HPVinfo.ru - папиллома и вирус папилломы человека

Папилломавирусы (Papillomaviridae)

А.А. Маныкин

Папилломавирусы представляют собой группу ДНК-содержащих вирусов, которые вызывают образование бородавок (папиллом) на коже или слизистых оболочках людей и животных. Название происходит от лат. papilla — пузырь и греч. ота — опухоль. Первые папилломавирусы описал R. Shoup в 1933 г. как этиологические агенты папилломатозов у кроликов. Инфекция проявляется в виде мелких повреждений, пролиферации базального слоя клеток кожи или слизистых оболочек.

ЭМ-фотография вирионов папиллома вируса BPV в разных проекциях [2]
Рис. 2.34.
ЭМ-фотография вирионов папиллома вируса BPV в разных проекциях [2]

Вирус содержится в больших количествах в папилломатозных повреждениях и передается при тесном контакте. Вирус распространен повсеместно. Нередко папилломатоз ведет к малигнизации и возникновению злокачественных опухолей анальной области, шейки матки и внешних половых органов, гортани и на коже (см. п. 2.4.3.2). До 2002 г. папилломавирусы входили в семейство Рароvaviridae, которое включало также Polyomaviridae (см. п. 2.2.10), а затем были выделены в ельное семейство, состоящее в настоящее время из 16 родов (табл. 2.16).  

Вирион (55 нм) не имеет липидной оболочки. Капсид имеет икосаэдрическую сим-рию (Т=7) и состоит из 72 капсомеров, организованных в 12 пента- и 60 гексамеров с. 2.34). В состав вириона входит одна двухцепочечная кольцевая молекула ДНК 00-8400 и.о.; 10-13 % массы вириона; содержание G-C-nap — 40-60 %) в зависи­мости от типа вируса. Важной особенностью структуры вириона является включение клеточных белков в ее состав. Клеточные гистоны Н2а, Н2Ь, НЗ, Н4 совместно с вирус­ной ДНК формируют нуклеоид, структура которого напоминает мини-хромосому.

