ГЛАВА 14. РАБДОВИРУСЫ

Рабдовирусы представляют собой наиболее обширную и «разветвленную» группу среди 5 групп вирусов с негативно­полярным геном (однонитевая РНК). Она обширна не толь­ко по числу входящих в нее вирусов, но и по охвату разных царств «хозяев»: растения, простейшие, животные, а среди последних — млекопитающие, птицы, рыбы, насекомые.

Семейство рабдовирусов [Rhabdoviridae)включает три рода: Vesiculovirus(вирусы везикулярного стоматита), Lys­savirus(вирусы бешенства) и рабдовирусы растений, кото­рые в свою очередь подразделяются на три подгруппы: А — вирусы некротической желтизны салата, В — вирусы желтой карликовости картофеля, C — безоболочечные вирионы.

Вирионы рабдовирусов животных имеют форму пули и размер 50-95?130—380 нм, а вирионы рабдовирусов расте­ний— чаще палочковидную форму и размер 45—95?135— 180 нм. Нуклеокапсид имеет спиральный тип симметрии, диаметр 50 нм, размер нити спиралей 20?700 нм. Внешняя оболочка содержит выступы длиной 5—10 нм и диаметром 3 нм, между ней и нуклеоидом находится внутренняя мем­брана (матрикс), возможны отклонения от нормальной фор­мы. Геном представляет собой однонитчатую негативно-по­лярную PHK с молекулярной массой 3,5?10⁶—4,6?10⁶. На нем последовательно размещены гены 3'-Z—N—NS—M—G— —L-5'соответственно транскрибируемых (и нетранскрибиру- емых) нуклеотидов (рис. 20). Не считая лидерной Iпоследо­вательности, белки рабдовирусов (вируса везикулярного стоматита) имеют молекулярную массу: полимераза L — 150 000, нуклеопротеид N—50 000 — 62 000, матриксный бе­лок M —20 000—30 000, поверхностный гликопротеид G — 70 000 — 80 000, неструктурный белок NS—40 000—50 000.

Вирионы состоят из внутреннего компонента, внутренней мембраны и внешней оболочки. PHK вместе с белком нук- леокапсида образует спираль, нити которой свернуты в «катушку», здесь же содержатся белки и полимеразно-транс­криптазного комплекса. Диаметр «катушки» 50 нм, при развертывании образуются спиральные нити (20?700 нм). Нуклеокапсид окружен мембраной из белка М, снаружи — липидным слоем, в который «вставлены» выступы оболочеч­ного гликопротеида. Размеры вирионов 130—380?50—95 нм,

Рис. 20. Структура геномов стандартных и дефектных интерферирующих частиц вируса везикулярного стоматита. Буквами указаны гены; цифры в скобках указывают число нуклеотидов, отсутствующих в продуктах транс­крипции; 1—стандартный вирус; 2 — дефектная интерферирующая ча­стица.

причем у рабдовирусов животных они преимущественно па лочковидные.

Белки вируса бешенства имеют молекулярную массу 190 000 (L),58 000 — 62 000 (N),22 000 — 25 000 (Ml или М2), 65 000—80 000 (G), 35 000—40 000 (NSили МІ), анти­генно отличны от белков вируса везикулярного стоматита. Рабдовирусы растений группы А по профилю белков сходны с вирусами везикулярного стоматита (транскриптаза L — 145000—170000 и матриксный белок M—18000—25000). Рабдовирусы растений группы В более сходны с лиссавиру- сами (Ml—27 000—44000, М2— 21 000—39 000). Остальные белки (G —71 000—93 000, N —55000—60000) сходны в обе­их группах.

Стратегия генома . рабдовирусов типична для таковой других РНК-содержащих вирусов с негативно-полярным ге­номом. После адсорбции на клеточных рецепторах, виропек- сиса и слияния вирусной и клеточной мембран освобожден­ный от внешней оболочки рибонуклеопротеид начинает функционировать в цитоплазме. Каждый ген транскриби­руется отдельно, ■ образуя позитивно-полярные вирусные мРНК, которые процессируют с помощью клеточных фер­ментов. При этом они приобретают кэп-структуры и поли (A)- последовательности и в таком виде взаимодействуют с рибо­сомами, образуя полирибосомные комплексы.

