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在端粒整合的疱疹病毒——马立克病毒/鸡疱疹病毒2(MDV/GaHV-2)

2023-03-21 11:36 作者:制御秘书长杜鹃  | 我要投稿

        今天介绍的是马立克病毒/(Marek's Disease Virus,MDV,Gallid Herpesvirus 2,GaHV-2),它是在端粒整合的病毒,也是唯一具有整合在宿主细胞DNA上的甲型疱疹病毒。

简介

疱疹病毒
疱疹病毒
疱疹病毒

        马立克病毒/鸡疱疹病毒2(马立克病毒/Marek's Disease Virus/MDV/Gallid Alphaherpesvirus 2/GaHV-2)是甲型疱疹病毒(Alphaherpesvirus)中马立克病毒家族(Mardivirus)的一个病毒。鸡、火鸡和鹌鹑是自然宿主。与该病毒相关的疾病为马立克氏病——一种导致一个或多个肢体不对称瘫痪,神经症状,发展为实体瘤的多发性淋巴瘤。

        在马立克病毒家族中,马立克病毒/鸡疱疹病毒2(马立克病毒/Marek's Disease Virus/MDV/Gallid Alphaherpesvirus 2/GaHV-2)是唯一已知的致病性病毒,由于三种病毒之间的抗原相似性,其他两种已被用于预防马立克氏病的疫苗。

病毒结构


        马立克病毒拥有包膜,具有二十面体T=16对称。直径约120-200纳米,衣壳由162个衣壳组成。衣壳内含有双链线性DNA。

病毒基因组


马立克病毒基因组

        马立克病毒Md5毒株基因组长177874bp,含有44%的G-C碱基组成。马立克病毒Md5毒株的组织方式与其他甲型疱疹病毒的组织方式相同。长唯一区域(UL)和短唯一区域(US)的长度分别为113563和10847 bp。每个唯一的区域都被相同的反向重复所限定。末端和内部UL重复序列(TRL和IRL)分别为13065 bp,内部和末端US重复序列(IRS和TRS)分别为12264 bp。与其他疱疹病毒一样,重复区G-C含量高于独特区(重复区为49 - 50%,独特区为41 - 42%)。马立克病毒Md5毒株不包含之前报道的在细胞培养传代MDV1株的US/短重复区的逆转录病毒长末端重复序列。

       a序列位于基因组末端和马立克病毒Md5毒株的IRL/IRS交界处。它们由7个与长末端重复序列相关的60 bp重复序列串联副本、一个43 bp的独特间隔序列和64个与短末端重复序列相关的6-bp重复序列串联副本组成。马立克病毒的6-bp重复序列与真核端粒中的重复序列相同,这就是为什么,马立克病毒可以进行端粒整合的原因。

基因特征

        马立克病毒Md5毒株包含338个ORFs编码蛋白,包含60个或更多的氨基酸,其中103个可能是功能基因。73个基因以单个副本的形式存在,并在独特的区域内启动。30个基因开始并部分或完全位于重复区域内,包括两个基因在a序列区域内。这里注释了MDV004、MDV007、MDV075、MDV077、MDV086和MDV098的ORF,因为之前的报道指出这些ORF是蛋白质编码的。大多数马立克病毒Md5毒株基因与其他mdv1菌株的已发表基因几乎相同(99%的核苷酸和氨基酸特性),而与MDV2(40 - 86%的氨基酸特性)的基因不太相似。在非禽疱疹病毒中,EHV1和EHV4通常与马立克病毒Md5毒株最相似(25 - 61%的氨基酸特性)。

长重复区(UL)

