRNA-syntes. Den är baserad på två cirkulära RNA-mallar med olika polaritet (genom och antigen) och inkluderar bildandet av multimera linjära transkript som mellanprodukter [9] .

Tre enzymatiska aktiviteter krävs för HDV RNA-replikation:

Till skillnad från vissa RNA-virus med större genom, har HDV inte sitt eget RNA-beroende RNA-polymeras. Dessutom, till skillnad från andra satellitvirus, använder HDV inte polymeraset från ett hjälpvirus (det vill säga ett virus som endast kan bilda HDV-virioner i närvaro av det), och förlitar sig därför helt på värdcellsenzymer . Det finns vissa bevis för att RNA-polymeras II är involverat i HDV-replikation . För det första har HDV-mRNA ett lock vid 5'-änden och en poly(A)-svans vid 3'-änden, som cellulära mRNA; för det andra undertrycks HDV RNA-transkription av små doser av a-amanitin  , en hämmare av RNA-polymeras II; slutligen kan RNA-polymeras II binda till både genomiskt och antigenomiskt HDV-RNA. Det finns bevis för att syntesen av antigenomiskt RNA visar viss resistens mot α-amanitin, därför är det möjligt att RNA-polymeras I också deltar i transkriptionen . Det har visats att både RNA-polymeras I och RNA-polymeras III kan interagera med HDV-RNA, och syntesen av genomet och antigenomet kan ske i olika områden av kärnan [27] [9] .

En av skillnaderna mellan transkription och replikation av det genomiska RNA från detta virus ligger i de enzymer som används. Dessutom har transkription och replikation visats starta på olika ställen och använder därför olika RNA-polymeraser. Dessutom känner inte den mekanism som ansvarar för genomreplikering igen den klyvnings-/polyadenyleringssignal som krävs för mognad av 3'-änden av mRNA:t. Det är känt att RNA-polymeras I, som transkriberar rRNA- gener i cellen , inte interagerar med cellulära faktorer som är involverade i skärning och polyadenylering av RNA-polymeras II-transkript. Detta kan förklara det faktum att multimera antigenomiska RNA som härrör från rullande ringreplikation med användning av genomiskt RNA som mall inte klyver vid polyadenyleringssignalen [27] .

Enligt en alternativ tolkning av experimentdata används RNA-polymeras II för både replikation och transkription. Denna modell antyder att polyadenyleringssignalen inte känns igen av cellulära skärfaktorer i alla fall, vilket gör det möjligt att syntetisera både multimera antigenommallar och 800 nukleotider mRNA med användning av samma cellulära RNA-polymeras. Denna modell förklarar dock inte okänsligheten i syntesen av antigenomiska mallar för α-amanitin [20] .

Även om den specifika rollen för individuella polymeraser i HDV-replikation återstår att fastställa, är det tydligt att HDV kan sätta DNA-beroende RNA-polymeras att arbeta med RNA. Mekanismerna för denna omkoppling är i stort sett oklara. Förmodligen är S-HDAg involverad i att ändra specificiteten för RNA-polymeras II. Det kan binda till RNA-polymeras II och förbättra transkriptionen antingen genom att direkt stimulera förlängning eller genom att neutralisera hämmande effekter. Dessutom interagerar det biokemiskt med 9 av de 12 subenheterna av RNA-polymeras II. Kanske är denna interaktion inte begränsad till enbart RNA-polymeras II, eftersom S-HDAg interagerar och/eller kolokaliserar med nukleolära proteiner (inklusive nukleofosmin och nukleolin ), vilket kan fungera som ytterligare bekräftelse på involveringen av RNA-polymeras I i HDV-replikation [9] . Det är också möjligt att det DNA-beroende enzymet fungerar med genomiskt RNA på grund av dess delvis dubbelsträngade stavliknande struktur [27] .

HDV-mRNA har en enda öppen läsram som kodar för deltaantigenet [5] . Närvaron av transkriptionsinitieringsställen eller promotorer på HDV-RNA är en fråga om kontrovers. Det har visats att den 5'-terminala regionen av HDAg mRNA sammanfaller med en av ändarna av det stavformade genomiska RNA:t, har en komplex sekundär struktur och kan spela en viktig roll i HDV-replikation [9] .

Genomiska och antigenommolekyler bildas genom att skära linjära poly- eller oligomera prekursorer. Denna skärning utförs av ett ribozym, som finns både i genomet och i antigenomet. För förslutning av monomerer till en ring (genom eller antigen) är ligasaktivitet nödvändig. Medan vissa studier har visat värdcellsinblandning i detta ligas, eftersom HDV RNA-ligering endast sker i däggdjursceller, har ett annat arbete visat förmågan hos HDV-ribozymsekvenser att självligare [9] .

