MED24INfO

Семейство включает два рода — коронавирусы и торовирусы.
Род коронавирусы включает многие важные патогенные вирусы млекопитающих и птиц, вызывающие респираторные болезни, энтериты, полисерозиты, миокардиты, гепатиты, нефриты и иммунопатологию. У человека коронавирусы вместе с другими вирусами вызывают синдром обычной простуды (common cold).
Род торовирусы включает два вируса, ранее выделенных от лошадей и КРС, соответственно вирус Берне (прототип рода) и вирус Бреда. В дальнейшем торовирусы были обнаружены у человека, а также у других видов животных.
Семейство коронавирусы включает многочисленных представителей оболочечных вирусов, объединенных на основе молекулярно-генетических, структурноморфологических и серологических свойств.
Большинство коронавирусов обладают выраженным тропизмом к клеткам эпителия дыхательных путей и кишечного тракта. Некоторые коронавирусы выделяются с трудом и лишь с применением органных культур.
Представители рода коронавирусы имеют вирионы округлой формы диаметром 80—220 нм. Вирионы коронавирусов состоят из нуклеокапсида спиральной симметрии и гликопротеиновой оболочки, на поверхности которой имеются характерные далеко отстоящие друг от друга булавовидные выступы длиной -20 нм, образующие подобие солнечной короны.
Некоторые коронавирусы, кроме того, имеют укороченные пепломеры длиной 5 нм.
Коронавирусы содержат три или четыре основных структурных белка: нук- леокапсидный белок N; главный пепломерный гликопротеин S; трансмембран
ные гликопротеины М и Е. Некоторые вирусы, кроме того, содержат НЕ-белок. Торовирусы содержат те же белки, что и коронавирусы, но не содержат Е белок. Торовирус КРС содержит белок НЕ (М, 65000).
Среди представителей рода коронавирусы различают три антигенные группы.
У представителей рода коронавирусов обнаружены следующие структурные белки. Гликопротеин S (150—180 кД) образует большие выступы на поверхности вирионов. Гликопротеин S может быть разделен на 3 структурных сегмента. Большой наружный трансмембранный и цитоплазматический сегменты. Большой наружный сегмент, в свою очередь, состоит из двух субдоменов S1 и S2. Мутации в S1 сегменте связаны с изменением антигенности и вирулентности вируса. S2 сегмент является более консервативным. S белок коронавируса КРС (180 кД) в течение или после созревания вирионов расщепляется клеточными проте- азами на S1 и S2, оставаясь нековалентно связанным в вирионных пепломерах. Расщепление S белка у разных коронавирусов зависит от клеточной системы. S белок вызывает образование ВНА и ответственен за слияние вирусной оболочки с мембраной клетки. S белок является многофункциональным.
НЕ гликопротеин присутствует в структуре некоторых коронавирусов. НЕ антиген представляет собой димер (65—70 кД), который формирует короткие отростки на поверхности вириона. Его отсутствие у многих коронавирусов указывает на то, что он не участвует в репликации этого семейства вирусов.
М гликопротеин отличается от других гликопротеинов коронавирусов только коротким доменом, экспонированным на оболочке вириона. Моноклональные антитела против этого домена нейтрализуют вирус только в присутствии комплемента. Небольшой Е белок (9—12 кД) также находится в оболочке вириона. М и Е белки участвуют в формировании вириона и выходе его из клетки почкованием. Нуклеокапсидный белок N (50—60 кД) взаимодействует с геномной РНК, формируя нуклеокапсид вируса.
В 1972 г. в Швейцарии из содержимого кишечника лошади с признаками диареи был выделен ранее неизвестный вирус, получивший название вирус Берне, который при последующем изучении признан прототипным представителем нового рода — торовирусов в составе семейства коронавирусов. Спустя 10 лет от телят, больных диареей, был выделен вирус Бреда (г. Бреда на северо-западе штата Айова, США), морфологически сходный с вирусом Берне. Позже торовирусы обнаружены в фекалиях детей, страдающих диареей, а также у многих видов животных: свиней, коз, кроликов и мышей [806, 911].
