Biologia molekularna wirusa kleszczowego zapalenia mózgu

• Authors: Aleksandra Drelich , Piotr Kruszyński , Tomasz J. Wąsik

Title variants

EN

Molecular biology of the tick-borne encephalitis virus

• Languages of publication: PL

Abstracts

PL

Wirus kleszczowego zapalenia mózgu (TBEV) jest czynnikiem sprawczym groźnego, sezonowego schorzenia ośrodkowego układu nerwowego przenoszonego przez kleszcze, zwanego kleszczowym zapaleniem mózgu (KZM). Należy on do rodziny Flaviviridae, do grupy wirusów atakujących komórki ssaków, gdzie zaliczany jest do rodzaju Flavivirus. Wyodrębnia się trzy podtypy wirusa: europejski, przenoszony przez I. ricinus oraz dalekowschodni i syberyjski, przenoszone przez I. persulcatus. Podtypy te wykazują bliskie pokrewieństwo pod względem fi logenetycznym i antygenowym, jednakże przebieg zakażenia nimi wykazuje znaczne różnice w obrazie klinicznym. Dojrzały wirion TBEV ma kształt sferyczny z osłonką lipidową, w której zakotwiczone są dwa białka wirusowe E i M. Niedojrzała forma wirionu zawiera prekursorowe białko PrM pełniące rolę białka chaperonowego. Rdzeń wirusa stanowi nukleokapsyd utworzony przez białko C połączone z genomem wirusa. Genom, w postaci (+)ssRNA, koduje trzy białka strukturalne (C, PrM, E) i siedem niestrukturalnych (NS1, NS2A/B, NS3, NS4A/B, NS5). Oba końce genomowego RNA fl ankowane są przez regiony UTR, między nimi znajduje się pojedyncza ORF kodująca pojedynczą poliproteinę, z której poprzez proteolityczne cięcia powstają funkcjonalne białka wirusa. Interakcja TBEV z komórką zachodzi poprzez oddziaływanie glikoproteiny E wirusa z niepoznanymi, jak dotąd, receptorami. Po wejściu wirusa do komórki na drodze endocytozy, dochodzi do fuzji osłonki wirusa z błoną endosomalną i odpłaszczenia genomu wirusowego. Translacja, replikacja i składanie wirionów potomnych zachodzą w obrębie błon ER. Wirus uwalniany jest z komórki na drodze egzocytozy. Wydaje się, iż tempo ewolucji TBEV jest niskie, co wiąże się z biologią kleszczy.

EN

Tick-borne encephalitis virus (TBEV) is an etiological agent of dangerous, seasonal disorder of the central nervous system transmitted by ticks, known as tick-borne encephalitis (TBE). TBEV is a member of the Flaviviridae family, the mammalian group and is a species within the genus Flavivirus. There are three subtypes of TBEV: European transmitted by I. ricinus, Far Eastern and Siberian transmitted by I. persulcatus. All subtypes are closely related both genetically and antigenically. However course of infection with particular subtypes show signifi cant clinical differences. Mature virions are spherical in shape with lipid bilayer envelope in which two surface proteins, E and M, are embedded. Immature form of virion contains a precursory protein PrM acting as a chaperone protein. The virus core constitutes an nucleocapsid composed of protein C combined with the genome of the virus. The genome, in the form of a single positive-stranded RNA, encodes for three structural proteins (C, PrM, E) and a set of seven non-structural proteins (NS1, NS2A/B, NS3, NS4A/B, NS5). Both ends of the genomic RNA are fl anked by the UTR regions, between which there is a single ORF encoding a single polyprotein, from which functional viral proteins are formed through proteolytic cleavage. TBEV interaction with the cell occurs via interaction of the viral glycoprotein E with as yet unidentifi ed receptors. After the entry of virus into the cell by endocytosis, fusion of the virus envelope with endosomal membrane occurs leading to the viral genome uncoating. Translation, replication and assembly of progeny virions occur within the ER membrane. The virus is released from cells by exocytosis. It appears that the rate of TBEV evolution is low, which is associated with the biology of ticks.

