Jens H. Kuhn, Gaya K. Amarasinghe, Christopher F. Basler, Sina Bavari, Alexander Bukreyev, Kartik Chandran, Ian Crozier, Olga Dolnik, John M. Dye, Pierre B. H. Formenty, Anthony Griffiths, Roger Hewson, Gary P. Kobinger, Eric M. Leroy, Elke Mühlberger, Sergey V. Netesov (Нетёсов Сергей Викторович), Gustavo Palacios, Bernadett Pályi, Janusz T. Pawęska, Sophie J. Smither, Ayato Takada (高田礼人), Jonathan S. Towner e Victoria Wahl

Autore corrispondente: Jens H. Kuhn ([email protected])
Redatto da: Stuart G. Siddell e Peter J. Walker
Postata: Marzo 2019, aggiornato a ottobre 2020
PDF: ICTV_Filoviridae.pdf

Riassunto

I membri della famiglia Filoviridae producono virioni avvolti di varia forma, spesso filamentosi, contenenti genomi lineari di RNA negativo-senso non segmentato di 15-19 kb (Tabella 1.Filoviridae). La famiglia comprende sei generi. Diversi filovirus (ad esempio, il virus Ebola, il virus Marburg) sono patogeni per gli esseri umani e altamente virulenti. I pipistrelli sono ospiti naturali per alcuni filovirus (ad esempio, il virus Marburg, il virus Ravn), mentre altri infettano i pesci (ad esempio, il virus Huángjiāo, il virus Xīlǎng).

Tabella 1.Filoviridae. Caratteristiche dei membri della famiglia Filoviridae

Caratteristiche	Descrizione
Membro tipico	Virus Marburg , specie Marburg marburgvirus, genere Marburgvirus
Virione	Sviluppato, di varia forma, con un singolo nucleocapside o poliploide
Genoma	Approssimativamente 15-19 kb di RNA lineare negativo-senso non segmentato
Replicazione	L’RNA antigenomico è un intermedio di replicazione. Sia il genoma che l’antigenoma formano complessi ribonucleoproteici, che servono come modelli
Traslazione	Da più mRNA con tappo 5′ e 3′ poliadenilato
Gamma degli ospiti	Primati (ebolavirus, marburgvirus), pipistrelli (cuevavirus, dianlovirus, marburgvirus, probabilmente ebolavirus), maiali domestici (virus Reston) e pesci (striavirus, thamnovirus) si infettano naturalmente
Tassonomia	Realm Riboviria, phylum Negarnaviricota, subphylum Haploviricotina, classe Monjiviricetes, ordine Mononegavirales: La famiglia comprende sei generi (Cuevavirus, Dianlovirus, Ebolavirus, Marburgvirus, Striavirus e Thamnovirus) e un totale di undici specie

I virus assegnati ai sei generi formano un clade monofiletico basato sull’analisi filogenetica delle sequenze di RNA-diretta RNA polimerasi (RdRP) (Wolf et al., 2018). I genomi dei virus di tutti e sei i generi hanno un’architettura genomica simile.

Ospite mammifero

Genere Cuevavirus. Questo genere include una specie per un virus (Lloviu virus ), scoperto in pipistrelli miniopteridi morti (probabilmente ospiti accidentali). I Cuevavirus sono stati segnalati solo in Europa. I Cuevavirus si distinguono per i genomi che esprimono la proteina associata al complesso ribonucleoproteico (RNP) (VP24) e la grande proteina (L) da un mRNA bicistronico piuttosto che da singoli trascritti (dianlovirus, ebolavirus, marburgvirus) (Negredo et al., 2011).

Genus Dianlovirus. Questo genere comprende una specie per un virus (Měnglà virus ), scoperto nei pipistrelli pteropodidi. I dianlovirus sono stati riportati solo dalla Cina. L’organizzazione dei genomi dei dianlovirus ricorda molto i genomi dei marburgvirus, ma contengono quattro anziché una sola sovrapposizione di geni (Yang et al., 2019).

Genus Ebolavirus. Questo genere comprende sei specie per sei virus. Uno di questi virus, il virus Bombali (BOMV), è stato rilevato nei pipistrelli molossid (Goldstein et al., 2018). Due ulteriori virus, Ebola virus (EBOV) e Reston virus (RESTV), sono sospettati di essere ospitati dai pipistrelli come ospiti naturali. Cinque ebolavirus (Bundibugyo virus, EBOV, RESTV, Sudan virus e Taï Forest virus) sono patogeni per i primati non umani. BDBV, EBOV e SUDV sono patogeni umani altamente letali. Sulla base dei rapporti, TAFV ha causato solo un singolo caso di malattia umana grave ma non letale, e RESTV ha, per quanto ne sappiamo, causato solo un’infezione umana inapparente. Il RESTV è stato trovato anche nei maiali domestici. RESTV sembra essere endemico nell’Asia sud-orientale; tutti gli altri ebolavirus circolano in Africa (Kuhn et al., 2020). Gli ebolavirus si distinguono per l’espressione di tre proteine distinte dai loro geni glicoproteici (GP), una strategia che condividono con i cuevavirus (Negredo et al., 2011, Sanchez et al., 1996, Volchkov et al., 1995).