Торовирусы представляют собой полиморфные оболочечные частицы, окруженные пепломерами. Вирионы имеют диаметр 120—140 нм, плотность 1,16— 1,18 г/мл [1630]. Форма вирионов — двояковогнутый диск или почкообразная. Они содержат удлиненный тубулярный нуклеокапсид спиральной симметрии, имеющий тороидальную форму. Вирусы имеют четыре основных структурных белка: фосфопротеин нуклеокапсида - белок N (20 кД), мембранный гликопротеин М (37 кД), мелкий мембранный белок Е (20 кД) и пепломерный гликопротеин S (180 кД).

Анти генная группа	Название вируса	Респи ратор ная инфек ция	Клини ческая инфек ция	Гепатит	Поли серо зиты	Другая пато логия
1	Коронавирус человека — 229Е	+
	Коронавирусы свиней (ТГС,ЭДС, РКВС)	+	+
	Коронавирус инфекционного перитонита кошек	+	+	+	+	+
	Коронавирус энтерита кошек		+
	Коронавирус собак		+
	Коронавирус кроликов		+			+
II	Коронавирус человека — ОС43	+
	Коронавирус мышей	+	+	+	+
	Гемагглютинирующий коронавирус свиней	+	+			+
	Коронавирус КРС	+	+
	Коронавирус индеек	+	+
	Коронавирус крыс	+	+			+
III	Коронавирус инфекционного бронхита кур	+		+		+
	Коронавирус индеек	+	+

Зрелый пепломерный белок состоит из двух субъединиц и в процессе созревания in vivo подвергается протеолитической активизации. Пепломеры длиной около 9-20 нм имеют детерминанты нейтрализации и гемагглютинации [806, 1630]. Торовирусы человека, лошадей, крупного рогатого скота и свиней генетически и антигенно родственны между собой [607, 806, 911].
Различают два серотипа торовируса крупного рогатого скота (Бреда-вирус 1 и Бреда-вирус 2). Торовирус свиней вызывает диарею поросят в подсосный период. Он родственен торовирусам человека, лошадей и КРС, но отличается от них [607,911].
Адаптация торовирусов к репродукции в культуре клеток представляет определенные трудности. Тем не менее Берне-вирус удалось адаптировать и серийно размножать в культуре клеток кожи лошади. Культуральная жидкость (7,0 ТЦД50/мл) обладала ГА-активностью [1630]. Бреда-вирус удалось размножить в культуре клеток опухоли прямой кишки человека (линия HR Т-18) [831 ].
Геном коронавирусов представлен линейной молекулой оц(+)РНК размером 27-32 тн. Геномная РНК имеет кэп-структуру на 5'-конце, поли-А структуру на 3'-конце и обладает инфекционностью.

N - нуклеокапсидный фосфопротеин	Вместе с РНК вируса образует нуклеокапсид. Вызывает клеточный иммунитет
М — мембранный гликопротеин	Определяет место сборки и почкования вириона и взаимодействие с вирусным нуклеокапсидом.Формирует слой вокруг нуклеокапсида. Вызывает образование а-интерферона
Е — мелкий мебранный белок	Запускает механизм сборки вирионов, связан с вирусной оболочкой, может вызывать апоптоз
S — гликопротеин оболочки	Образует большие отростки на поверхности вириона, вступает в связь с рецепторами клетки, вызывает слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной, может вызывать слияние клеток, связывается с Fc фагментом иммуноглобулина, вызывает образование ВНА и клеточный иммунитет
НЕ — гемагглютинин- эстеразный гликопротеин (имеется у некоторых коронавирусов)	Образует небольшие отростки на поверхности вириона, вызывает гемагглютинацию, может вызывать гемадсорбцию

Независимо от различий в структуре вирионов, размере генома корона-, то- ро- и артеривирусы сходны по организации генома и стратегии репликации. Все они используют гнездовую стратегию транскрипции, т.е. экспрессия их генов происходит через стадию образования нескольких З'-котерминальных субге- номных мРНК.
Коронавирусы обладают сложной стратегией экспрессии генома. Вирионная РНК служит в качестве мРНК для синтеза РНК-зависимой РНК полимеразы. Две крупных открытых рамки считывания (общий размер около 20 тн), кодирующие полимеразу, транслируются последовательно посредством сдвига рибосомальной рамки в виде одного полипротеина, который затем расщепляется. Из этих протеинов затем формируется активная полимераза, которая транскрибирует геномную (+)РНК с образованием полноразмерной комплементарной (—)РНК.
