Гепатит А - гостре інфекційне захворювання печінки, викликане вірусом гепатиту А (англ. HAV). Зараження HAV може призводити до розвитку смертельно небезпечного блискавичного гепатиту (гострої печінкової недостатності). З «хворобою немитих рук» близько знайомі мільйони людей, а ось HAV поки залишається одним з найбільш маловивчених вірусів. Нещодавно була отримана кристалічна структура цього інфекційного агента. Дивно, але вона виявилася схожою на структуру пікорнаподобних вірусів комах. Можливо, ця інформація зможе пролити світло як на походження HAV, так і на деякі його загадкові властивості. 
Малюнок 1. Класифікація вірусів.
За даними ВООЗ, у світі щорічно реєструється близько 1,4 млн випадків захворювання на гепатит А. В основному це доля населення країн, що розвиваються з неблагополучної санітарної обстановкою і низьким рівнем особистої гігієни [1] . Але саме в таких країнах проживає більшість землян. Чому ж досі збудник настільки поширеною і небезпечною інфекції не був досконально вивчений? Одна з причин - його незвичайна структура. Вірус гепатиту А належить до сімейства Picornaviridae. пікорнавіруси - маленькі ікосаедрічеськая віруси, у яких немає зовнішньої оболонки, а геном представлений одноланцюжкові РНК. До пікорнавіруси відносяться одні з найменших відомих патогенів людини і тварин (рис. 1), в тому числі такі звичні нам «простудні» віруси [2] .
Малюнок 2. Структура ентеровірусу великої рогатої худоби. Білок VP1 позначений синім кольором, VP2 - зеленим, VP3 - червоним і VP4 - жовтим. малюнок з [3] .
Всі віруси мають білкову оболонку, яка захищає їх нуклеїнових кислот від зовнішніх впливів - капсид (від лат. Capsa - вмістилище, ящик). Капсид, в свою чергу, складається з окремих однакових структурних одиниць (білків) - капсомеров. Капсид пикорнавирусов має кулясту структуру діаметром 30 нм і складається з 60 копій кожного з чотирьох структурних білків - VP1, VP2, VP3 і VP4. Кристалічна структура пікорнавірусной частки наступна: білки VP1, VP2 і VP3 складаються з 240-290 амінокислотних залишків; кожен з білків приймає форму восьміцепочечной антипараллельной β-складчастої структури (так звана структура «рулет з варенням» (jelly roll)) (рис. 2). Ці білки утворюють зовнішню поверхню капсида, товщина якого становить приблизно 5 нм. Білок VP4 складається всього лише з 70 амінокислотних залишків і лежить поперек внутрішньої поверхні капсида [3] . В результаті капсид пикорнавирусов набуває форму ікосаедра, або, іншими словами, він володіє ікосаедріческой симетрією. Тобто субодиниці вірусу розташовані у вигляді правильного ікосаедра навколо РНК, скрученої в клубок. Білкові субодиниці (капсомери) великих ікосаедрічеськая вірусів для збереження форми згруповані в морфологічні групи, помітні за допомогою електронного мікроскопа: це можуть бути пентамер (5 субодиниць) або гексамери (6 субодиниць), які формують в капсиді канали [4, 5]. Структурний білок VP1 утворює пентамер, до яких примикають білки VP2 і VP3, що утворюють вершини ікосаедра з трипроменевою симетрією. Між пентамер і білками VP2 і VP3 утворюється заглиблення, яке називається каньйон. У цьому каньйоні біля більшості пикорнавирусов є так званий кишеню - простір, в яке при упаковці вірусу потрапляє невелика молекула, зазвичай якийсь липид. Цей ліпід, або «кишеньковий фактор», потрібен для того, щоб стабілізувати капсид поза клітиною. Як тільки вірус зв'язується з потрібним рецептором і потрапляє в клітину, фактор виходить з кишені, запускаючи розпакування частки і роблячи можливим проникнення РНК в цитоплазму [2] .
Цвіркун і HAV: зв'язок розкрита!