Таблица 2.16
Таксономическая структура семейства Papillomaviridae
Род Видовая группа Вирус
Alphapapillomavirus
(инфицирует оральный и урогенитальный
эпителиальный слой людей и приматов)
Human papillomavirus 2 HPV2,27,57
Human papillomavirus 6 HPV6, 11, 13,44,74;PCPV1, 1С
Human papillomavirus 7 HPV7,40,43,cand91
Human papillomavirus 10 HPV3, 10,28,29,77,78,94
Human papillomavirus 16 HPV16,31,33,35, 52, 58, 67
Human papillomavirus 18 HPV 18, 39, 45, 59, 68, 70, cand85
Human papillomavirus 26 HPV 26, 51,69,82
Human papillomavirus 32 HPV 32, 42
Human papillomavirus 34 HPV 34, 73
Human papillomavirus 53 HPV 30, 53, 56, 66
Human papillomavirus 54 HPV 54
Human papillomavirus 61 HPV 61,72,81,83,84,cand62,cand86, cand87,cand89
Human papillomavirus 71 HPV 71
Human papillomavirus-cand90 HPV-cand90
Rhesus monkey papillomavirus 1 RhPV1
Betapapillomavirus
(инфицирует клетки кожи человека)
Human papillomavirus 5 HPV 5, 8, 12, 14, 19,20,21,24,25, 36,47
Human papillomavirus 9 HPV9, 15, 17,22,23,37,38,80
Human papillomavirus 49 HPV 49, 75,76
Human papillomavirus-cand92 HPV-cand92
Human papillomavirus-cand96 HPV-cand96
Gammapapillomavirus (инфицирует клетки кожи человека) Human papillomavirus 4 HPV 4, 65, 95
Human papillomavirus 48 HPV 48
Human papillomavirus 50 HPV 50
Human papillomavirus 60 HPV 60
Human papillomavirus 88 HPV 88
Deltapapillomavirus
(инфицирует парнокопытных животных)
Bovine papillomavirus 1 BPV1, 2
Deer papillomavirus DPV
European Elk papillomavirus EEPV, RPV
Ovine papillomavirus 1 OvPV 1, 2
Epsilonpapillomavirus (инфицирует клетки кожи КРС) Bovine papillomavirus 5 BPV5
Zetapapilomavirus
(инфицирует клетки кожи лошадей)
Eqine papillomavirus 1 EcPV1
Etapapilomavirus
(инфицирует клетки кожи зябликов)
Fringilla coelebs papillomavirus FcPV
Thetapapillomavirus
(инфицирует клетки кожи попугаев)
Psittacus erithacus papillomavirus PePV
lotapapillomavirus
(инфицирует клетки кожи многососковых
африканских крыс)
Mastomys natalensis papillomavirus MnPV
Kappapapillomavirus
(инфицирует клетки кожи и слизистых
оболочек мексиканских кроликов)
Cottontail rabbit papillomavirus Rabbit oral papillomavirus CRPV ROPV
Lambdapapillomavirus
(инфицирует клетки кожи и слизистых
оболочек) собак и кошек
Canine oral papillomavirus Feline papillomavirus COPV FdPV
Mupapillomavirus
(инфицирует клетки кожи человека)
Human papillomavirus 1 Human papillomavirus 63 HPV1 HPV63
Nupapillomavirus
(вызывает доброкачественные и
злокачественные новообразования кожи
человека)
Human papillomavirus 41 HPV41
Xipapapillomavirus
(инфицирует клетки кожи и слизистых
оболочек) КРС
Bovine papillomavirus 3 BPV3, 4, 6
Omikronpapillomavirus
(инфицирует гениталии морских свиней
(китообразные))
Phocoena spinipinnis papillomavirus PsPV
Pipapillomavirus
(инфицирует клетки слизистых хомяков)
Hamster oral papillomavirus HaOPV

Геном папилломавирусов кодирует 8 - 10 белков (7 — 73 кДа): L1 и L2 формируют ви­русный капсид; Е1 и Е2 включены в репликацию вируса и внутригеномную регуляцию (Е2). Белки Е5, Е6 и Е7 участвуют в репликации клеточной ДНК. Белок Е4 выполняет более поздние функции и присоединяется к цитоскелетным структурам. Относительно функции белков ЕЗ и Е8 на сегодня ничего не известно. Большинство вирусных генов являются многофункциональными. Вирионы, которые прикрепились к клеточным ре­цепторам, проникают в клетку, ДНК высвобождается и транспортируется в ядро, где, при продуктивной инфекции, транскрипция вирусного генома разделяется на раннюю (Е) и позднюю (L) стадии. Транскрипция ранней и поздней кодирующих областей осу­ществляется с одной и той же цепи по часовой стрелке с точки Р97. Первичные мРНК подвергаются сплайсингу. Эффективное использование кодирующей информации включает дифференциальный сплайсинг предшественников и перекрывание открытых рамок считывания (ORF). Ранние мРНК кодируют регуляторные белки, которые могут проявлять трансактивирующие свойства. Они включают белки, которые необходимы для репликации ДНК. Их экспрессия приводит к депрессии некоторых ферментов хо­зяйской клетки, а также может стимулировать синтез клеточной ДНК. Перед началом поздней стадии происходит инициация в ядре репликации вирусной ДНК. Трансляция поздних транскриптов дает структурные белки, которые участвуют в сборке капсида. Посттрансляционные модификации некоторых ранних и поздних вирусных белков включает фосфорилирование, N-ацетилирование и ADP-рибозилирование. Некоторые из вирусных белков имеют сигналы ядерной локализации, которые облегчают транспорт белков в ядро клетки, где осуществляется созревание вириона.