На этой копии с помощью обратной транскрипции образуется не только полноразмерная геномная (+)РНК, но также гнезда З'-концевых субгеномных мРНК. Эти гнезда содержат от 5 до 7 (у разных вирусов) перекрывающихся мРНК, которые определяют длину от З'-конца и долю участия общей 5'-лидер- ной последовательности. Они генерируются лидер-праймерным механизмом прерывистой транскрипцией: полимераза в первую очередь транскрибирует некодирующую лидерную последовательность с З'-конца комплементарной (-)РНК. Затем, кэппирированная лидерная РНК отделяется от матрицы и воссоединяется с комплементарной последовательностью на старте любого гена, чтобы продолжать правильно копировать матрицу вплоть до 5'-конца. Транслируется только уникальная последовательность.
Такая последовательность дает урожай различных вирусных белков в регулируемых количествах. Межгенные последовательности служат промоторами и ослабляют транскрипцию.

Торовирусы транскрибируются и реплицируются подобно коронавирусам, за исключением отсутствия общих 5'-лидерных последовательностей на мРНК. Загадочная находка состоит в том, что субгеномные (—)РНК, комплементарные гнездовым мРНК, также присутствуют в клетках, инфицированных коронавиру- сом. Факт, что субгеномные РНК содержат 5'- и З'-концевые последовательности, идентичные геномным РНК, означает, что они могут функционировать как репликоны.
Синтез, процессинг, олигомеризация и транспорт некоторых гликопротеинов оболочки коронавирусов демонстрируют некоторые необычные картины. Например, оболочечный белок М, который у некоторых коронавирусов содержит О-связанные, а не N-связанные гликаны, направляется исключительно к цистернам эндоплазматического ретикулюма.
В результате этого вирионы почкуются только здесь, а не от плазматической мембраны. Вирионы затем транспортируются в везикулах к плазматической мембране и освобождаются экзоцитозом. После освобождения многие зрелые оболочечные вирионы остаются прикрепленными к клетке снаружи. Репликативный цикл целиком совершается в цитоплазме и может происходить в клетках с удаленным ядром. При размножении с высокой множественностью заражения появляются ДИЧ с укороченным РНК геномом, которые имеют селективные преимущества по сравнению со стандартными вирионами [796].
Генетическая рекомбинация происходит с высокой частотой между геномами различных, но родственных между собой коронавирусов. Это может быть важным механизмом появления генетически измененных вирусов в природе. Кроме относительно частых спонтанных мутаций (примерно 3 мутации в процессе репликации на каждые 30 тн) в генотипическом разнообразии коронавирусов важную роль играет рекомбинация [385, 916]. Она приводила к изменению антигенности вируса инфекционного бронхита птиц (ИБП) [465]. Рекомбинацию между вакцинными и вирулентными штаммами вируса ИБП наблюдали у цыплят в полевых условиях [615]. Рекомбинация между геномами коронавирусов собак и кошек, вероятно, привела к появлению коронавируса, передающегося кошкам горизонтально [774]. Имеются доказательства, что вирус инфекционного перитонита кошек является мутантом эпизоотического коронавируса энтерита кошек, что способствовало системному распространению и персистенции вируса [1589].
