CC BY
2УДК 578.23
Каторкин С. А., Каторкина Е. И., Бурмакина Г. С., Малоголовкин А. С.
РОЛЬ ИНГИБИТОРОВ АПОПТОЗА (IAPS) В ПАТОГЕНЕЗЕ АФРИКАНСКОЙ ЧУМЫ СВИНЕЙ
Работа выполнена при поддержке РФФИ № 18-316-00092.
Ключевые слова: африканская чума свиней, вирус АЧС, апоптоз, белки ингибиторы-апоптоза, гены вируса АЧС, ингибирование Casp-3, гомолог Bd-2, ингибирование активности Casp-3, де-фосфорилирование е1Б2а, инициация апоптоза, стратегия разработки вакцины.
Резюме: Программируемая клеточная гибель (апоптоз) является одним из механизмов защиты организма от вирусных инфекций. Вирусы, в свою очередь, выработали альтернативные пути регулирования апоптоза, которые позволяют им успешно противостоять иммунной системе. Наибольшим репертуаром ингибиторов апоптоза обладают крупные цитоплазматические ДНК вирусы. Возбудитель африканской чумы свиней (АЧС) является представителем семейства Asfarviridae, род Asfivirus. Геном вируса АЧС содержит ряд генов, продукты которых активно участвуют в процессе ингибирования апоптоза. В обзоре представлены данные о членах семейства ингибиторов апоптоза (1АР) на примере вируса африканской чумы свиней (АЧС). Анализ функций вирусных белков-ингибиторов апоптоза позволил выделить ряд генов: БР153Я, А179Ь, А224Ь, ЭР71Ь. Вирус АЧС обладает широким спектром молекулярных механизмов ингибиро-вания апоптоза и регулирования проапоптозных медиаторов, что является препятствием для создания эффективной вакцины против этого особо опасного возбудителя. Представленные в обзоре результаты исследований позволяют сделать вывод о необходимости выбора стратегии разработки противовирусных препаратов для инициации апоптоза в инфицированных клетках на основании «выключений» максимального числа взаимодействий 1АР для исключения альтернативных механизмов вирусной защиты. Изучение ключевых генов и механизмов ингибирова-ния апоптоза будет способствовать пониманию патогенеза болезни и разработке эффективных стратегий вакцинации против АЧС.
В результате постоянного эволюционного давления вирусы и их хозяева разработали комплексную систему двустороннего взаимодействия. Организм, сопротивляясь действию вирусных агентов, задействует системы врожденного и приобретенного иммунитета. Вирусы, в свою очередь, постоянно меняются или же пытаются «ускользнуть» от действия иммунного ответа.
Апоптоз или запрограммированная гибель клеток является внутренней программой суицида клетки, имеющая решающее значение для нормального развития и поддержания гомеостаза во всем организме [1, 2]. Этот процесс также является эффективным механизмом защиты от вирусной инфекции, так как при инфекции многие клетки реагируют в сторону «самоуничтожения» или апоптоза, целью которого является прекращение репликации вируса и предотвращение его распространения в другие клетки и ткани организма [3]. В свою очередь, вирусы разработали целый ряд механизмов для предотвращения внутриклеточного апоптоза. Поэтому часто полный жизненный цикл вируса, свя-
зан с экспрессией вирусных белков, которые ингибируют активность основных медиаторов апоптоза-каспаз. Каспазы - ци-стеиновые протеазы, которые активируются во время апоптоза и ответственны за клеточный протеолиз во время гибели клеток. Активация каспазы происходит в иерархическом порядке, в котором ранние каспазы активируются на начальные про-апоптотические сигналы, а затем приступают к расщеплению. Далее активируются поздние каспазы, которые осуществляют массовый протеолиз, оканчивающийся клеточной смертью [4]. С учетом их центральной роли в осуществлении апоптоти-ческой программы, каспазы подлежат регулированию на нескольких уровнях, как за счет предотвращения первоначальных событий расщепления, приводящих к их активации, так и путем прямого ингибиро-вания их активности после протеолитиче-ского созревания [5].
Несмотря на разнообразие инициирующих факторов, выделяются два основных пути передачи сигнала апоптоза: рецептор-зависимый сигнальный путь с участием рецепторов гибели клетки и митохондриаль-
ный путь. Также реализация апоптоза может происходить в результате комбинированного действия двух основных сигнальных путей - рецептор-зависимого и мито-хондриального. Однако помимо указанных, существует ряд менее распространённых механизмов инициации апоптоза [6].