       从核苷酸位置14029到127591的UL区域包含64个基因。MDV013~MDV070基因占马立克病毒Md5毒株基因组的57%,与单纯疱疹病毒1型(HSV-1)的UL1 ~ UL55基因共线性。这些马立克病毒Md5毒株基因编码的蛋白质与HSV-1同源蛋白相同22 - 61%,与MDV2同源蛋白相同42 - 86%。在UL编码的衣壳蛋白MDV030、MDV031和MDV048, DNA复制蛋白MDV017、MDV021、MDV042、MDV043、MDV055和MDV066,核蛋白MDV015和MDV044,糖蛋白MDV022、MDV040和MDV057与MDV2的同源蛋白高度保守(氨基酸同源性为66 ~ 86%)。被膜蛋白(MDV023、MDV033、MDV049、MDV059、MDV060和MDV062)和膜蛋白smdv032和MDV056保守性较差(氨基酸同源性为42 - 65%)。与MDV2同源物相比,病毒酶MDV025、MDV052、MDV055和MDV063含有显著的插入和缺失。位于UL末端的MDV009、MDV010、MDV011、MDV012、MDV069和MDV072基因在HSV和马疱疹病毒(EHV)等非禽疱疹病毒中不存在,提示这些基因可能在禽宿主范围内起作用。MDV010基因编码一个684个氨基酸的蛋白质,与其他病毒蛋白质和已知的真核脂肪酶相似。MDV1菌株GA (MDV1 GA)的MDV010同源基因此前已被证明是剪接的。预测的蛋白包含在脂肪酶标记基序内的丝氨酸活性位点和参与二硫键形成的保守半胱氨酸(氨基酸位置416和438)。氨基酸216和374之间的区域与真核脂肪酶如磷脂酶A1和三酰甘油脂肪酶相似。与MDV2和禽腺病毒预测蛋白的相似性超出了这一区域,表明存在病毒特异性结构域。MDV010的氨基末端结构域和540 - 553氨基酸位置的跨膜结构域的存在表明MDV010可能是膜定位的。A1型磷脂酶已在许多哺乳动物组织(血小板、肝脏和心脏)中被鉴定为膜结合或胞质酶,可催化转酰化反应。磷脂酶A1对磷脂酸底物的活性可能会改变细胞内第二信使途径。在其他病毒感染中也观察到宿主细胞第二信使途径的改变。人类疱疹病8(卡波西肉瘤相关疱疹病毒)编码的G蛋白偶联受体与激活磷脂酶C均可刺激细胞增殖和转化。巨细胞病毒和腺病毒都通过磷脂酶A2途径影响花生四烯酸的代谢。花生四烯酸是前列腺素、白三烯和脂质体的前体,这些分子可以改变炎症反应。在MDV感染期间,在体内和细胞培养中都观察到了脂质代谢的改变。MDV01可能具有改变宿主脂质代谢和修饰第二信使信号通路的宿主功能。

       与细胞转化相关的三个基因的蛋白包括Marek’s EcoRI Q片段蛋白(MEQ),它存在于两个拷贝中(MDV005和MDV076)、pp38(MDV073)和pp24(MDV008)。MDV005和MDV076基因编码339个氨基酸碱基区的亮氨酸拉链蛋白MEQ。MEQ是一个转录反式激活因子和潜在的癌蛋白。

       在MDV诱导的肿瘤细胞系中,MEQ已被证明诱导和维持转化细胞表型,防止转化细胞凋亡,与细胞周期蛋白依赖激酶2调节细胞周期变动。与MDV1 GA的MEQ相比,MDV005和MDV076在第2个完全富脯氨酸重复序列的217位丙氨酸、283位缬氨酸和320位苏氨酸存在氨基酸置换。MDV004和MDV077基因是MEQ基因的反义基因和一个ORF的同源物,该ORF编码一个23 kda的核蛋白,在MDV004转化的淋巴母细胞中大量表达。

短重复区(US)

      US片段从153799位到164645位(10847 bp),包含编码MDV088到MDV097的9个基因,其中包括HSV-1的US1、US2、US3、US6、US7、US8和US10的同源基因。MDV1 GA US区域已经完全测序(11160 bp), MDV1 RB1B US区域已经部分测序。马立克病毒Md5毒株 ORF与几乎相同(99%的核苷酸同源性)对这两株MDV1的ORF。马立克病毒Md5毒株包含在US/TRS边界的序列(核苷酸位置164033到164518和164636到165464),这些序列在MDV1 GA中是不存在的。由于TRS的扩展,马立克病毒Md5毒株的US区域比MDV1 GA的US区域短313个核苷酸。正如以前报道的,MDV1US区基因的排列与其他甲型疱疹病毒不同。与HSV-1的US10基因相比,MDV089基因(US10基因同源物)是倒置易位的,与伪狂犬病毒(PRV)、马疱疹病毒(EHV)和水痘-带状疱疹病毒(VZV)相比,HSV-1的US10基因没有同源物位于短重复区。