Montering av virioner

För bildning av ett HDV-virion måste HDV-ribonukleoproteinet beläggas med åtminstone S- och L-HBsAg, så sammansättning av HDV-partiklar är endast möjlig i celler som samtidigt är infekterade med HBV. Det finns många obesvarade frågor angående sammansättningen av HDV-partiklar och deras frisättning från cellen. Till skillnad från HBV, som kräver HBsAg cytoplasmatiska domän, inklusive förbindelsen mellan PreS1 och PreS2, för att frigöra partiklar, gör inte HDV det. Baserat på detta har det föreslagits att HDV företrädesvis använder Golgi-apparatens frisättningsväg för subvirala partiklar snarare än den multivesikulära kroppen som HBV. Det är möjligt att clathrin är involverat i exporten av HDV-virioner. För bildandet av ett hölje runt HDV-ribonukleoproteinet är farnesylering av den C-terminala regionen av L-HDAg nödvändig, eftersom den kontrollerar interaktionen med S-regionen av HBsAg. Farnesylering involverar bindning av en kedja med 15 kolatomer till C 211 XXQ -box-motivet som finns vid C-terminalen av L-HDAg och konserverat bland alla HDV-genotyper [ 9] .

Interaktion med cellulära proteiner

HDV-RNA interagerar med olika värdcellproteinfaktorer för att maximera dess smittsamhet. Interaktionen kan vara direkt eller indirekt genom interaktionen av HDAgs med dem. HDAg kan genomgå olika posttranslationella modifieringar , inklusive fosforylering , acetylering , metylering , sumoylering och farnesylering, vilket gör att det kan interagera med olika cellproteiner och reglera virusets infektivitet. Ett intressant exempel är interaktionen av HDAg med YY1 transkriptionsfaktorn , som inducerar sammansättningen av CBP / p300 komplexet (två bromodomain- innehållande proteiner) och därigenom förbättrar HDV-replikation [28] .

Olika stadier av HDV-livscykeln kan också påverkas av den direkta interaktionen mellan RNA och proteiner. Glyceraldehyd-3-fosfatdehydrogenas ( GADPH ) är ett enzym som normalt är involverat i glukosmetabolismen . Emellertid får dess interaktion med HDV genomiskt eller antigenomiskt RNA att detta protein flyttar in i kärnan och ökar ribozymaktiviteten hos viruset. Vid HDV-infektion tycks GADPH fungera som en molekylär chaperon , som lindar upp det virala RNA:t till en konformation som innehåller en dubbel pseudoknot och förbättrar därför självskärning [28] .

Ett annat exempel på direkt interaktion mellan HDV-RNA och cellproteiner är interaktionen mellan alla tre HDV-RNA:n med PKR  , ett kinas som aktiverar olika cellulära faktorer, inklusive eIF2a  , en viktig faktor i translationsförinitieringskomplexet , som spelar en viktig roll i medfödd immunitet . Interaktion med HDV-RNA aktiverar PKR, även om detta protein vanligtvis interagerar med dubbelsträngat men inte enkelsträngat RNA. Kanske är de dubbelsträngade regionerna som finns i HDV-RNA tillräckliga för denna interaktion. Tabellen nedan listar andra cellulära proteiner (andra än de tidigare nämnda RNA-polymeraserna) med vilka HDV interagerar [28] .

Protein Fungerar i en frisk cell Avsedd funktion för HDV
GADPH Glukosmetabolism Förbättrar HDV-ribozymaktivitet
PKR Utsända Post-translationella modifieringar
PSF pre-mRNA- bearbetning Engagemang av HDV-RNA till RNA-polymeras II
s54 nrb pre-mRNA-bearbetning ?
hnRNPL pre-mRNA-bearbetning ?
ASF Splitsning av pre-mRNA ?
eEF1A1 Utsända ?
NUMA1 Spindelstabilisering _ ?
ANKS6 ? ?
FBXL-17 Ubiquitinkomplex _ ?

Samband med sjukdomar

Hos människor orsakar HDV en allvarlig leversjukdom som kallas hepatit D. Symtomen på hepatit D är desamma som för hepatit B, men de är mycket allvarligare. Dessutom har personer med hepatit D en mycket högre risk att utveckla cirros i levern . Sjukdomsförloppet kan bero på genotypen av delta-hepatitviruset: en infektion orsakad av ett genotyp 1-virus kännetecknas av ett allvarligare förlopp än de som orsakas av virus av genotyperna 2 och 4. Dessutom har proteinerna i deltaet hepatitvirus kan orsaka förändringar i proteomet hos leverceller som bidrar till deras maligna transformation; således kan hepatit D ligga bakom hepatocellulärt karcinom [9] [29] . Dessutom leder behandling av hepatit D med interferon ofta till sköldkörtelrubbningar [30] .