Апоптоз является частью патологического процесса при инфицировании клетки такими вирусами, как аденовирусы, ВИЧ и вирус гриппа. Ингибирование апоптоза наблюдается при персистировании инфекции в латентном периоде, а при усиленной репликации аденовирусов, герпесвирусов, вируса Эпштейн-Барра и ВИЧ наблюдается активация апоптоза, что способствует широкому распространению вируса [7].
Геномы многих сложных ДНК-содержащих вирусов кодируют белки, которые способны предотвращать апоптоз, часто за счет ингибирования активности каспаз [8]. Действительно, впервые члены семейства ингибиторов апоптоза (IAP) были обнаружены в геномах бакуловиру-сов (Cydiapomonella и Orgyiapseudotsugata) и были названы Cp-IAP и Ор-IAP, соответственно [8, 9]. После открытия бакулови-русных IAP клеточные гомологи IAP были идентифицированы у многих других видов, начиная от дрожжей до человека [10]. Определяющим структурным мотивом IAP является область известная, как баку-ловирусные повторы ингибиторов апопто-за (BIR), и, как правило, все белки IAP содержат не менее одного домен BIR. Второй структурный мотив - домен ингибиторов апоптоза, названный «RING», также присутствует на С-конце многих гомологов IAP. В целом было выявлено различное количество биологических свойств для
1АР, включая регуляцию клеточного деления, участие во внутриклеточных сигнальных каскадах и облегчение деградации белка Е3, имеющего убиквитин -лигазную активность [11].
Широким репертуаром белков-ингибиторов апоптоза обладают крупные цито-плазматические ДНК-содержащие вирусы. В большом количестве научных работ и обзоров представлены данные о функции таких белков у осповирусов [12]. В данном обзоре на примере асфавируса (вируса африканской чумы свиней) мы представляем анализ функций вирусных белков ингибиторов апоптоза.
Возбудитель АЧС является представителем семейства Asfarviridae, род Asfivirus. Геном вируса состоит из линейной двухце-почечной ДНК (дцДНК) размером примерно 170 и 190 т.п.н. (тысяч пар нуклео-тидов), в зависимости от изолята. К вирусу АЧС восприимчивы все представители семейства Suidae. Основной резервуар вируса - мягкие клещи рода Omithodoros [13].
Геном вируса АЧС содержит ряд генов, продукты которых активно участвуют в процессе ингибирования апоптоза. Учитывая, разнообразие возможных биологических свойств белков, относящихся к 1АР, нельзя исключать факт наличия аналогичных задач и у отдельных иммуномодули-рующих генов вируса АЧС, возможно, участвующих в управлении жизнеспособностью клетки (рисунок, таблица) [14].
EP153R
Одним из представителей вирусных белков, модулирующих иммунную систему хозяина, является лектиноподобный белок С-типа (ген EP153R). Ген EP153R транс-
Таблица. Ингибиторы апоптоза вируса африканской чумы свиней
Название белка Функциональная активность Вариабельность Стадия экспрессии Размер, kDa Реф. Номер GenBank
EP153R Ингибирование Са8р-3 Высокая Поздний 18 Q65150
A179L Гомолог Вс1-2. Блокирование апотоза, взаимодействуя с Вс1-2-апоптозных белков Низкая Поздний 21 E0WMH9
A224L Ингибирование активности Са8р-3 Низкая Ранний 27 E0WMH0
DP71L Дефосфорилиро-вание е№2а Высокая Поздний 8 E0WMA7
крибируется как на ранних, так и на поздних этапах инфекционного цикла. Экспрессия гена EP153R наблюдается длительное время после заражения животных. Кроме того, N-концевая область лектино-подобного белка обладает высокой степенью гомологии с N-концевой областью молекулы CD44, участвующей в клеточной адгезии и активации Т-клеток [15].
Было показано, что белок вируса АЧС EP153R ингибирует индукцию апоптоза. В клетках, инфицированных мутантным вирусом АЧС, с делецией гена EP153R, наблюдалась повышенная экспрессия каспа-зы 3 и соответственно гибель клеток по сравнению с инфицированием родительским штаммом BA71V Как кратковременная, так и стабильная экспрессия гена EP153R приводила к частичной защите клеток от апоптоза, индуцированных в ответ на вирусную инфекцию или внешних раздражителей. EP153R уменьшал трансактивирующую активность клеточного белка p53 после индукции апоптоза (рисунок) [15]. Поскольку p53 активирует транскрипцию ряда ингибиторов апоптоза, это может объяснить механизм активации EP153R. Таким образом, лектино-подоб-ный белок С-типа EP153R вируса АЧС является первым изученным лектином с выраженными антиапоптотическими свойствами [16].