Keywords

EN

E glycoprotein; Ixodes ricinus; KZM; TBE; analiza filogenetyczna; flavivirus; flawiwirus; genetic variability; genom; genome; glikoproteina E; kleszcze; kleszczowe zapalenie mózgu; phylogenetic analysis; podtyp; subtype; tick-borne encephalitis; ticks; zmienność genetyczna

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
• Journal: Annales Academiae Medicae Silesiensis
• Year: 2011
• Volume: 65
• Issue: 3
• Pages: 54–63

Contributors

author

Aleksandra Drelich

• Katedra i Zakład Wirusologii Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

author

Piotr Kruszyński

• Katedra i Zakład Wirusologii Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

author

Tomasz J. Wąsik

• Katedra i Zakład Wirusologii Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach ul. Jagiellońska 4 41-200 Sosnowiec tel. [phone]

References

• 1. Lindquist L., Vapalahti O. Tick-borne encephalitis. Lancet 2008; 371: 1861–1871.
• 2. Thiel H.J. i wsp. Flaviviridae. W: Fauquet C.M., Mayo M.A., Maniloff J., Desselberger U., Ball L.A. red. Virus taxonomy – Classifi cation and Nomenclature of Viruses. Elsevier Academic Press, San Diego 2005; 981–998.
• 3. Grard G. i wsp. Genetic characterization of tick-borne fl aviviruses: New insights into evolution, pathogenic determinants and taxonomy. Virology 2007; 361: 80–92.
• 4. Süss J. Tick-borne encephalitis 2010: Epidemiology, risk areas, and virus strains in Europe and Asia-An overview. Ticks Tickborne Dis. 2011; 1: 1–14.
• 5. Gubler D.J., Kuno G., Markhoff L. Flaviviruses. W: Fields Virology. Red. Knipe D.M. i wsp. Lipipincott Company, Philadelphia 2007; 1153–1252.
• 6. Mansfi eld K.L., Johnson N., Phipps L.P., Stephenson J.R., Fooks A.R., Solomon T. Tick-borne encephalitis virus – a review of an emerging zoonosis. J. Gen. Virol. 2009; 90: 1781–1794.
• 7. Dörrbecker B., Dobler G., Spiegel M., Hufert F.T. Tick-borne encephalitis virus and the immune response of the mammalian host. Travel Med. Infect. Dis. 2010; 8: 213–222.
• 8. Mandl C.W. Steps of the tick-borne encephalitis virus replication cycle that aff ect neuropathogenesis. Virus Res. 2005; 111: 161–174.
• 9. Petri E., Gniel D., Zent O. Tick-borne encephalitis (TBE) trends in epidemiology and current and future management. Travel Med. Infect. Dis. 2010; 8: 233–245.
• 10. Gritsun T.S., Lashkevich V.A., Gould E.A. Tick-borne encephalitis. Antivir. Res. 2003; 57: 129–146.
• 11. Donoso Mantke O., Schädler R., Niedrig M.A. A survey on cases of tick-borne encephalitis in European countries. Euro Surveill. 2008; 13 (17): 18848.
• 12. Dobler G. Zoonotic tick-borne fl aviviruses. Vet. Microbiol. 2010; 140: 221–228.
• 13. Carpi G., Bertolotti L., Rosati S., Rizzoli A. Prevalence and genetic variability of tick-borne encephalitis virus in host- -see king Ixodes ricinus in northern Italy. J. Gen. Virol. 2009; 90: 2877–2883.
• 14. Kovalev S.Y., Chernykh D.N., Kokorev V.S., Snitkovskaya T.E., Romanenko V.V. Origin and distribution of tick-borne encephalitis virus strains of the Siberian subtype in the Middle Urals, the north-west of Russia and the Baltic countries. J. Gen. Virol. 2009; 90: 2884–2892.
• 15. Robertson S.J., Mitzel D.N., Taylor T.T., Best S.M., Bloom M.E. Tick-borne fl aviviruses: dissecting host immune responses and virus countermeasures. Immunol. Res. 2009; 43(1–3): 172–186.