Вирус инфицирует базальные эпителиальные клетки. Репликация вируса происходит в клеточном ядре. До настоящего времени, некоторые первичные этапы репликационного цикла вируса остаются недостаточно изученными. Транскрипция области ранних генов, трансляция ранних белков и начальная репликация вирусной ДНК осуществляется в базальных клетках и далее продолжается в инфицированных супрабазальных эпителиальных клетках. По мере дифференцировки эпителиальных клеток осуществляется завершающая стадия вирусной репликации, транскрипция поздней области вирусного генома, наработка капсидных белков, сборка вирионов, разрушение клеточного ядра и лизис инфицированной клетки, завершающиеся освобождением вируса.

По данным Национального бюро клеточных исследований США и медицинской сети Medline, насчитывается более 170 различных типов папилломавирусов (см. табл. 2.16 и рис. 2.35) и число их непрерывно растет. Вирусы папилломы человека (ВПЧ) классифицируют несколькими способами, например по локализации папилломавирусных инфекций (тропизму). Выделяют, отдельную группу папилломавирусов, ответственных за образование кожных бородавок. Построено филогенетическое древо соответствия ВПЧ, которое показывает степень родства папилломавирусов по нуклеотидной последовательности участка MY09/MY11 гена L1 вирусного генома [3]. Типы ВПЧ, онкогенные по половому тракту (ВПЧ 16 и 18), принадлежат к различным ветвям этого древа, и аналогичные им типы вирусов группируются рядом с ними. Так, например ВПЧ 18, 45, 59, 70, 39, 68, 54 группируются в одну группу, а ВПЧ 16, 33, 58, 67 образуют другую группу, при этом ВПЧ 31, 35, 52 близки к группе, образованной «вокруг» ВПЧ 16. Вирусы ВПЧ 6 и 11, ассоциирующиеся с папилломатозом половых органов и гортани, образуют отдельную ветвь вместе с аналогичными им типами ВПЧ (61, 11,44, 55, 13). ВПЧ 6 и 11 эволюционно очень близки, что не наблюдается в случае наиболее распространенных вирусов, ассоциированных с опухолями наружных половых органов (ВПЧ 16 и 18).

Некоторые супергруппы представляют собой родственные папилломавирусы животных. Супергруппы  А и Е объединяют родственные папилломавирусы животных и человека, что свидетельствует о двукратной инвазии папилломавирусов животных в человеческую популяцию.

Построение такого филогенетического древа позволяет выделить несколько групп родственных папилломавирусов, относительно которых необходимо тщательное исследование их онкогенных свойств. На рис. 2.35 представлено обновленное филогенетическое древо, на котором выделено 16 родов семейства Papillomaviridae[4].

После инфицирования эпителиальной клетки ВПЧ и «раздевания» вириона, ДНК ВПЧ может существовать в двух формах: в виде кольцевой молекулы (эписомы) или линейной молекулы, интегрированной в геном клетки. Если геном ВПЧ персистирует в виде эписомы, то происходит либо нормальная репродукция вируса и при этом нормальное считывание генов вируса, начиная с промотора Р 97, либо персистирующая эписома находится в «молчащем» состоянии. При нормальном считывании генов на первом этапе идет образование ранних белков Е 6, Е 7 и т. д., которые необходимы для начала репликации ДНК, а затем — синтез поздних белков: L 1, L 2, которые являются структурными. При нормальной репродукции вирусов временной интервал активности ранних генов короткий: транскрипция их быстро прекращается.