В 1996 году группой ученых под руководством М. Esteban [17] был охарактеризован белок A179L вируса АЧС, который является одним из вирусных внутриклеточных белковых факторов, гомолог семейства регуляторов апоптоза Bcl-2 (Apoptosis regulator Bcl-2) (Рисунок). Было продемонстрировано, что различные вирусные Bcl-2 гомологи необходимы для инициации базового механизма ингиби-рования апоптоза. Также было высказано предположение, что этими вирусными белками могут быть только белки, содержащие ВН3-домен, возможно, чтобы обеспечить широкий спектр ингибирования апоп-тоза в инфицированной клетке [17].
A179L способен предотвратить апоп-тоз, индуцированный Bid-регуляторным белком. Эти указывает на то, что вирус АЧС ингибирует экспрессию апоптозных рецепторов и тем самым предотвращает гибель инфицированных клеток. Есть несколько аналогичных примеров ингибиро-вания апоптозных путей вирусными белками vBcl-2 семейства. Белки BHRF1 и Balf1
вируса Эпштейна-Барра также способны ингибировать TNF- и FasL индуцированную гибель клеток. Аналогичным образом белок М11 вируса HV68 может ингибировать сигнализацию через фактор некроза опухоли - альфа (TNF-) или его ли-ганд (FasL), а vBcl-2 вируса герпеса Saimirí (HVS) блокирует Fas [18]. Эти примеры показывают, насколько важен этот белок для сохранения репликации вируса в инфицированной клетке, так как он «помогает» клетке избежать атаки цитотоксических Т-клеток. Наличие избыточных антиапоп-тотических функций для многих вирусных белков ставит под сомнение исключительный вклад vBcl-2 белков в ингибирование цитокинов во время инфекции [19].
A179L может блокировать апоптоз по-средствам взаимодействия с некоторыми Bcl-2-гомологами. Как следствие, блокирование сигнальных рецепторов (Fas) через проапоптозные Bid-доменные белки дает возможность инфицированным клеткам избежать иммунного контроля путем установления устойчивости к действию TNF-. Тем не менее, как и у большинства слож-ноустроенных ДНК-содержащих вирусов, белок A179L вируса АЧС выполняет только часть функций многоступенчатого ответа на индукцию апоптоза в совокупности с множеством антиапоптотических белков вируса АЧС [20].
Показано, что трансфекция клеток лейкемии человека K562 геном вируса АЧС - A179L защищает клетки от апопто-тической гибели, вызванной комбинацией циклогексимида и актиномицина D или обработкой цитозин-арабинозидом. Для проверки функциональной роли высококонсервативного домена BH1, присутствующего в белке A179L вируса АЧС, остаток Gly в положении 85 был мутирован к Ala, поскольку ранее было показано, что замена соответствующего Gly в человеческом Bcl-2 приводит к исключению активности смертельного репрессора. Мутация Gly/ Ala в домене BH1 вирусного белка A179L отменяет его способность защищать клетки K562 от апоптоза, указывая, что Gly необходим для функциональной активности A179L. Данный факт подчеркивает функциональное сходство доменов BH1 белка A179L вируса АЧС и клеточного Bcl-2 [21].
А224L
Открытая рамка считывания, аналогичная гену ингибитора апоптоза (IAP) была определена в высоковирулентном африканском изоляте вируса АЧС «Ма-
лави» «Lil-20/1» и авирулентном, адаптированном на культуре клеток, европейском вирусе «BA71V» [24]. Ген 4CL штамма «Малави» имеет 91,5 % гомологии по аминокислотной последовательности с геном A224L, присутствующем в BA71V Гены 4C1 и A224L содержат бакуловирус-ный IAP участок повторов (ВМР) [23]. Ген A224L кодирует белок массой 27 кДа. Nogal и др. сообщили [25], что белок гена A224L вируса АЧС модулирует проте-олитический процессинг каспазы-3 (рисунок), который индуцирует апоптоз в инфицированных вирусом АЧС клетках Vero. Результаты исследований показали, что A224L взаимодействует с протеолитиче-ского фрагментом каспазы-3 и ингибирует активность протеазы при вирусной инфекции. Эти данные указывают на общий механизм действия IAP вируса АЧС в ингиби-ровании апоптоза.
В работах Nogal M. L. и др. 2001, показано, что протеин A224L способен существенно ингибировать активность каспа-зы-3 и гибель клеток Vero, вызванную обработкой их фактором некроза опухоли альфа (TNF-a), циклогексимидом или ста-
MHCI
уроспорином [25].