Вирионы прикрепляются своими гликопротеидами к ре­цепторам клеточной мембраны, проникают посредством ви- ропексиса, обмениваются липидами с клеточной мембраной. В результате частичной депротеинизации нуклеокапсид ста­новится функционально активным. Продуктами транскрипции являются 5 моноцистронных мРНК и лидерная последова­тельность. Началом трансфекции является З'-конец вирион­ной РНК, цистроны транскрибируются последовательно, об­разуя индивидуальные мРНК. Все они имеют кэп-структуры

и поли (А)-последовательности, синтез которых катализиру­ется клеточными ферментами. Эти мРНК кодируют синтез соответствующих белков. Репликация. PHK обеспечивается ферментативной активностью L + AS-белков и протекает с образованием плюс-нити и репликативного предшественни­ка. Существуют механизмы регуляции синтеза, в результате которых минус-нити PHK образуются во много раз чаще, нежели плюс-нити, а разные белки синтезируются в различ­ных количествах. В ходе синтеза PHK образуются разные классы 7)/-частиц. Сборка нуклеокапсидов происходит в ци­топлазме, а вирионы формируются на клеточных мембранах, выходя из клетки посредством почкования.

При транскрипции первые 70 нуклеотидов не транскри­бируются, затем происходит синтез нетранслируемой после­довательности из 48 нуклеотидов, последовательности из 59 нуклеотидов З'-области, кодируемой геном L,и из 3 нуклеоти­дов (спейсеры) между лидерной последовательностью и ге­ном N.Далее синтезируются 4 динуклеотида — спейсеры между 4-й межцистронной связью и ундекамерная последо­вательность между каждыми соединениями генов и, наконец, декануклеотид в 5'-конце каждого гена. Таким образом, при трансляции копируется не весь геном и обеспечивается ко­пирование каждого гена в отдельности.

По наиболее принятой (хотя окончательно не доказан­ной) схеме транскриптаза начинает считывание с З'-конца молекулы геномной РНК; после образования 48-нуклеотид- ной лидерной последовательности она пропускает 3 нуклео­тида и считывает мРНК гена А; на конце этого гена имеется олиго (У)-последовательность.

Ген, кодирующий синтез фосфопротеида вируса везику­лярного стоматита при инициации с внутреннего сайта, ко­дирует синтез еще одного белка (7000), который, по-види­мому, не является структурным [Horn Т. et al., 1986]. Тран­скрипция всего генома приводит к образованию полной плюс-нити, служащей матрицей для синтеза дочерних вири­онных PHK- Нуклеокапсид образуется путем самосборки, а формирование вирионов происходит на клеточной мембра­

не, в которую встраиваются молекулы оболочечного глико­протеида.

Как уже упоминалось, рабдовирусы поражают широкий круг животных и растений, причем основным способом распространения является заражение через переносчиков — тлей и других сокососущих насекомых растений, через ко­маров и других кровососущих насекомых животных. Наряду с этим некоторые вирусы животных вторично утратили пере­носчиков, как это частично имеет место при бешенстве, а у других установились сложные взаимоотношения с «хозяи- ном»-насекомым, как это имеет место у сигма-вируса дрозо­филы.

Семейство рабдовирусов подразделяется на несколько родов. Среди вирусов животных выделены роды Vesiculovi­rusи Lyssavirus.Первый включает вирус везикулярного стоматита, а его серотипы и родственные вирусы передают­ся насекомыми. Все они имеют серологическое родство, оп­ределяемое белком N,и типоспецифические антигенные осо­бенности, обусловленные белком G.Группа вирусов бешенст­ва, помимо уже названного вируса, включает иммунологиче­ски родственные вирусы.

