Porcines Circovirus ( PCV ) ist eine Gruppe von vier [ 1 ] einzelsträngigen DNA-Viren ohne Virushülle und mit einem unsegmentierten, zirkulären Genom. Sie gehören zur Gattung Circovirus und können Schweine infizieren . [ 2 ] Das Viruskapsid ist ikosaedrisch und hat einen Durchmesser von etwa 17 nm.

PCVs sind die kleinsten Viren, die sich autonom in eukaryotischen Zellen vermehren. [ 3 ] Sie replizieren sich im Zellkern infizierter Zellen und nutzen die Polymerase des Wirts zur Genomamplifikation.

PCV-2 verursacht die Porcine Circovirus-assoziierte Erkrankung oder das Postweaning Multisystemic Wasting Syndrome (PMWS). Ein wirksamer Impfstoff ist nun verfügbar. Fort Dodge Animal Health ( Wyeth ) brachte 2006 den ersten vom USDA zugelassenen Impfstoff auf den Markt, der ein inaktiviertes Virus enthält ( ATCvet- Code: QI09AA07 ( WHO )). [ 2 ]

Einstufung

Stand 2018 sind drei PCV-Stämme bekannt:

  • PCV-1 (erstmals 1974 identifiziert) infiziert Schweine leicht, ist aber nicht dafür bekannt, bei ihnen Krankheiten auszulösen. [ 3 ]
  • PCV-2 (erstmals 1997 isoliert) verursacht das Postmortale Wadensyndrom (PMWS), das im Verlauf zu einem signifikanten Lymphozytenverlust führt . Die postmortale Untersuchung erkrankter Tiere zeigt vergrößerte Lymphknoten und abnormales Lungengewebe. Eine Virusinfektion allein verursacht jedoch meist nur eine milde Erkrankung; Kofaktoren wie andere Infektionen oder eine Immunstimulation scheinen für die Entwicklung einer schweren Erkrankung notwendig zu sein. [ 2 ] Beispielsweise führt eine gleichzeitige Infektion mit dem Porcinen Parvovirus oder dem PRRS-Virus oder eine Immunstimulation zu einer verstärkten Replikation von PCV-2 und einem schwereren Krankheitsverlauf bei PCV-2-infizierten Schweinen. [ 2 ]
  • PCV-3 (erstmals 2015 beschrieben) verursacht eine Vielzahl von Problemen und kann unter Schweinen weit verbreitet sein. [ 4 ]

PCV-1 und PCV-2 weisen eine hohe Sequenzidentität und eine ähnliche Genomorganisation auf; die Grundlage ihrer unterschiedlichen Pathogenität ist jedoch noch nicht aufgeklärt. [ 3 ] Die Organisation von PCV-3 ist ähnlich, die Sequenzidentität jedoch deutlich geringer. [ 4 ]

Genom

Genomkarte von PCV-1 (identisch mit PCV-2)
Viererformation „Schmelztiegel“

Das Genom des PCV ist eines der einfachsten aller Viren. Es benötigt lediglich ein Kapsidprotein (ORF2) und zwei Replikaseproteine ​​(ORF1), um sich zu vermehren und ein funktionsfähiges Virus zu produzieren. Aufgrund seiner Einfachheit ist PCV für die Replikation stark auf die zellulären Mechanismen des Wirts angewiesen. Der Replikationsursprung (Ori) befindet sich auf einer kleinen Oktanukleotid-Stamm-Schleife, die von palindromischen Wiederholungen flankiert wird [ 5 ]. Die ORFs liegen Kopf an Kopf auf beiden Seiten des Ori . Genauer gesagt: ORF1 befindet sich im Uhrzeigersinn und ORF2 gegen den Uhrzeigersinn vom Ori.

Die beiden Replikaseenzyme Rep und Rep', die aus ORF1 entstehen, sind zwischen den beiden PCV-Typen konserviert und gehören zur frühen Phase der Virusreplikation. Rep unterscheidet sich darin, dass Rep das vollständige ORF1-Transkript mit 312 Aminosäuren darstellt, während Rep' eine durch Spleißen verkürzte Form von ORF1 mit nur 168 Aminosäuren ist. Der Promotor für Rep (Prep) enthält ein Interferon -stimuliertes Response-Element (ISRE), was darauf hindeutet, dass Rep und Rep' durch Zytokine reguliert werden [ 6 ] und wahrscheinlich ein Mechanismus des Virus darstellen , um die Immunantwort des Wirts auf die Infektion zu umgehen. Rep und Rep' bilden ein Dimer , das an zwei hexamere Regionen, H1 und H2, bindet, die an die für die Replikation notwendige Stamm-Schleifen-Struktur angrenzen. Bindet das Dimer an diese Region, spalten die Replikasen die Schleifenregion der Stamm-Schleife und bleiben kovalent an die H1- und H2-Regionen der DNA gebunden , die zum 5'- Ende der DNA wird. Das neu entstandene 3'-OH-Ende bildet mithilfe der RNA-Polymerase des Wirts einen Primer , der anschließend von der DNA-Polymerase des Wirts für den Beginn der Transkription der viralen DNA mittels Rolling-Circle-Replikation verwendet wird. Nach der Synthese des komplementären DNA-Strangs bildet die Stammregion der Stamm-Schleife eine lockere, nicht-wasserstoffbrückengebundene DNA-Vierfachstruktur. Diese locker assoziierte Struktur kann kurzlebige DNA-Trimere bilden, die zwei Matrizen für die Replikation darstellen und gleichzeitig die nukleäre Integrität der Stammregion der Stamm-Schleife erhalten. [ 5 ] Der Terminationspunkt der Replikationssequenz ist noch nicht identifiziert, es gibt jedoch Hinweise darauf, dass Rep auch seinen eigenen Promotor, Prep, reprimiert.