Возможный альтернативный механизм, посредством которого A224L может ингибировать гибель клеток, был предложен из исследований, которые показали, что переходная экспрессия A224L активирует №"-кВ-зависимый репортер. Активация №Р-кВ, опосредованной Т№^2, может ингибировать апоптозную гибель клеток путем активации транскрипции ряда антиапоптотических генов, включая членов семейства 1АР и Вс1-2. Активация МР-кВ также управляет выражением cFLIP, неактивный гомолог каспазы 8, который ингибирует его активность [24, 25].
Удаление гена A224L (4СЬ) из вирулентного штамма «Малави» не повлиял на уровень вирусной репликации в культуре клеток свиных макрофагов. Более того, делеция гена A224L не уменьшала вирулентность у инфицированных свиней. Таким образом, несмотря на то, что белок A224L, имеет гомологию к 1АР, был функциональным в клетках млекопитающих при ингибировании гибели клеток, но так и не проявил протективные признаки, связанные с делецией гена, ни на реплика-
PEP153R
--------- NFkB
зЧ/
АПОПТОЗ *- '
'К
лт
A238L
: DD dn
*! L
wn vn.' W L^LJ;
' 1 --"Л"дг/
* N BC[ -? ■» VA B U
* SCI-!/ X -"'-д e. ----( CASP3 Y \ 'BW ЪгЛ|
\ á ТЙ
!•) I
^^ --------------4 ^ / Митохондрия
'•«i™ » /je
Рисунок. Схематичное изображение механизмов взаимодействия белков-ингибиторов апоптоза
вируса АЧС
Белки вируса АЧС (EP153R, A179L, A238L, A224L, I329Lи DP71L) указаны в прямоугольниках рядом с вирусной частицей. Ингибирование/снижение активности клеточного компонента вирусными белками показано символом ---I, увеличение активности отмечено стрелкой --> Названия клеточных компонентов, участвующих во взаимодействии с вирусными белками-ингибиторами апоптоза, представлены в тексте статьи. Пунктирной линией указаны основные клеточные пути апоптоза и противовирусной защиты.
ции вируса в макрофагах, ни в заражении свиней. Возможно, что потеря гена компенсируется другими ингибиторами клеточной смерти, закодированными вирусом АЧС. Учитывая недавно обнаруженные роли белков 1АР в других механизмах клеточной смерти, необходимо провести дополнительное исследование роли белка A224L в регулировании этих процессов [22, 24, 25].
DP 71
Белок вируса африканской чумы свиней DP71L обнаружен у различных изо-лятов вируса в «сокращенном» виде от 70 до 72 аминокислот, или полноразмерной форме 184 аминокислоты. Обе эти последовательности имеют долю сходства с С-концевым доменом вируса простого герпеса - белком 1СР34.5 и клеточным белком, индуцируемым разрушением ДНК -GADD34 [26]. В ряде исследований показано, что DP71L вызывает дефосфорилиро-вание эукариотического фактора инициации трансляции 2-альфа (еШ2а) в покоящихся клетках и во время, вызванного химическими веществами стресса, и действует как усилитель экспрессии котрансфици-рованных репортерных генов. DP71L связывается со всеми тремя изоформами (а, в, и у) белка фосфатазы 1 каталитической субъединицы (РР1с) с привлечением еГР2а. DP71L ингибирует индукцию ATF4 [27].
Делеция гена DP71L не приводит к увеличению уровня еШ2а фосфорилирования, указывая, что DP71L это не единственный фактор, требуемый вирусу АЧС для контроля уровня фосфорилирования е1Е2а во время инфекции [28]. Следовательно, вирус АЧС имеет и другие механизмы для предотвращения фосфорилирования еГР2а и последующего ингибирование синтеза
белка, косвенно влияющего на антиапоп-тозные пути [29].
Заключение
Вирусы имеют различные стратегии для ингибирования апоптоза и, продлевая срок жизни зараженной клетки, создают благоприятные условия для репликации, распространения и сохранения вируса. Большинство стратегий ингибирования апоптоза нацелены на известные клеточные пути, которые регулируют апоптоз. Так, на примере вируса африканской чумы свиней, можно отметить, что задействованы, как каспазный, так и митохондриаль-ный пути ингибирования апоптоза (таблица). Стоит отметить, что экспрессия белков-ингибиторов апоптоза сопровождается на протяжении всех этапов репликации вируса, контролирующих жизнеспособность инфицированной клетки с момента ее заражения.
Неизменность структуры генов дополнительно указывает на их значимость в реализации программы репликации вируса.