Исследования, проведенные главным образом на модели вируса гепатита мышей, показали, что большой поверхностный пепломерный гликопротеин S представляет собой первичный продукт трансляции. Он имеет N-концевую сигнальную последовательность и С-концевой гидрофобный мембранный домен. У некоторых, хотя и не у всех, коронавирусов гликопротеин S расщепляется на две субъединицы: SI (gpl20) и S2 (gplOO). С-концевая субъединица (S2) несет фузоген- ный участок, активность которого усиливается после протеолитического расщепления [1706]. В отличие от орто- и парамиксовирусов, фузогенный сайт, вероятно, локализован не в месте расщепления, а там, где лежит длинная последова
тельность гидрофобных аминокислот. Второй особенностью белка S является то, что в цитоплазматическом домене содержатся кластеры цистеина (трицистеин и два дицистеина). Нечто подобное обнаружено в цитоплазматическом домене аль- фавирусов. Большая часть белка S находится снаружи вириона и обеспечивает его прикрепление к клеткам. Он экспонируется на поверхности инфицированных клеток и определяет их чувствительность к Тц лимфоцитам. Интегральный мембранный гликопротеин М погружен довольно глубоко в оболочку вириона, на поверхности которого выступает лишь небольшой участок этого белка. N-конец с гидрофобным участком расположен снаружи вириона, а гидрофильный С-ко- нец — с внутренней стороны липидной мембраны. Наиболее важная особенность гликопротеина М — та, что он является основным индуктором интерферона. В отличие от других вирусных гликопротеинов, он не экспонируется на плазматической мембране инфицированных клеток. М-гликопротеин коронавирусов не следует отождествлять с матриксным белком других вирусов. По своей структуре этот белок существенно отличается от матриксных белков пара- и ортомиксови- русов. Коронавирусы с хорошо выраженной гемагглютинирующей активностью содержат НЕ-белок, хотя его наличие в структуре вириона не обязательно свидетельствует о способности вируса вызывать гемагглютинацию эритроцитов. Антигенные свойства коронавирусов изучены недостаточно детально. Имеющиеся данные дают возможность считать, что пепломерный гликопротеин S является наиболее важным в антигенном и иммуногенном отношении структурным компонентом коронавирусов, поскольку в основном этот белок индуцирует синтез вируснейтрализующих антител [850]. В образовании напряженного иммунитета к вирусу ИБП, кроме основного белка S, принимает участие также белок М, который в меньшей степени участвует в индукции синтеза ВН-антител, но ответственен за синтез антител, тормозяших ГА [463].
На белке S вируса ИБП выявлено восемь эпитопных групп. Шесть из них обладали выраженной ВН-активностью [901].
В гликопротеине S вируса гепатита мышей (ВГМ) выявлено четыре антигенных сайта, участвующих в слиянии клеток, вирулентности и нейтрализации вируса [1626]. Антитела к гликопротеину М ВГМ обладали протективным действием, хотя эта способность не коррелировала с ВН-активностью in vitro. Учитывая неполную клиническую защиту, можно полагать, что антитела к белку М способны если не предотвратить, то хотя бы смягчить течение заболевания [786].
Консервативный нейтрализующий эпитоп ВГМ, индуцирующий синтез протективных ВН-антител, представлен аминокислотами в позиции 848—856 гликопротеина S. Полагают, что участок этого белка, ответственный за слияние, также вовлечен в обеспечение протективного иммунитета [994]. Главные нейтрализующие эпитопы вируса локализованы в N-концевом участке субъединицы S1 пепломерного белка S [1484].
На белке S вируса трансмиссивного гастроэнтерита свиней (ТГС) имеется по крайней мере два главных антигенных участка, ответственных за синтез ВН-антител [797].

В N-концевой части гликопротеина S вируса ТГС выявлено четыре антигенных сайта (А, В, С, D) и идентифицировано 11 эпитопов, восемь из которых вирусней- трализующие. Главный эпитоп нейтрализации формируется, вероятно, аминокислотными остатками 380—387 с участием последовательностей из других частей белка S и представляет собой сложную конформационную структуру [1260].
Нейтрализация вируса ТГС моноклональными антителами против gpS не зависела от комплемента, тогда как антитела против гликопротеина М тоже нейтрализовали вирус ТГС, но исключительно в присутствии комплемента [1680]. Нейтрализующие антитела к S и М-белкам выявили антигенную гетерогенность изолятов вируса ТГС [1719].
Вирус ТГС обладает слабовыраженной гемагглютинирующей активностью, которая связана, вероятно, с М-гликопротеином вириона [1164] и зависит от хо- зяинной системы. Вирусный нуклеопротеин (N) не обладает способностью индуцировать синтез вируснейтрализующих антител [1680]. Однако, как и в случае с другими оболочечными вирусами животных, этот белок может служить мишенью для цитотоксических Т-клеток и определять перекрестную антигенную реактивность между различными коронавирусами.