Среди неклассифицированных рабдовирусов обращает внимание группа рабдовирусов рыб, которая заслуживает быть выделенной в отдельный род. Среди этих вирусов — возбудители геморрагических и некротических заболеваний карпов, инфекционных гематопатических некрозов лосося, нерки и чавычи, геморрагической аптимесии кулины, хариуса и сига, геморрагического некроза мальков щуки. Геном их по структуре сходен с геномом вируса бешенства и содер­жит ген полимеразы (L). В ходе репликации образуются обо­лочечный гликопротеид (G), два белка матрикса (Mlи М2). белок нуклеокапсида (N)и, кроме того, неструктурный бе­лок (NV).Матричные PHK для синтеза этих белков, как и вирионная PHK потомства, выделены, и при этом показано, что они синтезируются в разных количествах [Kurath G., Leong J., 1985].

При сравнении генов, кодирующих синтез белка Mвиру­сов везикулярного стоматита и летней виремии карпов, бы­

ла обнаружена значительная (28%) гомология, несомненно, свидетельствующая об общности происхождения этих виру­сов [Kiochi A., Ray P., 1984]. Рабдовирусы поражают и вод­ных животных — крабов.

Малоклассифицированными являются рабдовирусы расте­ний. Среди них выделяют группу вирусов некротического по­желтения салата, группу вирусов желтой карликовости кар­тофеля, а также ряд вирусов растений с разными переносчи­ками (тлями, клопами и др.).

Несомненно, рабдовирусы имеют общее происхождение, так как трудно допустить повторное возникновение подгрупп столь компактной и характерной группы вирусов.

Более или менее понятны исторические связи между рабдовирусами растений и животных. Вероятно, рабдовиру­сы растений были первичными, так как насекомые, питаю­щиеся соками растений, возникли ранее кровососов и, может быть, явились источниками возникновения последних.

Вопрос о классификации рабдовирусов рыб и растений далеко не прост. Так, при исследовании рабдовирусов рыб оказалось, что белки двух вирусов лососевых более сходны по электрофоретической подвижности с белками вируса бе­шенства и вируса желтой карликовости картофеля; белки двух вирусов карпов и щук больше напоминают белки виру­са везикулярного стоматита. Между вирусами млекопитаю­щих, рыб, насекомых и растений серологическое родство, естественно, отсутствует.

Сходство морфологии, тонкого строения, химического со­става и стратегии генома у всех рассматриваемых вирусов позволяет предполагать общность их происхождения. Уста­новлено, что эритроциты гусей агглютинируют не только ви­русы везикулярного стоматита и бешенства, но и рабдовиру­сы растений. Это свидетельствует о большом сходстве по­верхностных структур у таких разных вирусов. Тем не менее никаких указаний на происхождение этих вирусов приведен­ные факты не дают.

Эволюция рабдовирусов оказалась более сложной, неже­ли простой путь от растений к животным, так как разные

Рис. 21. Модель, показывающая гомологию гликопротеида вируса бешенст­ва с «токсической» петлей нейротоксинов. Одна буква в кружке показывает идентичность гликопротеида и токсина; тонкой линией показаны высоко­консервативные остатки нейротоксинов; 10 остатков в составе гликопротеи­да, отсутствующие в составе нейротоксина, заключены в прямоугольник.

группы вирусов растений могли дать начало разным груп­пам вирусов животных, соответственно — группам везику­лярного стоматита и бешенства. C этой точки зрения инте­ресно, что вирус гемопоэтической болезни рыб имеет цист­рон между генами Gи L,кодирующий синтез неструктурного белка NV (12 000), который отсутствует у'вируса везикуляр­ного стоматита и редуцирован у вируса бешенства [Tordo N. et al., 1986].

Еще одной неожиданностью является сходство структуры гликопротеида вируса бешенства со структурой нейротокси­на змеиного яда, вплоть до гомологии его аминокислот (рис.’ 21). Что это — эволюционная общность или далеко зашед­шая молекулярная конвергенция? Ярким примером молеку­лярной конвергенции является сходство аминокислотных по­следовательностей у гликопротеида вируса бешенства и ней­ротоксина змеиного яда [Suzuki A. et al., 1984]. Молекула гликопротеида вируса бешенства состоит из 505 аминокис­лотных остатков. После размножения в мышцах вирус до­стигает периферических нервов'и распространяется по ней­

ронам, поражая селективно их определенные популяции. Рецептор «хбзяина» для вируса бешенства — ацетилхолино­вый рецептор, он же является лигандом для нейротоксинов змеиных курареподобных ядов. При сравнительном исследо­вании было найдено значительное соответствие между фраг­ментом гликопротеида вируса бешенства и нейротоксинов змеиного яда. В частности, это относится к тем частям мо­лекул яда, которые обеспечивают нейротоксичность, и тем частям, которые взаимодействуют с ацетилхолиновыми ре­цепторами. Вероятно, соответствующий участок молекулы гликопротеида вируса бешенства тоже распознает рецептор, он же и обусловливает нейротропизм вируса.