Die ORF2-Region kodiert das Kapsidprotein Cap (auch CP genannt), das sich zwischen PCV-1 und PCV-2 geringfügig unterscheidet. Diese Variation innerhalb des PCV-Gens könnte erklären, warum PCV-1 nicht pathogen, PCV-2 hingegen pathogen ist. [ 7 ] Der Promotor für dieses Protein befindet sich innerhalb von ORF1, an der Stelle, an der Rep' verkürzt ist, und wird aus demselben Exon an den Startpunkt der ORF2-kodierenden Region gespleißt [ 6 ] . Er wird sowohl in der frühen als auch in der späten Phase exprimiert. Dies ist die immunogene Region des Virus und der primäre Forschungsansatz für die Entwicklung eines Impfstoffs gegen PMWS.

Im Genom befindet sich ein drittes Gen, das in entgegengesetzter Orientierung zu ORF1 kodiert ist. Dieses Gen wird transkribiert und ist ein essentielles Gen, das an der Virusreplikation beteiligt ist. [ 8 ]

Größe

Das Porcine Circovirus ist eine replizierende Einheit mit einem der kleinsten DNA-Stränge, der aus einer einfachen DNA-Schleife besteht.

Die DNA-Sequenz des Porcinen Circovirus Typ 2 Stamm MLP-22 ist 1726 Basenpaare lang. [ 9 ] [ 10 ]

Eintrag

PCV infiziert eine Vielzahl von Zelltypen, darunter Hepatozyten , Kardiomyozyten und Makrophagen . Bis vor Kurzem war jedoch unbekannt, wie genau die Anheftung und das Eindringen in diese Zellen erfolgen. Untersuchungen haben gezeigt, dass PCV Clathrin-vermittelte Endozytose nutzt , um in die Zelle zu gelangen. Es wird jedoch vermutet, dass weitere, noch nicht identifizierte Faktoren beteiligt sind. Nach der Endozytose führt die Bildung von Endosomen und Lysosomen zu einer pH-Wert-Verschiebung in den sauren Bereich. Dies ermöglicht die ATP -abhängige Freisetzung des Virus aus seinen Hüllen und damit dessen Austritt aus den Endosomen und Lysosomen. Auf unbekanntem Wege gelangt das Virus anschließend in den Zellkern. [ 11 ]

Flucht

Neben ORF1 und ORF2 existiert auch ORF3, dessen Überleben im Wirt jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Untersuchungen haben gezeigt, dass das in ORF3 kodierte Protein den Zellzyklus der Wirtszelle modulieren und virusinduzierte Apoptose auslösen kann . Mithilfe eines Hefe-Zwei-Hybrid-Screenings von ORF3 gegen eine porcine cDNA-Bibliothek konnte gezeigt werden, dass das ORF3-Protein mit dem porcinen pPirh2, einer E3-Ubiquitin-Ligase, interagiert . Diese E3-Ubiquitin-Ligase interagiert normalerweise während des Zellzyklus mit p53 und verhindert dessen Stopp in der S-Phase . ORF3 interagiert jedoch ebenfalls mit pPirh2 in derselben Region wie p53 und führt zu einer Hochregulierung der p53-Expression. Dieser Anstieg von p53 stoppt den Zellzyklus, was zu p53-vermittelter Apoptose und der Freisetzung von PCV in den extrazellulären Raum führt. [ 12 ]

Kontamination eines Impfstoffs für den Menschen

Am 22. März 2010 empfahl die US-amerikanische Arzneimittelbehörde FDA, die Verwendung von Rotarix® , einem von zwei in den USA zugelassenen Impfstoffen gegen Rotaviren , aufgrund des Nachweises einer Kontamination mit viraler DNA auszusetzen . [ 13 ] Nachfolgende Untersuchungen von GlaxoSmithKline bestätigten die Kontamination in den Arbeitszellen und im viralen „Saatgut“, das für die Rotarix®-Produktion verwendet wurde. Zudem wurde bestätigt, dass das Material wahrscheinlich bereits seit den frühen Phasen der Produktentwicklung, einschließlich der klinischen Studien zur FDA-Zulassung, vorhanden war. [ 14 ]

