Вирус лихорадки Эбола
Вирус Эбола и близкий ему вирус Марбург являются представителями семейства филовирусов (Filoviridae), возбудителей острой геморрагической лихорадки у человека — заболевания, приводящего к смерти пациентов с частотой до 90%, в зависимости от конкретного штамма вируса [12]. Эбола заражает преимущественно клетки эндотелия сосудов, а также некоторые клетки иммунной системы и печени. Среди симптомов заболевания — жар, головная боль, кровоточение слизистых, боль в мышцах, кашель, обезвоживание [13].
За время, прошедшее с обнаружения вируса Эбола в 1976 было зафиксировано несколько довольно крупных эпидемий, количество зараженных и умерших в результате которых исчислялось сотнями. Эпидемии затрагивали в основном такие страны как Заир, Судан, Конго и Уганда [14]. Также было зафиксировано несколько заражений с летальными исходами, случившихся в ходе лабораторных исследований вируса [15]. В настоящее время у ряда исследователей есть опасения, что вирус Эбола может быть использован для биологического терроризма [14, 16].
В данной модели белки, кодируемые вирусным геномом, показаны оттенками розового, а оттенками серого показаны структуры, захваченные вирусом из клетки-хозяина. При создании модели были использованы данные о морфологии вируса, опубликованные за последние 20 лет в ведущих научных журналах. Для воссоздания структур отдельных белков и белковых комплексов были использованы как опубликованные данные рентгеноструктурного анализа, так и результаты молекулярного моделирования.

Вирион Эбола имеет продолговатую форму и достигает 1400 нм в длину и около 80 нм в ширину [17]. Для сравнения, диаметр ВИЧ или гриппа около 100–120 нм [18,19]. Филовирусы являются одними из самых крупных вирусов. Их частицы по своим размерам уступают разве что мимивирусам и мегавирусам [20, 21].

Эбола, как и многие другие вирусы человека имеет мембранную оболочку, которая образуется из мембраны зараженной клетки. При почковании частица захватывает также часть мембранных белков клетки (например, компоненты главного комплекса гистосовместимости или поверхностные рецепторы), которые остаются в вирусной оболочке и могут влиять на инфекционные способности вируса [3,4]. Качественный и количественный состав мембранных белков человека в вирусной частице непостоянен. Для вируса Эбола он описан существенно хуже, чем для ВИЧ и гриппа [22].

Основной поверхностный белок Эбола кодируется вирусным геном gp и необходим для проникновения содержимого частицы в клетку [1]. По своему строению и функциям он напоминает поверхностный белок GP, кодируемый вирусом иммунодефицита и гемагглютинин вируса гриппа: он также образует тримеры, каждый из мономеров которых имеет трансмембранную и поверхностную субъединицу [23,24,25].

Непосредственно под мембраной вируса расположен матрикс, имеющий, вероятнее всего, спиральную структуру и образованный в вирионе Эбола в основном белком VP40 [5]. Белки VP40 взаимодействуют как с мембраной вирусной частицы, так и между собой. За взаимодействие с мембраной ответственен небольшой С-концевой домен, а сравнительно крупный N-концевой домен участвует во взаимодействии белков друг с другом [28]. Белки VP40 образуют димеры, которые впоследствии олигомеризуются с образованием кольцевых структур, в составе которых может быть разное количество димеров [29]. VP40 — это также основной белок, отвечающий за почкование частицы [36, 37].

В самом центре вириона находится нуклеокапсид. Это также спиральная структура, образованная в основном крупным белком NP, с которым взаимодействует вирусная РНК [30]. Диаметр спирали составляет порядка 50 нм, при этом внутри различим канал, диаметром около 20 нм [6]. Нуклеокапсид вируса Эбола напоминает по своей сруктуре хорошо изученный нуклеокапсид респираторного синцитиального вируса человека [31,7]. Геном Эбола представлен одноцепочечной РНК, содержит 7 генов и имеет длину чуть меньше 19000 нуклеотидов [32]. В составе нуклеокапсида присутствует также белок VP24, роль которого не полностью ясна, хотя есть данные о том, что помимо структурного компонента, этот белок может быть антагонистом интерферона [35, 26, 27].

Внутри вириона Эбола находятся также РНК-зависимая РНК полимераза (белок L) и минорные белки VP30 и VP35. Накопленные данные указывают на то, что все они располагаются ближе к одному из концов вирусной частицы [33]. Они не несут структурной функции. Полимераза отвечает за синтез РНК вируса. Это самый крупный белок, кодируемый вирусным геномом (L от английского large — большой). Белки VP30 и VP35 являются транскрипционными факторами и антагонистами интерферонового ответа [8,10]. VP35 также играет роль кофактора вирусной полимеразы [9].

В пространство внутри вириона в результате почкования попадают также клеточные белки. Среди которых в основном представлены компоненты цитоскелета [11]. Количество цитоплазмы, которое захватывается вирусом Эбола, может варьировать. Это сказывается как на том, какие клеточные белки встречаются в вирионах, так и на морфологии вирусной частицы, которая иногда принимает булавовидную форму [34].

После окончания работы над первой версией 3D модели вируса Эбола были опубликованы новые данные о морфологии филовирусов, которые указывают на то, что нуклеокапсид уложен сравнительно менее плотно, а на один виток спирали приходится 11 молекул NP [38, 39]. По мере подтверждения этих данных, они будут учтены в следующих версиях модели вируса.