Для понимания возможных путей эволюции рабдовирусов следует напомнить, что вирусы группы везикулярного стома­тита передаются комарами и другими кровососущими насе­комыми, а рабдовирусы растений — тлями, причем в том и другом случае вирусы размножаются в организме насеко­мых. Поэтому вполне возможно, что первичными «хозяева­ми» рабдовирусов были насекомые, хотя предшественники ныне существующих радбовирусов не сохранились. В дальней­шем с появлением кровососущих насекомых стала возможной эволюция радбовирусов по пути приспособления к паразити­рованию в организме теплокровных животных, в результате чего мог появиться вирус типа возбудителя везикулярного стоматита, а появление тлей сделало возможной эволюцию рабдовирусов по пути паразитирования в растениях.' Если учесть, что дифференциация цветковых растений и насекомых происходила в конце мезозоя — начале кайнозоя, временем появления эти^ групп рабдовирусов следует считать не более 50—80 млн лет назад. Что же касается рабдовирусов, пора­жающих рыб, то они могли быть привнесены их членистоно­гими паразитами, а дальнейшая эволюция могла происходить и без их участия, так как в водной среде передача вирусов, вызывающих заболевания рыб, достаточно надежно обеспе­чивалась и без переносчиков.

Эволюция рабдовирусных заболеваний трансмиссивным путем передачи привела к образованию нескольких нозоло­гических форм с выраженной природной очаговостью, при­мером чему могут служить рабдовирусы, выделенные от летучих мышей и комаров. Однако деятельность человека, а именно приручение и разведение домашних животных, при­вела к формированию антропонозов домашних животных, в частности, эфемерной лихорадки крупного рогатого скота, оставшейся инфекцией с трансмиссивным путем .передачи мокрецами и комарами. В настоящее время распространена болезнь в Южной Африке, Австралии, Японии, и циркуляция вирусов поддерживается мокрецами Culicoidesи комарами

Anophelesи Culex,широко распространенными в субтропи­ческом и умеренном климате. Другой зооноз сельскохозяйст­венных животных — везикулярный стоматит — еще более «оторвался» от своих природных очагов в Южной Америке, где эти очаги связаны с грызунами и заболевание передает­ся многими видами насекомых (москитами, комарами, слеп­нями и жалящими мухами). Однако, поскольку болезнь со­провождается поражением полости рта, носа и губ, сосков вымени и даже межкопытных щелей, появляется дополни­тельный механизм заражения алиментарным путем через корм (траву), воду, причем этот механизм при скученности скота может стать основным. К тому же в отличие от пре­дыдущего вируса вирус везикулярного стоматита полипато- генен — поражает лошадей, мулов, крупный рогатый скот [Сюрин В. H., Фомина H. B., 1979J. Таким образом форми­руется типичный зооноз домашних животных, «оторванный» от своих природных очагов. Для человека оба зоонозных ви­руса непатогенны.

Весьма своеобразный путь эволюции проделал вирус бе­шенства. Это полипатогенный вирус, поражающий все виды млекопитающих животных и вызывающий у них смертельную инфекцию. В то же время по механизму передачи инфекци­онного начала это специализированный вирус, передающий­ся при укусах больных животных. Будучи нейротропным ви­русом, он выделяется во внешнюю среду со слюной. Нейро- тропность его своеобразна, так как распространяется от периферии к центру по нервным волокнам и поражает из­бирательно гипоталамус. C этим, вероятно, связаны измене­ния в эмоциональном поведении больных животных (агрес­сивность и стремление наносить укусы). Эпизоотический процесс в связи с длительным инкубационным периодом представляется растянутым, и хотя он поддерживается пре­имущественно циркуляцией вируса среди волков, собак и лисиц, в него вовлекаются также грызуны, кошки, лошади, крупный и мелкий рогатый скот, скунсы, летучие мыши. За­ражаясь от животных, преимущественно собак, человек яв­ляется «тупиком» в этом процессе.