Möjligheten av involvering av deltahepatitviruset i utvecklingen av autoimmuna leversjukdomar, såsom Sjögrens syndrom, har visats [31] .

Experimentella modeller

Efter upptäckten av delta-hepatitviruset användes både in vitro- och in vivo -modeller för dess fortsatta studie [9] .

In vitro

Som nämnts ovan kan HDV, till skillnad från HBV, replikera i en mängd olika däggdjurscelltyper om det virala genomet levereras till dem, och inte bara i hepatocyter. De flesta studier av viral replikation har utförts i in vitro -modeller för transfektion av hepatocellulära karcinomcellinjer ( inklusive Huh7 , HepG2 ). Men HBV-proteiner krävs för montering av virala partiklar, så samtransfektion med plasmider som kodar för HBV-ytproteiner utförs ofta [9] .

Fram till nyligen har endast differentierade primära humana hepatocyter (PHH), schimpans- eller tupai- hepatocyter och otransformerade HepaRG-celler kunnat infektera HDV. Men att arbeta med dessa celler var mycket svårt, dessutom fanns det problem med reproducerbarheten av experiment. Identifieringen av hNTCP som en HDV-receptor har förändrat situationen, eftersom det har gjort det möjligt för HDV att infektera mer fungerande celler [9] .

In vivo

Även om den naturliga värden för delta-hepatitviruset är människor, är vissa däggdjur också mottagliga för detta virus. HDV har studerats omfattande hos schimpanser som använder HBV som ett hjälpvirus, såväl som i murmeldjur ( murmeldjur hepadnavirus användes som ett hjälpvirus ). Dessutom har HBV-känsliga malaysiska tupaya , ulliga apor och på senare tid fladdermöss använts för att studera HDV. Hittills utvecklat en mängd olika musmodeller för studier av HDV [9] .

Användning

Hepatitvirus delta ribozym används för att skapa artificiella regulatoriska element som modulerar genuttryck. Till exempel, för att reglera uttrycket av MAP4K4 -genen skapades en konstruktion från det allosteriskt reglerade HDV-ribozym med en inbäddad teofyllinaptamer , som tillsammans med primär mikroRNA kan tysta MAP4K4 -genen i leverceller på RNA-nivå via RNA-interferens [32] .