Вирус АЧС является одним из самых сложноорганизованных ДНК-вирусов, способным к реализации нескольких механизмов влияния на программируемую гибель клетки. В связи с этим, выбор стратегии разработки противовирусных препаратов для инициации апоптоза в инфицированных клетках должен быть основан на «выключении» максимального числа взаимодействий 1АР наивысшего уровня для исключения альтернативных механизмов вирусной защиты. Изучение ключевых генов и механизмов ингибирования апоптоза будет способствовать пониманию патогенеза болезни и разработке эффективных стратегий вакцинации против АЧС.
Библиографический список:
1. Сербин M. Е. Апоптоз и его молекулярные эффекторы / M. Е. Сербин, Е. В. Щербак // Сборник научных трудов: «Актуальные проблемы биологии, медицины и экологии» / ред. проф., д-р мед. наук Н. Н. Ильинских. - Томск: Сибирский государственный медицинский университет, 2004. -Вып. 1.
2. Гордеева А. В. Апоптоз одноклеточных организмов: механизмы и эволюция / А. В. Гордеева, Ю. А. Лабас, Р А. Звягильская // Биохимия. - 2004. - Т. 69, вып. 10. - С. 1301-1313.
3. Michael G. E. John Kerr and apoptosis (англ.) / G. E. Michael, O>Rourke and Kay A. O. Ellem. Medical Journal of Australia (2000).
4. Барышников А. Ю. Иммунологические проблемы апоптоза / А. Ю. Барышников, Ю. В. Шишкин // - M.: Эдиториал УРСС, 2002. - 320 с. - 1000 экз. - ISBN 5-8360-0328-9.
5. Gonz lez D. Oxidative Stress-Induced Caspases
are Regulated in Human Myeloid HL-60 Cells by Calcium Signal / D. D. Gonz lez, I. Bejarano, C. Barriga, A. B. Rodr guez, J. A. Pariente // (2010). Current Signal Transduction Therapy. 2010; 5: 181186. doi:10.2174/157436210791112172.
6. Льюин Б. и др. Клетки. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. - 951 с. - ISBN 978-5-94774794-2.
7. Roulston A. Viruses and apoptosis / A. Roulston, R. C. Marcellus, P. E. Branton // Annual Review of Microbiology. 1999; 53: 577-628.
8. McFadden G. Poxvirus tropism / G. McFadden // Nature reviews Microbiology. 2005; (3):201-213
9. Barry M. Apoptosis regulators from DNA viruses / M. Barry, G. McFadden // Current Opinion in Immunol. 1998; 10: 422-430.
10. Solary E. The role of apoptosis in the pathogenesis and treatment of diseases / E. Solary, L. Dubrez, B. // Eymin Eur. Respir. J. 1996; 9: 1293-1305.
11. Silke J. IAPs and Cell Death / J. Silke, J. Vince // In: Nagata S., Nakano H., editors. Apoptotic and Non-Apoptotic Cell Death. Volume 403. Springer International Publishing AG; Cham, Switzerland: 2017. pp. 95-117.
12. Shchelkunov S. Interaction of orthopoxviruses with the cellular ubiquitin-ligase system. Virus Genes. 2010; (41);309-318
13. Dixon et al. (2008). «African Swine Fever Virus». Animal Viruses: Molecular Biology. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-22-6.
14. Dixon L. K. African swine fever virus proteins involved in evading host defence systems / L. K. Dixon, C. C. Abrams, G. Bowick, L. C. Goatley, P. C. Kay-Jackson, D. Chapman et al. // Vet. Immunol. Immunopathol. 2004; 100: 117-134.
15. Galindo I. African Swine Fever Virus EP153R Open Reading Frame Encodes a Glycoprotein Involved in the Hemadsorption of Infected Cells / I. Galindo, F. Almazan, M. J. Bustos, E. Vinuela, A. L. Carrascosa // J. Virol. 2000; 340-351.
16. Granja A. G. Modulation of p53 cellular function and cell death by African swine fever virus / A. G. Granja, M. L. Nogal, C. Hurtado, J. Salas, M. L. Salas, A. L. Carrascosa, Y. Revilla // J. Virol. 2004;78:7165-7174. doi: 10.1128/JVI.78.13.7165-7174.2004.
17. Brun A. African swine fever virus gene A179L, a viral homologue of bcl-2, protects cells from programmed cell death / A. Brun, C. Rivas, J. Esteban // J. Virol. 1996; 225 (1): 227-230.
18. Pollicino T. Pro-apoptotic effect of the hepatitis B virus X gene / T. Pollicino, O. Terradillos, H. Lecoeur et al. // Biomed. Phamacoter. 1998; 52 (9): 363-368.