Состав

Руководитель проекта, 3D-визуализатор, 3D-технолог, мол-моделлер, дизайнер:
Иван Константинов
Исследователь, консультант, автор текста:
Юрий Стефанов (к. б. н.)
3D-моделлер:
Александр Ковалевский
Молекулярный-моделлер, исследователь, консультант:
Анастасия Бакулина (к. б. н.)
Веб-технолог:
Кирилл Гришанин
Корректор:
Эми Гордон

Благодарим за комментарии и предоставление ценной информации
Хайнриха Фельдмана (M.D., Ph. D) и Томаса Хёнена (National Institute of Allergy and Infectious diseases, NIH), Рональда Харти (Associate Professor, Department of Pathobiology School of Veterinary Medicine University of Pennsylvania)
Благодарим за помощь в подготовке постера
Дмитрия Барбанеля

Дата: 06 февраля 2012

Ссылки

  1. Feldmann H. et al., Arch Virol Suppl. 1999;15:159-69.
  2. Reynard O. et al., J Virol. 2009 Sep;83(18):9596-601. Epub 2009 Jul 8.
  3. Cantin R. et al., J Virol. 1997 Mar;71(3):1922-30.
  4. Saifuddin M. et al., J Gen Virol. 1997 Aug;78 ( Pt 8):1907-11.
  5. Ruigrok R.W. et al., J Mol Biol. 2000 Jun 30;300(1):103-12.
  6. Lee M.S. et al., J Struct Biol. 2009 Aug;167(2):136-44. Epub 2009 May 15.
  7. Noda T. et al., J Vet Med Sci. 2005 Mar;67(3):325-8.
  8. Volchkov V.E. et al., J Gen Virol. 1999 Feb;80 ( Pt 2):355-62.
  9. Leung D.W. et al., Virulence. 2010 Nov-Dec;1(6):526-31. Epub 2010 Nov 1.
  10. Hartlieb B. et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Jan 9;104(2):624-9. Epub 2007 Jan 3.
  11. Han Z. and Harty R.N., Virol J. 2005 Dec 20;2:92.
  12. Richardson J.S. et al., Hum Vaccin. 2010 Jun;6(6):439-49. Epub 2010 Jun 1.
  13. Hartman A.L. et al., Clin Lab Med. 2010 Mar;30(1):161-77.
  14. Feldmann H. et al., Lancet. 2011 Mar 5;377(9768):849-62.
  15. Eddy M. et al., The Seattle Times, March 28, 2009 at 12:00 AM
  16. Bossi P. et al., Euro Surveill. 2004 Dec 15;9(12):E11-2.
  17. Ascenzi P. et al., Mol Aspects Med. 2008 Jun;29(3):151-85. Epub 2007 Oct 22.
  18. Briggs J.A. et al., EMBO J. 2003 Apr 1;22(7):1707-15.
  19. Harris A. et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 2006 Dec 12;103(50):19123-7. Epub 2006 Dec 4.
  20. Forterre P., Intervirology. 2010;53(5):362-78. Epub 2010 Jun 15.
  21. Arslan D. et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Oct 18;108(42):17486-91. Epub 2011 Oct 10.
  22. Spurgers K.B. et al., Mol Cell Proteomics. 2010 Dec;9(12):2690-703. Epub 2010 Aug 11.
  23. Malashkevich V.N. et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 1999 Mar 16;96(6):2662-7.
  24. Zhu P. et al., Nature. 2006 Jun 15;441(7095):847-52. Epub 2006 May 24
  25. Stevens J. et al., Science. 2004 Mar 19;303(5665):1866-70. Epub 2004 Feb 5.
  26. Bamberg S. et al., J Virol. 2005 Nov;79(21):13421-33.
  27. Reid S.P. et al., J Virol. 2006 Jun;80(11):5156-67.
  28. Timmins J. et al., FEMS Microbiol Lett. 2004 Apr 15;233(2):179-86.
  29. Hartlieb B. et al., Virology. 2006 Jan 5;344(1):64-70.
  30. Watanabe S. et al., J Virol. 2006 Apr;80(8):3743-51.
  31. Maclellan K. et al., J Virol. 2007 Sep;81(17):9519-24. Epub 2007 Jun 13.
  32. Chain P.S.G. et al., Unpublished
  33. Groseth A. et al., Virus Res. 2009 Mar;140(1-2):8-14. Epub 2008 Dec 16.
  34. Welsch S. et al., PLoS Pathog. 2010 Apr 29;6(4):e1000875.
  35. Huang Y. et al., Mol Cell. 2002 Aug;10(2):307-16.
  36. Harty R. et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 2000 Dec 5;97(25):13871-6.
  37. Jasenosky L. et al., J Virol. 2001 Jun;75(11):5205-14.
  38. Beniac D.R. et al., PLoS One. 2012;7(1):e29608. Epub 2012 Jan 11.
  39. Bharat T.A. et al., PLoS Biol. 2011 Nov;9(11):e1001196. Epub 2011 Nov 15.
  40. ,

Отзывы

Превосходные иллюстрации Visual Science отличаются высокой аккуратностью и отличным дизайном. Иллюстрации вируса и антитела очень выделяются в нашей книге
Проф. Райнхард Реннеберг, Гонконгский университет науки и технологий, Гонконг
Wiley
Заказать проект

Оставьте заявку, и мы свяжемся с вами, чтобы уточнить детали!

Ваша заявка отправлена. Спасибо за обращение!