В общем вирус собственно бешенства, выделенный в раз­ных регионах мира, представляется достаточно гомогенным. Однако сходные вирусы выделены от теплокровных живот­ных в, разных странах: вирус летучих мышей Нигерии, ви­рус Мокола, изолированный от землеройки и человека, и др. Серологически сходные вирусы выделены также от комаров и мокрецов в Судане (вирус Obodhiang)и Нигерии .(вирус Kotonkan).

В северных областях СССР выделен вирус дикования,. весьма сходный с вирусом бешенства и вызывающий бо­

ні

лезнь с более вялым течением. Он расценивается как гео­графический вариант, циркулирующий в дикой природе сре­ди песцов. В СССР вирусы, сходные с возбудителями бешен­ства, были выделены при энцефаломиелите рогатого скота и рассеянном склерозе человека. Предполагают, что источни­ком этих вирусов были не больные животные и люди, а бе­лые мыши, применявшиеся в качестве экспериментальных животных. Важно отметить, что эти вирусы оказались не тождественными лабораторным штаммам вируса бешенства. По нашему мнению, все эти факты свидетельствуют о трансмиссивном пути передачи вируса бешенства. Его прото­типами являются вирусы, серологически родственные виру­су бешенства, но имеющие антигенные отличия. Эти вирусы (некоторые их обозначают как вирусы бешенства 2-, 3- и 4-го сероваров) или по крайней мере некоторые из них со­храняют и в настоящее время трансмиссивный путь переда­чи. «Отрыв» вируса бешенства от кровососущих переносчи­ков и передача при укусах зараженных животных привели к формированию зооноза, менее связанного с тропическими территориями, и выходу зооноза в страны умеренного клима­та. Вероятно, это произошло в сравнительно позднем кай­нозое в связи с ,оледенением и похолоданием.

Дальнейшая эволюция вируса бешенства была обусловле­на влиянием деятельности человека. В населенных местно­стях не волки, а собаки стали основным резервуаром возбу­дителя, а истребление волков и лисиц привело к ликвидации бешенства в ряде экономически развитых стран, в первую очередь в Великобритании. Однако очаги «дикого» бешенст­ва еще сохранились в Европе и Азии. Ликвидация их пока неосуществима, так как потребовала бы истребления несколь­ких видов хищников (волки, лисицы, шакалы), что может иметь вредные последствия для природных биоценозов. В последние годы произошла активизация природных оча­гов, связанных с лисицами.

Здесь же уместно напомнить о небольшой группе возбу­дителей геморрагических лихорадок — филовирусах. Семей­ство филовирусов (Filoviridae)и одноименный его род (Filovirus)состоит из иммунологически родственных вирусов Марбурга и Эбола — возбудителей тяжелых геморрагичес­ких лихорадок. Их вирионы весьма плеоморфны и в натив­ных препаратах выглядят как длинные нити или образова­ния с неправильной формой. В культурах вирионы имеют сферическую форму диаметром 80 нм. Нуклеокапсид имеет спиральную форму с диаметром 50 нм. Он образуется нитя­ми толщиной 20 нм, внешняя оболочка, формируется из мо­дифицированной клеточной мембраны. PHK имеет негатив­ную полярность и молекулярную массу 4,2?10^β. В составе

вирионов обнаружены 5 белков: VPO-полимераза (190 000); VPl — гли-копротеид наружных выступов (125 000—140 000); VP2(98 000—104 000) и VP3 (38 000—40 000) — нуклеокап- сидные белки; VP4 (22 000—26 000)—белок с неизвестной функцией.

Болезни, вызываемые этими вирусами,, характеризуются природной очаговостью. Экология вирусов изучена недоста­точно и поэтому рассуждения об их эволюции нецелесооб­разны.