       MDV084和MDV100基因编码HSV-1主要即刻早期转活蛋白ICP4的同源物。这些蛋白质包含2321个氨基酸,包含超过57%的短重复区域,与其他疱疹病毒的ICP4同源物相比,包含900个氨基酸的氨基末端延伸。在HVT和MDV1 GA中也存在一个类似大小的ICP4同源体。

        马立克病毒Md5编码HSV-1中另外两个直接早期蛋白的同源物:ICP27(MDV068)和ICP22 (MDV088),前者对HSV-1的复制至关重要。Md5缺乏直接早期蛋白ICP0和ICP47的同源物,ICP0对细胞培养中HSV-1的复制不是必需的,ICP47是一种阻断HSV-1抗原呈递的宿主蛋白。在MDV1和MDV2中,US/短重复区是可变的。马立克病毒Md5短重复序列与MDV1 Md11株和毒性较低的JM和Cu-2株相比的扩展已经被限制性内切酶分析发现。MDV087和MDV097基因跨US/短重复区。这两个基因的产物有119个相同的氨基酸末端编码在短重复区。MDV087以前在MDV1 GA中被描述为SORF2。与MDV087不同,SORF2完全在MDV1 GA的US区域内编码。MDV1 GA中没有MDV097的同源基因。SORF2已被证明对细胞培养中MDV1的复制不是必需的,在非致病性MDV2中不存在。MDV087和MDV097与禽痘病毒和禽腺病毒的推测蛋白相似,表明这些蛋白具有禽宿主范围的功能。因此,US/短重复区连接处的差异,包括与SORF2基因相似的第二基因(编码MDV097)的存在,可能影响病毒的毒性,并有助于马立克病毒Md5的增强毒性。MDV1中含有一个与ICP4同源物反义的延迟相关转录本(LATs)家族。虽然LATs在病毒潜伏期和细胞转化中的作用尚不清楚,但MDV086和MDV098基因的同源基因编码了来自该区域的蛋白质。MDV083和MDV101基因也被标注为晚期基因。鉴于LAT转录本在该区域内的复杂拼接,可能存在额外的蛋白质编码序列。

病毒生活周期

疱疹病毒生活史

        病毒在细胞核内进行溶原性复制。进入宿主细胞是通过病毒gB、gC、gD和gH蛋白附着到宿主受体上,介导内吞作用。复制遵循DNA双向复制模型。DNA模板转录是一种具有选择性剪接机制的转录方法。病毒通过细胞核出芽和细胞膜出芽离开宿主细胞。鸡、火鸡和鹌鹑是自然宿主。

马立克氏病

        马立克氏病是一种由马立克病毒/鸡疱疹病毒2(马立克病毒/Marek's Disease Virus/MDV/Gallid Alphaherpesvirus 2/GaHV-2)引发的高度传染性的病毒肿瘤疾病,以乔兹塞夫·马立克(Jozsef Marek)的名字命名。该疾病的特点是存在T细胞淋巴瘤,以及淋巴细胞浸润神经和器官。与MDV相关的病毒似乎是良性的,可以作为预防马立克氏病的疫苗菌株。例如,在火鸡疱疹病毒(HVT)中发现的相关疱疹病毒不会在鸟类中引起明显的疾病,并继续被用作预防马立克氏病的疫苗菌株。 感染GaHV-2的鸟类可以是病毒的携带者和流落。新生雏鸟在几周内受到母体抗体的保护。感染后,一到两周后出现显微病变,三到四周后出现大病灶。 马立克氏病从羽毛毛囊中传播,并通过呼吸道感染。

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