Bei Tests des anderen zugelassenen Impfstoffs gegen Rotavirusinfektionen, RotaTeq , wurden ebenfalls einige Komponenten von PCV-1 und PCV-2 nachgewiesen. [ 15 ] Porcines Circovirus 1 ist nicht dafür bekannt, Krankheiten bei Menschen oder anderen Tieren zu verursachen. [ 13 ] [ 14 ]

Die FDA hat am 8. Juni 2010 nach sorgfältiger Prüfung verschiedener wissenschaftlicher Informationen festgestellt, dass die Anwendung der Impfstoffe Rotarix und RotaTeq durch Ärzte und Fachkräfte im öffentlichen Gesundheitswesen in den Vereinigten Staaten angemessen ist. [ 16 ]

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ „Virus Taxonomy: 2020 Release“ . Internationales Komitee für die Taxonomie von Viren (ICTV). März 2021. Abgerufen am 11. Mai 2021 .
  2. ^ a b c d Ellis, J (März 2014). „Porcine circovirus: a historical perspective“. Veterinary Pathology . 51 (2): 315–327 . doi : 10.1177/0300985814521245 . PMID 24569612. S2CID 1406680 .  
  3. ^ a b c Mankertz P (2008). „Molekularbiologie porciner Circoviren“ . Tierviren: Molekularbiologie . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-22-6Die
  4. ^ ein b Klaumann, Francini; Correa-Fiz, Florenz; Franzo, Giovanni; Sibila, Marina; Núñez, José I.; Segalés, Joaquim (12. Dezember 2018). „Aktueller Wissensstand zum Porcinen Circovirus 3 (PCV-3): Ein neuartiges Virus mit noch unbekannten Auswirkungen auf die Schweineindustrie“ . Grenzen der Veterinärwissenschaft . 5 : 315. doi : 10.3389/fvets.2018.00315 . PMC 6315159 . PMID 30631769 .  
  5. ^ a b F. Faurez; et al. (Mai 2009). „Replikation von porcinen Circoviren“ . Virology Journal . 6 : 60. doi : 10.1186/1743-422X-6-60 . PMC 2690592. PMID 19450240 .  
  6. ^ a b A. Mankertz; et al. (2004). „Molekularbiologie des „Porcine Circovirus“: Analysen der Genexpression und Virusreplikation“. Veterinary Microbiology . 98 (2): 81–88 . doi : 10.1016/j.vetmic.2003.10.014 . PMID 14741119 . 
  7. ^ „Circovirus | Iowa State University“ . vetmed.iastate.edu . Abgerufen am 3. Dezember 2024 .
  8. ^ He JL, Dai D, Zhou N, Zhou JY (2012) Analyse des putativen ORF3-Gens im Porcinen Circovirus Typ 2. Hybridoma (Larchmt) 31(3):180-187
  9. ^ „Genomes - Genome - NCBI“ . www.ncbi.nlm.nih.gov . Abgerufen am 27. Dezember 2018 .
  10. ^ Mukherjee P, Sen A, Das S, Milton AP, Shakuntala I, Ghatak S, Barkalita LM, Borah P. „Porcine circovirus 2 strain MLP-22, complete genome“ . www.ncbi.nlm.nih.gov . Abgerufen am 21. April 2018 .
  11. ^ J. Liu et al. (September 2007). „Das ORF3-Protein des Porcinen Circovirus Typ 2 interagiert mit der Porcinen Ubiquitin-E3-Ligase Pirh2 und fördert die p53-Expression bei Virusinfektionen“ . Journal of Virology . 81 (71): 9560–9567 . doi : 10.1128 / JVI.00681-07 . PMC 1951394. PMID 17581998 .  
  12. ^ G. Misinzo et al. (Juli 2005). „Bindungs- und Eintrittseigenschaften des porcinen Circovirus 2 in Zellen der porcinen monozytären Linie 3D4/31“ . Journal of General Virology . 86 (7): 2057–2068 . doi : 10.1099/vir.0.80652-0 . PMID 15958685 . 
  13. ^ a b „Bestandteile fremder Viren im Rotarix-Impfstoff nachgewiesen; kein bekanntes Sicherheitsrisiko“ , US-amerikanische Arzneimittelbehörde (FDA) , 22. März 2010
  14. ^ a b „Nachweis von DNA von PCV1 in Rotarix“ , FDA
  15. ^ „DNA von Schweineviren in Merck-Impfstoff gefunden“ , The Wall Street Journal , 7. Mai 2010
  16. ^ „Update zu Rotavirus-Impfstoffen“ . fda.gov . Archiviert vom Original am 24. März 2010. Abgerufen am 27. Dezember 2018 .