Малюнок 3. Поверхня HAV. Синім кольором позначено білок VP1, зеленим - VP2, червоним - VP3. Чорними лініями позначені межі частки. малюнок з [6] .
Як з'ясувала група вчених з Великобританії і Китаю, структура вірусу гепатиту А відрізняється від такої інших пикорнавирусов [6] . Зовнішня поверхня HAV - гладка, без заглиблень (рис. 3). Основні білки капсида - VP1, VP2 і VP3 - формують вісім антипаралельних β-структур і охоплюють всю товщину капсида. В цілому, HAV є високоупорядоченние вірусом, і організація його білкових ланцюгів схожа з такою інших представників Picornaviridae. Однак вчені знайшли кілька відмінностей. По-перше, у вірусу гепатиту А відсутній типовий для пикорнавирусов «кишеньковий фактор». Друга тонка деталь - невелика зміна в N-кінці білка VP2, а саме - невелике згинання на кордоні пентамер. Це згинання посилює взаємодію одного пентамер з сусіднім за рахунок утворення додаткової ланцюга на VP2-β-структурою. В результаті змінюється зв'язність субодиниці: суміжні протомери (поліпептидні ланцюги, які є вихідною одиницею організації структури білка) одного пентамер зшиті разом прилеглим пентамером. З усіх пикорнавирусов такою структурою має тільки вірус гепатиту А, проте схожі структури є і у пікорнаподобних вірусів комах, наприклад, у паралітичного вірусу цвіркуна (cricket paralysis virus (CrPV)). Таким чином, деякі загадкові властивості HAV можуть пояснюватися тим, що цей вірус є сполучною ланкою між «сучасними» пікорнавіруси і більш «примітивними» попередниками вірусів комах.
Нові факти про HAV
Було виявлено, що вірусні частинки HAV більш стійкі до фізичних і хімічних впливів, ніж частки інших Picornaviridae [6] . Вони залишаються стабільними при температурі до 80 ° С і значеннях pH близько 2. Можна було б припустити, що така стійкість викликана змінами домену VP2 на кордоні пентамер, що описувалося вище. Однак, стабільність паралітичного вірусу цвіркуна, організованого подібно HAV, нічим не відрізняється від такої інших пикорнавирусов. Подальші дослідження показали, що стійкості частки HAV сприяє стикування невеликих амінокислотних залишків і тирозинових бічних ланцюгів, притиснутих навколо осі подвійної симетрії.
Малюнок 4. Вірусний Бадінг на прикладі вірусу імунодефіциту людини (ВІЛ). a - накопичення вірусних білків в клітині призводить до «випинання» вірусу назовні; b - робота ESCRT призводить до звуження в підставі мембранного виступу, що викликає утворення вірусної частинки, що містить бульбашку; c - «нирка» отщепляется, залишаючи вільним позаклітинний віріон. Фотографія надана доктором Matthew Gonda для Wikimedia.
Також HAV відрізняється від інших вірусів (зокрема, ентеровірусів) і механізмом проникнення в клітину-господаря. Ентеровіруси передають свій геном через пори в мембрані ендосоми, що формуються амфіпатіческой (що включає ділянки з протилежними - гідрофільними і гідрофобними - властивостями) N-кінцевий спіраллю VP1 і білком VP4. Процес інфікування складається з двох кроків: проникнення вірусної частинки і вивільнення її генома. Перший крок для HAV добре вивчений: вірус без змін потрапляє в клітину шляхом трансцитозу (що якраз-таки властиво пікорнаподобним вірусам комах), тоді як другий крок - вивільнення РНК-геному - залишається неясним. Можливо, для розбирання вірусної частки потрібні специфічні фактори инфицируемой клітини-господаря. Недавні дослідження показали, що HAV містить тандем мотивів YPX3L, які пов'язують ALIX-компонент ESCRT-шляху [7] . Тобто вірус здатний залучати ESCRT-комплекс, зазвичай службовець для полегшення звільнення частинок оболонкових вірусів шляхом екзоцитозу. ESCRT (endosomal sorting complex required for transport) - сукупність білків, необхідних для мембранних перебудов при формуванні випинань і впячіваній. Працюючи разом з іншими допоміжними білками, ESCRT включає режим ремоделювання (зміни) мембрани, що призводить до її вигинання, відокремлення від цитоплазми і подальшого «перерізання» шийки випинання. Таким чином відбувається вихід вірусу, або вірусний Бадінг (англ. budding - брунькування) (рис. 4). ESCRT грає важливу роль в ряді клітинних процесів, таких як біогенез мультивезикулярні тел, відділення клітин і потрапляння вірусів в клітину. Щоб допомогти вірусу гепатиту А проникнути в клітину, білок ALIX пов'язує і рекрутує ESCRT-III, компоненти якого беруть участь в основних процесах ремоделювання мембрани.
