doi: 10.15389/agrobiology.2018.6.1093rus

УДК 636.2:577.212.3

 

КЛЕТОЧНЫЕ И НАДКЛЕТОЧНЫЕ УРОВНИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
РЕТРОВИРУСОВ С ХОЗЯИНОМ НА ПРИМЕРЕ ВИРУСА
БЫЧЬЕГО ЛЕЙКОЗА. Сообщение I.
ПРОНИКНОВЕНИЕ
В КЛЕТКУ И ИНТЕГРАЦИЯ В ГЕНОМ ХОЗЯИНА (обзор)

В.И. ГЛАЗКО1, 2, Г.Ю. КОСОВСКИЙ2, Т.Т. ГЛАЗКО1, 2, И.М. ДОННИК3

Диагностика  ретровирусных инфекций и предупреждение их распространения у животных сельскохозяйственных видов (в частности, низкая эффективность вакцинации) до сих пор все еще недостаточно разработаны прежде всего в связи с тем, что каскад событий, лежащий в основе взаимодействия ретровируса с объектом заражения имеет сложную иерархию и реализуется на разных уровнях организации — молекулярном (включая клеточные органеллы), собственно клеточном и надклеточном, связанным с функцией клеточных сетей иммунной системы. В настоящей работе представлен обзор собственных и имеющихся в литературе данных о взаимодействии ретровирусного патогена (на примере вируса бычьего лейкоза — bovine leukemia virus, BLV) с внутренними структурами клеток-мишеней. Анализ этих результатов позволил нам предположить, что ключевым фактором, определяющим интеграцию провирусной ДНК в геном хозяина при ретровирусной инфекции, может быть снижение внутриклеточного контроля транспозиций мобильных генетических элементов, тесно связанных по происхождению с ретровирусными инфекциями. В представляемом сообщении рассматриваются четыре этапа из каскада событий при продвижении патогена — от внедрения его в цитоплазму клетки, формирования копии ДНК, транспорта в ядро клетки до внедрения в геном хозяина. На каждом из этих этапов с вирусными структурами взаимодействуют определенные гены хозяина. Генетической изменчивости генома ретровируса способствуют два ключевых процесса: димеризация двух вирусных РНК при подготовке к обратной транскрипции, в результате чего повышается частота рекомбинаций между ними (N. Dubois с соавт., 2018), а также интеграция копии ДНК в геном хозяина, что может сопровождаться активацией мутационных и эпигенетических событий как в геноме патогена, так и в геноме хозяина (A. Melamed с соавт., 2018). Рассматриваются две стадии патогенеза: инфекционный цикл массового инфицирования клеток-мишеней хозяина и последовательная селекция отдельных инфицированных клеточных клонов. Приводятся данные об особенностях сайтов интеграции провирусной ДНК в геном хозяина, отмечается повышенная представленность в них мобильных генетических элементов, по своему происхождению тесно связанных с экзогенными ретровирусными инфекциями (N.A. Gillet с соавт., 2013; T. Miyasaka с соавт., 2015). Такая повышенная плотность мобильных генетических элементов характерна у инфицированных животных также для фрагментов геномной ДНК хозяина, фланкированных инвертированными повторами микросателлита AGC и идентификационной последовательностью ДНК транспозона хелитрона. Множественность внутриклеточных мишеней, полиморфизм которых может лежать в основе резистентности к ретровирусным инфекциям, позволил нам впервые предположить, что универсальным критическим фактором инфекционного процесса является интеграция провирусной ДНК в геном хозяина. Повышенная чувствительность клеток к продуктивному инфицированию BLV может быть обусловлена снижением активности механизмов, участвующих в защите от транспозиционной активности по перемещению геномных элементов. В следующем сообщении мы обсудим особенности взаимоотношений клеток, инфицированных вирусом BLV, с клеточными сетями иммунной системы хозяина, которые тоже могут оказывать определяющее влияние на развитие инфекционного процесса, индуцируемого ретровирусами.

Ключевые слова: ретровирус, вирус бычьего лейкоза, инфекционный цикл, В-лимфоциты, рецептор вируса бычьего лейкоза, обратная транскриптаза, интеграза, мобильные генетические элементы.

 

Полный текст

 

 

CELLULAR AND EXTRACELLULAR LEVELS OF RETROVIRUS—HOST INTERACTIONS ON THE EXAMPLE OF THE BOVINE LEUKOSE VIRUS.
1. CELL PENETRATION AND INTEGRATION INTO THE HOST GENOME (review)

V.I. Glazko1, 2, G.Yu. Kosovskii2, T.T. Glazko1, 2, I.M. Donnik3

Diagnosis and prevention of the retroviral infection spread among farm animals still remain poorly developed primarily due to the fact that a hierarchic cascade of the events which underlie the retrovirus—host interactions involves molecular, intracellular levels, including  cell organelles, and extracellular levels associated with the function of cellular immune networks. This paper presents an overview of own and literature data on the interaction of retroviral pathogen on the example of bovine leukemia virus (BLV) with intracellular structures of target cells. Here we consider four stages of the cascade of the events promoting pathogen, including i) introduction into the cell cytoplasm, ii) the synthesis of DNA copies of the viral genome RNA, iii) their transport into the cell nucleus, and iv) provirus DNA introduction into the host genome. The host genes interacting with viral structures are revealed at each stage. Two key processes contribute to genetic variability of retrovirus genome during infectious cycle: two viral RNAs dimerization needed for reverse transcription increases the frequency of recombination between RNA chains (N. Dubois et al., 2018), and provirus cDNA integration into the host genome can lead to activation of mutational and epigenetic events in both the pathogen genome and the host genome (A. Melamed et al., 2018). BLV pathogenesis is divided into two steps, the infectious cycle of mass infection of host target cells and sequential selection of individual infected cell clones. The peculiarity of the integration sites of the host genome is an increased frequency of mobile genetic elements originally closely related to exogenous retroviral infections (N.A. Gillet et al., 2013; T. Miyasaka et al., 2015). The high density of mobile genetic elements is characteristic of the host genomic DNA fragments flanked by inverted repeats of microsatellite AGC and identification sequence of the DNA transposon Helitron. The multiplicity of intracellular targets, whose polymorphism may be the basis of resistance to retroviral infections, allowed us to assume for the first time that the universal critical factor of the infectious process is the integration of proviral DNA into the host genome. It is suggested that the increased sensitivity of cells to productive BLV infection is due to a decrease in the activity of mechanisms involved in the genome protection from transposition activity. In the next communication, we will discuss the relationship between BLV-infected cells and host immune cell networks, which can also have a determining effect on the development of retroviral-induced infection.

Keywords: retrovirus, bovine leukemia virus, infectious cycle, B lymphocytes, bovine leukemia virus receptor, reverse transcriptase, integrase, mobile genetic elements.

 

1ФГБОУ ВПО Российский государственный
аграрный университет—МСХА им. К.А. Тимирязева,

127550 Россия, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49,
e-mail: vigvalery@gmail.com ✉, tglazko@rambler.ru;
2ФГБНУ НИИ пушного звероводства и кролиководства
им. В.А. Афанасьева,

140143 Россия, Московская обл., Раменский р-н, пос. Родники, ул. Трудовая, 6,
e-mail: gkosovsky@mail.ru;
3ФБОУ ВО Уральский государственный
аграрный университет,

620075 Россия, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, 42, e-mail: ktqrjp7@yandex.ru

Поступила в редакцию
9 июля 2018 года

 

назад в начало