Филогенетическое древо 118 типов папилломавируса [4]
Рис. 2.35.
Филогенетическое древо 118 типов папилломавируса [4]

Перед тем как кольцевая молекула ДНК ВПЧ интегрируется в геном клетки, она должна перейти в линейную форму, при этом, как правило, разрыв кольцевой молекулы происходит в области локализации генов Е1 — Е2. Следствием такого разрыва является нарушение транскрипции генов Е1 — Е5 и L1 — L2; с другой стороны, область URR и гены Е6, Е7 не задеты разрывом и их транскрипция не нарушена. Таким образом, сохраняется возможность транскрипции генов Е6, E7 ВПЧ и накопление продукта этих генов в клетке. Как было показано в многочисленных исследованиях, именно избыточное содержание продуктов генов Е6 и Е7, которое совершенно не соответствует уровню их содержания в норме при репродуктивной инфекции, является основной причиной иммортализации и трансформации эпителиальных клеток [5].

На рис. 2.36 представлена упрощенная схема взаимодействия вирусных генов и клеточных факторов при канцерогенезе эпителиальных клеток. Важнейшим элементом интегрированного генома является область URR, модулирующая экспрессию генов Е6 и Е7, которая расположена на вирусном геноме непосредственно перед Е6 – Е7 Область URR представляет собой участок ДНК протяженностью 800 - 1000 н.п., кото­рая разделена на три зоны: 5' - концевая, центральная и 3' - концевая. Последняя зона отвечает за инициацию транскрипции, и там расположен промотор для транскрипции вирусной мРНК, который обозначен как Р97. Кроме того, в этой области имеется два сайта для вирусной транскрипции гена Е2, два сайта связывания для клеточных транс­крипционных факторов Spl и YY1. В центральной части расположены сайты для кии точных факторов API, NF1, Octl, TEF1 и TEF2; в 5'-концевой области — сигналы для терминации и полиаденилирования поздних вирусных транскриптов.

. Схема взаимодействия вирусных генов и клеточных факторов при канцерогенезе
Рис. 2.36.
Схема взаимодействия вирусных генов и клеточных факторов при канцерогенезе эпителиальных клеток

Важное значение для проявления функций генов Е6 и Е7имеет, прежде всего, клеточный фактор API, основной функцией которого является участие в определении специфичности транскрипта и уровня дифференцировки транскрипционной активности URR. Другим важным регулятором URR является фактор YY1, причем в данной системе он может функционировать и как активатор, и как репрессор транскрипции. Не останавливаясь на характеристике других клеточных факторов, следует только заметить, что TEF1 и TEF2 являются активаторами промотора Р97. Таким образом, из вышеизложенного видно, что регуляция транскрипции трансформирующих генов Е6 Е7 носит сложный характер, т. к. эти факторы способны взаимодействовать не только непосредственно с областью URR вирусного генома, но и друг с другом.

Область URR контролирует экспрессию трансформирующих генов Е6 и Е7. В настоящее время доказано, что эти гены обладают трансформирующим потенциалом invitro; трансформированные ими клетки способны индуцировать опухоли у бестимусных мышей; ингибирование экспрессии генов Е6 и Е7 вызывает в клетках реверсию трансформированного фенотипа. Продукт гена Е6 — белок, содержащий 150 а.о. Одной из главных мишеней действия продукта гена Е6 является продукт гена р53 — модулятора транскрипции. Его продукт специфически взаимодействует с ДНК, трансактивируя при этом такие важные гены, как p21/WAF1, который является ингибитором циклинзависимых киназ, и bах, участвующий в апоптозе клеток. Взаимодействие продукта гена Е6 с продуктом гена р53 приводит к деградации последнего. Важно отметить, что Е6 ингибирует такие функции гена р53, которые являются определяющими в выполнении им супрессорных функций в опухолевом росте. Кроме того, активация гена р53 приводит к активации гетерологичных промоторов, уменьшению апоптоза, активации теломеразы и т. д.