• 16. Heinz F.X. Molecular aspects of TBE virus research. Vaccine 2003; 21(1): 3–10.
• 17. Chávez J.H., Silva J.R., Amarilla A.A., Moraes Figueiredo L.T. Domain III peptides from fl avivirus envelope protein are useful antigens for serologic diagnosis and targets for immunization. Biologicals 2010; 38: 613–618.
• 18. Sampath A., Padmanabhan R. Molecular targets for fl avivirus drug discovery. Antiviral Res. 2009; 81: 6–15.
• 19. Lindenbach B.D., Thiel H.J., Rice C.M. Flaviviridae: The viruses and their replication. W: Fields Virology. Red. D.M. Knipe. Lipipincott Company, Philadelphia 2007; 1101–1152.
• 20. Suzuki Y. Multiple transmissions of tick-borne encephalitis virus between Japan and Russia. Genes Genet. Syst. 2007; 82: 187–195.
• 21. Dokland T., Walsh M., Mackenzie J.M., Khromykh A.A., Ee K.H., Wang S. West Nile virus core protein; tetramer structure and ribbon formation. Structure 2004; 12: 1157–1163.
• 22. Ma L., Jones C.T., Groesch T.D., Kuhn R.J., Post C.B. Solution structure of dengue virus capsid protein reveals another fold. Natl. Acad. Sci. 2004; 101: 3414–3419.
• 23. Mukhopadhyay S., Kuhn R.J., Rossmann M.G. A structural perspective of the Flavivirus life cycle. Nat. Rev. Microbiol. 2005; 3(1): 13–22.
• 24. Pastorino B., Npugairčde A., Wurtz N., Gould E., Lamballerie X. Role of host cell factors in Flavivirus infection: Implications for pathogenesis and development of antiviral drugs. Antiviral Res. 2010; 87: 281–294.
• 25. Bollati M. i wsp. Structure and functionality in fl avivirus NS-proteins: Perspectives for drug design. Antiviral Res. 2010; 87: 125–148.
• 26. Schrauf S., Schlick P., Skern T., Mandl C.W. Functional Analysis of Potential Carboxy-Terminal Cleavage Sites of Tick- Borne Encephalitis Virus Capsid Protein. J. Virol. 2008; 82(5): 2218–2229.
• 27. Assenberg R. i wsp. Crystal structure of a novel conformational state of the fl avivirus NS3 protein: implications for polyprotein processing and viral replication. J. Virol. 2009; 83 (24): 12895–12906.
• 28. Fernandez-Garcia M.D., Mazzon M., Jacobs M., Amara A. Pathogenesis of fl avivirus infections: using and abusing the host cell. Cell Host Microbe. 2009; 5 (4): 318–328.
• 29. Kroschewski H., Allison S.L., Heinz F.X., Mandl C.W. Role of heparan sulfate for attachment and entry of tick-borne encephalitis virus. Virology 2003; 308 (1): 92–2003.
• 30. Fischl W., Elshuber S., Schrauf S., Mandl C.W. Changing the Protease Specifi city for Activation of a Flavivirus, Tick-Borne Encephalitis Virus. J. Virol. 2008; 82 (17): 8272–8282.
• 31. Kiermayr S., Kofl er R.M., Mandl C.W., Messner P., Heinz F.X. Isolation of Capsid Protein Dimers from the Tick-Borne Encephalitis Flavivirus and In Vitro Assembly of Capsid-Like Particles. J. Virol. 2004; 78 (15): 8078–8084.
• 32. Růžek D., Bell-Sakyl L., Kopecky J., Grubhoff er L. Growth of tick-borne encephalitis virus (European subtype) in cell lines from vector and non-vector ticks. Virus Res. 2008; 137 (1): 142–146.
• 33. Lundkvist A. i wsp. Characterization of tick-borne encephalitis virus from Latvia: Evidence for co-circulation of three distinct subtypes. J. Med. Virol. 2001; 65 (4): 730–735.

• Document Type: article