19. Galindo I. A179L, a viral Bcl-2 homologue, targets the core Bcl-2 apoptotic machinery and its upstream BH3 activators with selective binding restrictions for Bid and Noxa / I. Galindo, B. Hernaez, G. D az-Gil, J. M. Escribano, C. Alonso // J. Virol. 2008; 375(2): 561-572.
20. Afonso C. L. An African swine fever virus Bcl-2 homolog, 5-HL, suppresses apoptotic cell death / C. L. Afonso, J. G. Neilan, G. F. Kutish, D. L. Rock // J. Virol. 1996;70:4858-4863.
21. Revilla Y. Inhibition of apoptosis by the African swine fever virus Bcl-2 homologue: Role of the BH1 domain / Y. Revilla, A. Cebrian, E. Baixeras,
C. Martinez, E. Vinuela, M. L. Salas // Virology. 1997;228:400-404. doi: 10.1006/viro.1996.8395.
22. Neilan J. G. A BIR motif containing gene of African swine fever virus, 4CL, is nonessential for growth in vitro and viral virulence / J. G. Neilan, Z. Lu, G. F Kutish, L. Zsak, T. G. Burrage, M. V Borca, C. Carrillo, D. L. Rock // Virology. 1997;230:252-264. doi: 10.1006/viro.1997.8481.
23. Chacon M. R. The African swine fever virus IAP homolog is a late structural polypeptide // M. R. Chacon, F Almazan, M. L. Nogal, E. Vinuela, J. F Rodriguez // Virology. 1995;214:670-674. doi: 10.1006/ viro.1995.0083.
24. Yanez R.J., Rodriguez J.M., Nogal M.L., Yuste L., Enriquez C., Rodriguez J.F, Vinuela E. Analysis of the Complete Nucleotide-Sequence of African Swine Fever Virus. Virology. 1995;208:249-278. doi: 10.1006/viro.1995.1149.
25. Nogal M. L. African Swine Fever Virus IAP Homologue Inhibits Caspase Activationand Promotes Cell Survival in Mammalian Cells / M. L. Nogal, G. GonzaXez De Buitrago, C. Rodri'Guez, B. Cubelos, A. L. Carrascosa, M. L. Salas et al. // J. Virol. 2001; 2535-2543
26. Novoa I. Feedback inhibition of the unfolded protein response by GADD34-mediated dephosphorylation of eIF2a / I. Novoa, H. Q. Zeng, H. P Harding, D. Ron // J. Cell Biol. 2001;153:1011-1021. doi: 10.1083/ jcb.153.5.1011.
27. Zhang F. The African swine fever virus DP71L protein recruits the protein phosphatase 1 catalytic subunit to dephosphorylate eIF2alpha and inhibits CHOP induction but is dispensable for these activities during virus infection / F. Zhang, A. Moon, K. Childs, S. Goodbourn, L. K. Dixon // J. Virol. 2010; 84(20):
28. Zsak L. An African swine fever virus virulence-associated gene NL-S with similarity to the herpes simplex virus ICP34.5 gene / L. Zsak, Z. Lu, G. F. Kutish, J. G. Neilan, D. L. Rock // J. Virol. 1996;70:8865-8871.
29. Afonso C. L. African swine fever virus NL gene is not required for virus virulence / C. L. Afonso, L. Zsak, C. Carrillo, M. V. Borca, D. L. Rock // J. Gen. Virol. 1998;79:2543-2547. doi: 10.1099/0022-1317-7910-2543.
Serbin M. E. Apoptoz i ego molekulyarnye effektory [Apoptosis and its molecular effectors] / M. E. Serbin, E. V Shcherbak // Sbornik nauchnyh trudov: «Aktual>nye problemy biologii, mediciny i ekologii» / red. prof., d-r med. nauk N. N. Il>inskih. - Tomsk: Sibirskij gosudarstvennyj medicinskij universitet, 2004. - Vyp. 1.
2. Gordeeva A. V Apoptoz odnokletochnyh organizmov: mekhanizmy i evolyuciya [Apoptosis of unicellular organisms: mechanisms and evolution] /
A. V. Gordeeva, Yu. A. Labas, R. A. Zvyagil>skaya // Biohimiya. - 2004. - T. 69, vyp. 10. - S. 1301-1313.
3. Vide supra.
4. Baryshnikov A. Yu. Immunologicheskie problemy apoptoza [Immunological problems of apoptosis] / A. Yu. Baryshnikov, Yu. V Shishkin // - M.: Editorial URSS, 2002. - 320 s. - 1000 ekz. - ISBN 5-8360-03289.