Малюнок 5. Філогенії. a - дендрограмма представників пикорнавирусов і кріпавірусов: EV71 - ентеровірус 71, 1BEV - ентеровірус великої рогатої худоби, 4HRV - людський риновирус 14, 1HXS - поліовірус 1 типу, 1COV - вірус Коксакі B3, 1TME - вірус Тейлера, 2MEV - вірус Менго, 3CJI - Seneca valley virus, 1ZBA - вірус ящура A10, 2WFF - вірус кінського риніту А, 3NAP - вірус клопів Triatoma і 1B35 - вірус CrPV, паралітичний вірус цвіркуна; b - суперпозиція (накладення) білків VP1 (синій), VP2 (зелений) і VP3 (червоний) вірусу гепатиту А. Малюнок з [6] .
Таким чином, можна зробити висновок, що HAV володіє тонкими, але глибокими структурними відмінностями з іншими пікорнавіруси. Філогенетичний аналіз показує, що HAV пов'язаний як з класичними пікорнавіруси, так і з пікорнаподобнимі вірусами комах (рис. 5а). Крім того, заміна N-кінцевого домену в білку VP2 підвищує рівень його гомології з білками VP1 і VP3 (рис. 5b). Це підтверджує ідею про те, що HAV зберіг структурні і функціональні особливості первинних пикорнавирусов, які були споріднені пікорнаподобним вірусам комах. Та ж заміна в білку VP2 дозволила вірусу гепатиту А придбати ефективні механізми впровадження свого генома в клітку, що стимулювало вибуховий поява різноманітних форм сучасних пикорнавирусов ссавців.
Отримані знання про кристалічній структурі і походження HAV розкривають широкі перспективи в боротьбі з цим вірусом. Наприклад, можна синтезувати препарати, спрямовані на руйнування структури вірусу. Або, знаючи, що HAV, як і його предки, потрапляє в клітини шляхом трансцитозу, намагатися блокувати цей процес. Можна зробити ліки, спрямовані на руйнування комплексу HAV-ESCRT, і таким чином запобігати активну реплікацію вірусу в клітинах. Думаю, що дослідження в цій області не змусять себе чекати, і скоро ми дізнаємося про появу на ринку нових препаратів, здатних ефективно боротися з вірусом гепатиту А.
- « Гепатит А ». (2014 року). Сайт ВООЗ. Інформаційний бюлетень N ° 328;
- Залізти в кишеню до застуди ;
- Ферменти позбавляють донорську кров груповий специфічності ;
- Віруси-платформи: отрута на благо ;
- «Огіркова» мрія ;
- Wang X., Ren J., Gao Q., Hu Z., Sun Y., Li X., Rowlands DJ, Yin W., Wang J., Stuart DI, Rao Z., Fry EE (2015). Hepatitis A virus and the origins of picornaviruses . Nature. 517, 85-88 ;;
- Feng Z., Hensley L., McKnight KL, Hu F., Madden V., Ping L. et al. (2013). A pathogenic picornavirus acquires a nenvelope by hijacking cellular membranes . Nature. 496, 367-371 ..