Белок Е7 (98 а.о.) включает в себя три консервативных домена: CR1, CR2 и CR3, которые необходимы для проявления его биологической активности. Мишенью про­дукта гена 7является ген pRb(ген ретинобластомы). Продукт гена 7способен к иммортализации кератиноцитов, а при котрансфекции с геном Е6 степень иммортализации сильно возрастает и переходит к трансформации. Следует отметить, что продукты гена pRbсвязаны с регуляцией клеточного цикла и их инактивация приводит к дерегулирующему эффекту на прохождение клеточного цикла и, в основном, индуцирует переход покоящихся клеток из G0- в S-фазу. Характерной особенностью гена 7является его способность как к пролиферации клеток, так и к апоптозу, при этом последний может происходить по р53-зависимому или р53-независимому пути. Несмотря на то что продукты генов Е6 и Е7 по отдельности обладают определенным онкогенным потенциалом, совместное действие этих продуктов значительно усиливает онкогенный потенциал. Это свидетельствует о том, что вирусные гены могут функционально кооперировать в процессе клеточной трансформации.

Таким образом, механизм трансформирующего потенциала ВПЧ представляется в следующем виде: вирус содержит два трансформирующих гена, экспрессия которых в зараженных клетках трансформируется клеточными факторами, продукты этих трансформирующих генов тем или иным способом нарушают функции генов, играющих ключевые роли в клеточном цикле и пролиферации (p53 и pRb). Данное теоретическое предсташтение механизма в общем виде объясняет процессы, которые происходят в клетках invitro. Однако для возникновения и активного роста опухолей invivo, как показано в недавних исследованиях, необходимо накопление дополнительных мутаций в клеточном геноме, совокупность которых может приводить к селекции клона клеток и появлению моноклональной популяции, а ее размножение уже не может сдерживаться.

Таким образом, канцерогенез, например, шейки матки можно разделить на следующие этапы [1]: 1) первичная инфекция ВПЧ; 2) персистенция генома ВПЧ в эписомной форме и возможная продукция вирусных частиц; 3) интеграция ДНК ВПЧ в клеточный геном (на 2-й и 3-й стадиях начинают проявляться функции генов Е6, Е7, нарушающих контроль деления клеток); 4) индукция мутаций в клеточной ДНК, вызывающей нестабильность клеточного генома; 5) селекция клона клеток с мутантной ДНК, содержащих интегрированную ДНК ВПЧ; 6) активное размножение данного клона клеток и рост опухоли.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Киселев Ф. Л. Вирус-ассоциированные опухоли человека: рак шейки матки и вирусы папиллом//Биохимия. — 2000. —Т. 65. — Вып. 1. — С. 79 — 91.
  2. Baker Т. S., Olson N. Н., Fuller S. D. Adding the third dimension to vims life cycles: threedimensional reconstruction of icosahedral viruses from cryo-electron micrographs// Microbiol. Mol. Biol. Reviews. - 1999. - Vol. 63. - No. 4. - P. 862 - 922.
  3. Chan S. Y., Delius H., Halpem A. L. et al. Analysis of genomic sequences of 95 papillomavirus types: uniting typing, phylogeny, and taxonomy // J. Virol. — 1995. — Vol. 69. — P. 3074 — 3083.
  4. De Villiers E. M., Bernard H. U., Broker T. Family Papillomaviridae. In: Virus Taxonomy. Eight Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses / С M. Fauquet, M. A. Mayo, J. Maniloff, U. Desselberger, L. A. Ball (eds.). — Elsevier Academic Press, 2005. — P. 239 - 253.
  5. Zur Hausen H. Papillomaviruses causing cancer: evasion from host cell control in early events in

 

Виктория ...

Подскажите пожалуйста, может ли быть так, что вирус не внедряется в ДНК человека и при этом человек просто является носителем данного вируса?

Багаева Мадина, Врач дерматовенеролог, член Московского общества дерматовенерологов и косметологов им. А. И. Поспелова

Здравствуйте! Не в этом случае.

Ваш вопрос, раздел: Папилломавирусы (Papillomaviridae) :

Ваше имя:
Вопрос: Разрешено использование тэгов:
<b>жирный текст</b>
<i>курсив</i>
<a href="http://site.ru">ссылка</a>
  Copyright 2010