5-29. Vide supra.
Katorkin S. A., Katorkina E. I., Burmakina G. S., Malogolovkin A. S.
THE ROLE OF APOPTOSIS INHIBITORS (IAPS) IN THE PATHOGENESIS
OF AFRICAN SWINE FEVER
Key Words: African swine fever, ASF virus, apoptosis, apoptosis inhibitor proteins, genes of African swine fever virus, Casp-3 inhibition, Bcl-2 homolog, inhibition of Casp-3 activity, dephosphorylation of eIF2a, apoptosis initiation, vaccine development strategy.
Abstract: Programmable cell death (apoptosis) is one of the mechanisms for protecting the animal organism against viral infections. Viruses, in turn, have developed alternative ways of regulating apoptosis, which allow them to successfully resist the immune system. The largest repertoire of apoptosis inhibitors have large cytoplasmic DNA viruses. One of the most unique and mysterious representatives
of DNA containing viruses is the African swine fever virus. African swine fever virus is a member of the family Asfarviridae, a genus Asfivirus. The large genome of the African swine fever virus contains a number of genes whose products are actively involved in the process of apoptosis inhibiting. The review presents data on members of the family of apoptosis inhibitors (IAP) of African swine fever virus. General attention is paid to the functions of viral proteins and genetic determinants. The data of a comparative analysis of protein-inhibitors of apoptosis of African swine fever virus, their variability and mechanisms of action are presented. The African swine fever virus has a wide range of molecular mechanisms for inhibiting apoptosis and regulating proapoptotic mediators. This is one of the obstacles to creating an effective vaccine against this highly dangerous virus. Summarizing the research, it can be concluded that it is necessary to choose an antiviral drug development strategy for initiating apoptosis in infected cells based on the "shutdowns" of the maximum number of IAP interactions in order to exclude alternative viral protection mechanisms. The study of key genes and apoptosis inhibition mechanisms will contribute to understanding the pathogenesis of the disease and developing effective vaccination strategies against African swine fever.
Сведения об авторах:
Каторкин Сергей Александрович, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной вирусологии федерального государственного бюджетного научного учреждения (ФГБНУ) «Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии»; стр. 1, ул. акад. Бакулова, пос. Вольгинский, Петушинский район, Владимирская область, Российская Федерация, 601125; e-mail: Katorkin2012@mail.ru).
Каторкина Елена Ивановна, аспирант лаборатории молекулярной вирусологии федерального государственного бюджетного научного учреждения (ФГБНУ) «Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии»; стр. 1, ул. акад. Бакулова, пос. Вольгинский, Петушинский район, Владимирская область, Российская Федерация, 601125; e-mail: elena.fadeeva.1990@inbox.ru
Бурмакина Галина Сергеевна, канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной вирусологии федерального государственного бюджетного научного учреждения (ФГБНУ) «Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии»; стр. 1, ул. акад. Бакулова, пос. Вольгинский, Петушинский район, Владимирская область, Российская Федерация, 601125; e-mail: Lila5757@yandex.ru
Малоголовкин Александр Сергеевич, канд. биол. наук, заведующий лабораторией молекулярной вирусологии федерального государственного бюджетного научного учреждения (ФГБНУ) «Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии»; стр. 1, ул. акад. Бакулова, пос. Вольгинский, Петушинский район, Владимирская область, Российская Федерация, 601125; e-mail: Malogolovkin@inbox.ru
Author affiliation:
Katorkin Sergey Aleksandrovich, Junior Researcher of the Laboratory of Molecular Virology of the Federal State Budget Scientific Institution (FSBSI) «Federal Research Center of Virology and Microbiology»; build. 1, Acad. Bakulov str., settlement Volginsky, Petushinsky District, Vladimir Region, Russian Federation, 601125; e-mail: Katorkin2012@mail.ru
Katorkina Elena Ivanovna, post-graduate Student of the Laboratory of Molecular Virology of the Federal State Budget Scientific Institution (FSBSI) «Federal Research Center of Virology and Microbiology»; build. 1, Acad. Bakulov str., settlement Volginsky, Petushinsky District, Vladimir Region, Russian Federation, 601125; e-mail: elena.fadeeva.1990@inbox.ru
Burmakina Galina Sergeevna, Ph. D. in Biology, Senior Researcher of the Laboratory of Molecular Virology of the Federal State Budget Scientific Institution (FSBSI) «Federal Research Center of Virology and Microbiology»; build. 1, Acad. Bakulov str., settlement Volginsky, Petushinsky District, Vladimir Region, Russian Federation, 601125; e-mail: Lila5757@yandex.ru Malogolovkin Aleksandr Sergeevich, Ph. D. in Biology, Head of the Laboratory of Molecular Virology of the Federal State Budget Scientific Institution (FSBSI) «Federal Research Center of Virology and Microbiology»; build. 1, Acad. Bakulov str., settlement Volginsky, Petushinsky District, Vladimir Region, Russian Federation, 601125; e-mail: Malogolovkin@inbox.ru
УДК 619:616.98:587 Генджиев А. Я., Абакин С. С.
ЗНАЧЕНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ДИАГНОСТИКИ ПРИ ОЗДОРОВЛЕНИИ ХОЗЯЙСТВ КАЛМЫКИИ ОТ ЛЕЙКОЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
Ключевые слова: лейкоз крупного рогатого скота, вирус лейкоза (BLV), РИД, ИФА, ПЦР, антитела (АТ), генотипирование, эпизоотия, инфекция, гематология, клетки крови, клещи.
Резюме: Исходя из поставленных перед АПК задач по реализации национального проекта, сформировалась необходимость изучения ряда эпизоотологических вопросов по лейкозу крупного рогатого скота в хозяйствах Республики Калмыкия с последующей разработкой и внедрением на данной территории комплексного плана мероприятий по профилактике и ликвидации лейкоза крупного рогатого скота. Особенно актуальным стал поиск высокочувствительных методов для ранней диагностики по выявлению вируса лейкоза крупного рогатого скота не только в крови взрослых животных, но и в крови телят до 6-ти месячного возраста, а также в сборном молоке коров, что позволит ускорить сроки оздоровления хозяйств от лейкоза. Основными методами диагностики лейкоза крупного рогатого скота являются реакция иммунодиффузии в геле агара (РИД) и иммуноферментный анализ (ИФА). Однако они не применимы для молодняка до 6-ти месячного возраста в связи с чем, эта группа животных остается вне плановых исследований. Единственно возможной диагностикой для телят раннего возраста является молекуляр-но-генетический метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), поскольку позволяет обнаружить наличие ДНК провируса вируса лейкоза уже у новорожденных телят, что крайне важно для ранней изоляции зараженных животных. Несмотря на отсутствие клинических и гематологических признаков болезни, обнаружение в стаде инфицированных вирусом лейкоза животных должно послужить сигналом для проведения противолейкозных мероприятий. Внедрение противолей-козной программы в условиях сложной обстановки, сложившейся в регионе на фоне длительной предыстории этой патологии среди скота в общественном и индивидуальном секторах содержания животных, требует использования всех имеющихся ресурсов, в том числе административных и ветеринарной службы, при постоянном научном сопровождении.
Введение
BLV является экзогенным ретро-вирусом, и принадлежит к роду Дель-таретровирусы в пределах подсемейства Orthoretrovirinae. Он структурно и функционально связан с человеческим Т-лимфотропным вирусом 1 и 2 (HTLV-1 и ИТЬУ-2), основными клетками-мишенями для BLV являются В-лимфоциты [1].
Прижизненная диагностика является основой противоэпизоотических мероприятий при лейкозе крупного рогатого скота. Специфичность, чувствительность, легкость технического выполнения и низкая стоимость, определяют ее эффективность [2]. Реакция иммунодиффузии с гли-копротеидным антигеном в геле агара является достаточно специфичной и достоверность её результатов не вызывает сомнений. Но с момента постановки реакции до учёта её результатов проходит много времени - 48 часов. Иногда, при повторных исследованиях наблюдается выпадение РИД, что объясняется временным снижением титров антител или технической погрешностью, что крайне редко. Досто-
верность исследований по РИД возрастает при повторных или динамических исследованиях животных, что вполне может гарантировать эффективность противолей-козных мероприятий [3, 4].
В настоящее время заслуживает особого внимания иммуноферментный анализ (ИФА), как ещё один серологический метод прижизненной диагностики лейкоза. Благодаря высокому уровню чувствительности и специфичности, он принимает наступательный характер и широко используется в ветеринарной практике многих стран мира при реализации программы ликвидации лейкоза крупного рогатого скота. Это сравнительно более удобный метод, отличающийся не только специфичностью, но и гибкостью работы (анализ может быть проведен вручную и автоматически). С помощью ИФА раньше и больше выявляют инфицированных животных, так как он регистрирует более низкие величины титров антител [5, 6]. Однако при проведении оздоровительных мероприятий от лейкоза крупного рогатого скота в выборе метода серологических ди-