В структуре респираторного коронавируса человека (РКВЧ) выявлено не три, а четыре мажорных полипептида: 200 кД (S), расщепляющийся трипсином на 110 и 90 кД; 130 кД (НЕ) гемагглютининэстераза, состоящая из двух субъединиц 65 кД, связанных дисульфидным мостиком; фосфорилированный (N) белок 55 кД; гликозилированный (М) белок 26 кД. Эти белки представлены в вирионе соответственно в количестве 88, 22, 726 и 726 молекул [789]. По данным МФА, полевые изоляты (РКВЧ) не отличались от прототипного штамма 229Е, но отличались от него в перекрестной PH [1484].
В составе оболочки коронавируса крупного рогатого скота также обнаружено три гликозилированных белка (S, М, НЕ). Инфекционность вируса in vitro нейтрализовали только МАТ к белкам S и НЕ, но не к М [572]. Белок НЕ (47 кД, 424 аминокислотных остатка) ответственен за гемагглютинацию [1207].
Представления об антигенной и геномной гомологии разных коронавирусов основаны на сравнительном изучении с использованием различных методов. Определена типовая (для вируса одного вида), групповая (для группы антигенно родственных вирусов: ТГС и РКВС) и межвидовая (коронавирусы собак, кошек, свиней) антигенная общность. В отличие от многих коронавирусов животных, вирус ТГС имеет один серотип.
Вирусы ТГС, инфекционного перитонита кошек и коронавирус собак обладают общими антигенами. В то же время вирус ТГС, гемагглютинирующий вирус свиней и вирус эпизоотической диареи свиней не имеют антигенного родства [140, 569]. Выделенный недавно респираторный коронавирус свиней (SRCV), получивший широкое распространение в ряде западноевропейских стран, оказался в антигенном отношении тесно родственным с вирусом ТГС. Главным биологическим отличием нового коронавируса является его исключительная пнев- мотропность при отсутствии энтеропатогенности [1355]. Оба вируса сходны
между собой в антигенном отношении и имеют одинаковые нейтрализующие эпитопы в основных вирионных белках (N, S и М).
У кишечного коронавируса кроликов выявлено небольшое антигенное родство с вирусом инфекционного перитонита кошек, коронавирусом собак и вирусом ТГС. Прививка этими вирусами вызывала слабовыраженную защиту кроликов от коронавирусной инфекции.
Вирус эпизоотической диареи свиней по всем свойствам является типичным коронавирусом, хотя и не обладает антигенным родством с другими представителями данного семейства [1231]. Коронавирусы человека серологически связаны с коронавирусами крупного рогатого скота и мышей, гемагглютинирующим вирусом энцефаломиелита свиней. Три коронавируса грызунов (вирус гепатита мышей, коронавирус крыс, вирус сиалодакриоаденита крыс) имеют родство друг с другом и с коронавирусами человека. Коронавирус индеек, так же как вирус энцефаломиелита свиней, представлен одной антигенной разновидностью и имеет антигенное родство с другими коронавирусами. Тесная антигенная связь установлена между кишечными коронавирусами индеек и крупного рогатого скота [568]. Двусторонняя антигенная связь установлена между коронавирусом индеек и коронавирусами кур и мышей [593].
Сравнивали антигенные свойства двух коронавирусов кошек: инфекционного перитонита (ИПК) и энтерита кошек (ЭК). Особенно большие различия в антигенной структуре выявлены с антителами к белку S в реакции нейтрализации вируса [832].
Выявлена интересная зависимость между вирулентностью коронавирусов кошек и клеточным тропизмом. Вирулентные штаммы в основном поражают моноциты, авирулентные — реплицируются в эпителии кишечника [1457]. Возможно, эти два коронавируса кошек являются биотипами одного и того же вируса. Моноклональные антитела к вирусу инфекционного перитонита кошек (ИПК) типа II нейтрализовали коронавирусы энтерита кошек, собак и вирус ТГС, но не реагировали с вирусом инфекционного перитонита кошек типа I [790]. Иными словами, межвидовое антигенное родство оказалось более тесным, нежели типоспецифическая дивергенция. На примере вируса гепатита мышей показано, что основным местом персистенции вируса является передняя часть верхнего отдела спинного мозга. Реактивация персистирующей вирусной РНК приводила к возникновению клинически выраженного заболевания [1235] . Подобный механизм может иметь место при персистенции других коронавирусов в животном организме.