Anteckningar

  1. ↑ Taxonomy of Viruses  på webbplatsen för International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) .
  2. ↑ Abdurakhmanov D. T. Kronisk deltahepatit: kliniska och morfologiska egenskaper, förlopp och resultat  // Ros. och. gastroenterol., hepatol., koloproctol. - 2004. - T. 14 , nr 4 . - S. 14-17 .
  3. ↑ Atlas av medicinsk mikrobiologi, virologi och immunologi / Ed. A. A. Vorobieva, A. S. Bykova. - M . : Medicinsk informationsbyrå, 2003. - S.  131 . — ISBN 5-89481-136-8 .
  4. ↑ Human and Medical Virology, 2010 , s. 122.
  5. ↑ 1 2 3 Acheson, 2011 , sid. 383.
  6. ↑ Fattovich G. , Giustina G. , Christensen E. , Pantalena M. , Zagni I. , Realdi G. , Schalm SW Influence of hepatitis delta virusinfektion på sjuklighet och mortalitet vid kompenserad cirrhosis typ B. The European Concerted Action on Viral Hepatitis (Eurohep).  (engelska)  // Gut. - 2000. - Vol. 46, nr. 3 . - S. 420-426. — PMID 10673308 .
  7. ↑ 1 2 Flores R. , Owens RA , Taylor J. Patogenes av subvirala medel: viroider och hepatit delta-virus.  (engelska)  // Aktuell åsikt inom virologi. - 2016. - Vol. 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. Immunofluorescensdetektion av nytt antigen-antikroppssystem (delta/anti-delta) associerat med hepatit B-virus i lever och i serum av HBsAg-bärare.  (engelska)  // Gut. - 1977. - Vol. 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 medicinska D. , Dupatitis -virus och delta-virus P. aspekter av aktuella och undersökta terapeutiska alternativ.  (engelska)  // Antiviral forskning. - 2015. - Vol. 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 och uttryck av hepatit delta (delta) virala genomet.  (engelska)  // Nature. - 1986. - Vol. 323, nr. 6088 . - s. 508-514. - doi : 10.1038/323508a0 . — PMID 3762705 .
  12. ↑ Fauquet CM, Mayo MA, Maniloff J., Desselberger U., Ball LA Deltavirus  (obestämd)  // Åtta rapport från International Committee on Taxonomy of Viruses. London. - 2005. - S. 735-738 .
  13. ↑ Ny taxa ratificerad 1993  : [ eng. ] // Arch Virol. — Kod: [1993.02V]. - 1993. - Vol. 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. strålning av afrikanskt hepatit deltavirus, vilket tyder på ett deltavirussläkte av minst sju huvudklader. (engelska)  // Journal of virology. - 2004. - Vol. 78, nr. 5 . - P. 2537-2544. — PMID 14963156 .
  15. ↑ Fields, 2013 , sid. 2227.
  16. ↑ Lin CC , Lee CC , Lin SH , Huang PJ , Li HP , Chang YS , Tang P. , Chao M. RNA-rekombination i Hepatit delta-virus: Identifiering av en ny naturligt förekommande rekombinant.  (engelska)  // Journal of microbiology, immunology, andinfektion = 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. Åttonde stora kladden för hepatit deltavirus.  (engelska)  // Nya infektionssjukdomar. - 2006. - Vol. 12, nr. 9 . - P. 1447-1450. - doi : 10.3201/eid1209.060112 . — PMID 17073101 .
  18. ↑ 1 2 3 4 Fields, 2013 , sid. 2223.
  19. ↑ Fields, 2013 , sid. 2226.
  20. ↑ 1 2 3 4 Acheson, 2011 , sid. 384.
  21. ↑ Weiner AJ , Choo QL , Wang KS , Govindarajan S. , Redeker AG , Gerin JL , Houghton M. En enda antigenomisk öppen läsram av hepatit delta-viruset kodar epitopen(erna) av både hepatit delta-antigenpolypeptiderna p24 delta och p27 delta.  (engelska)  // Journal of virology. - 1988. - Vol. 62, nr. 2 . - s. 594-599. — PMID 2447291 .
  22. ↑ Fields, 2013 , sid. 2225.
  23. ↑ Zuccola HJ , Rozzelle JE , Lemon SM , Erickson BW , Hogle JM Strukturell grund för oligomeriseringen av hepatit delta-antigen.  (engelska)  // Structure (London, England: 1993). - 1998. - Vol. 6, nr. 7 . - s. 821-830. — PMID 9687364 .
  24. ↑ Fields, 2013 , sid. 2224.
  25. ↑ Xia YP , Yeh CT , Ou JH , Lai MM Karakterisering av nukleär inriktningssignal för hepatit delta-antigen: kärntransport som ett proteinkomplex.  (engelska)  // Journal of virology. - 1992. - Vol. 66, nr. 2 . - P. 914-921. — PMID 1731113 .
  26. ↑ Li YJ , Macnaughton T. , Gao L. , Lai MM RNA-mallrad replikering av hepatit delta-virus: genomiska och antigenomiska RNA associerar med olika kärnkroppar.  (engelska)  // Journal of virology. - 2006. - Vol. 80, nej. 13 . - P. 6478-6486. - doi : 10.1128/JVI.02650-05 . — PMID 16775335 .
  27. ↑ 1 2 3 Acheson, 2011 , sid. 383-384.
  28. ↑ 1 2 3 Katsarou K. , Rao AL , Tsagris M. , Kalantidis K. Infektiösa långa icke-kodande RNA.  (engelska)  // Biochimie. - 2015. - doi : 10.1016/j.biochi.2015.05.005 . — PMID 25986218 .
  29. ↑ Shirvani-Dastgerdi E. , Schwartz RE , Ploss A. Hepatocarcinogenes associerad med hepatit B-, delta- och C-virus.  (engelska)  // Aktuell åsikt inom virologi. - 2016. - Vol. 20. - P. 1-10. - doi : 10.1016/j.coviro.2016.07.009 . — PMID 27504999 .
  30. ↑ Suvak B. , Dulger AC , Aykaç MC , Gonullu H. , Gonullu E. Delta-hepatit-relaterad sköldkörtelsjukdom: ett unikt fenomen.  (engelska)  // Przeglad gastroenterologiczny. - 2015. - Vol. 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 Hepatit Delta-virus upptäckt i spottkörtlar hos patienter med Sjögrens syndrom och rekapitulerar en Sjögrens syndrom-liknande fenotyp in vivo .  (engelska)  // Patogener & immunitet. - 2016. - Vol. 1, nr. 1 . - S. 12-40. — PMID 27294212 .
  32. ↑ Cheng H. , Zhang Y. , Wang H. , Sun N. , Liu M. , Chen H. , Pei R. Reglering av MAP4K4-genuttryck genom RNA-interferens genom en konstruerad teofyllinberoende ribozymväxel för hepatit deltavirus.  (engelska)  // Molecular bioSystems. - 2016. - Vol. 12, nr. 11 . - s. 3370-3376. doi : 10.1039 / c6mb00540c . — PMID 27754501 .

Litteratur