Genus Marburgvirus. Questo genere comprende una specie per due virus trovati nei pipistrelli pteropodidi. Entrambi i virus (Marburg virus e Ravn virus) sono patogeni umani altamente letali che sono endemici in Africa (Kuhn et al., 2020).

Piscine Host

Genus Striavirus. Questo genere include una specie per un virus (Xīlǎng virus ), scoperto in pesci rana catturati (famiglia Antennariidae) dal Mar Cinese Orientale. Gli striavirus si distinguono per genomi che contengono nove sovrapposizioni di geni, codificano almeno tre proteine senza ovvi omologhi in altri generi di filovirus, e non codificano VP24 (Shi et al., 2018, Hume e Mühlberger 2019).

Genere Thamnovirus. Questo genere include una specie per un virus (virus Huángjiāo ), scoperto in pesci lima catturati (famiglia Monacanthidae) dal Mar Cinese Orientale. I Thamnovirus si distinguono per i genomi che codificano almeno una proteina senza evidenti omologhi in altri generi di filovirus e non codificano la proteina della matrice (VP40) o VP24 (Shi et al., 2018, Hume e Mühlberger 2019).

Virione

Morfologia

La morfologia del virione (Figura 1.Filoviridae) è stata studiata solo per ebolavirus e marburgvirus ed è descritta nelle pagine dei rispettivi generi.

Figura 1.Filoviridae. A) Micrografia elettronica a scansione di particelle del virus di Marburg (rosso) che germogliano da un grivet infetto (Chlorocebus aethiops (Linnaeus, 1758)) cellula Vero E6. B) Micrografia elettronica a trasmissione di particelle del virus di Marburg (rosso) trovate sia come particelle extracellulari che come particelle in gemmazione dalle cellule Vero E6. Le immagini sono colorate per chiarezza. Per gentile concessione di John G. Bernbaum e Jiro Wada, NIH/NIAID/DCR/IRF-Frederick, Fort Detrick, MD, USA.

Proprietà fisico-chimiche e fisiche

Le proprietà fisico-chimiche e fisiche sono state descritte solo per singoli ebolavirus e marburgvirus e sono descritte nelle pagine dei rispettivi generi.

Acido nucleico

I genomi dei filovirus sono molecole di RNA lineari non segmentate a polarità negativa. I genomi variano da circa 15 kb (thamnovirus) a circa 19 kb (cuevavirus, ebolavirus e marburgvirus) (Negredo et al., 2011, Shi et al., 2018, Feldmann et al., 1992, Sanchez et al., 1993).

Proteine

I filovirus esprimono da 6 a 10 proteine. I complessi RNP sono composti da una molecola di RNA genomico e diversi tipi di proteine strutturali, una delle quali è la grande proteina (L) (Ortín e Martín-Benito 2015).

Lipidi

L’involucro del filovirus deriva dalle membrane delle cellule ospiti e si ritiene che abbia una composizione lipidica simile a quella della membrana plasmatica della cellula ospite (Bavari et al., 2002). Alcune proteine del filovirus possono essere acilate (Funke et al., 1995, Ito et al., 2001).

Carboidrati

La composizione dei carboidrati è stata descritta solo per singoli ebolavirus e marburgvirus ed è descritta nelle pagine dei rispettivi generi.

Organizzazione del genoma e replicazione

I genomi dei filovirus sono organizzati come la maggior parte dei genomi dei mononegavirus, con l’ordine generale del gene 3′-N-P-M-(G)-L-5′ (terminologia alternativa per i filovirus: 3′-NP-VP35-VP40-(GP)-L-5′), ma differiscono in quanto contengono geni aggiuntivi (Figura 2.Filoviridae) (Negredo et al., 2011, Shi et al., 2018, Feldmann et al., 1992, Sanchez et al., 1993). Le sequenze extrageniche all’estremo 3′-end (leader) e 5′-end (trailer) dei genomi dei filovirus sono conservate, e brevi sezioni di queste sequenze finali sono complementari. I geni dei filovirus non ittici sono affiancati da siti conservati di iniziazione e terminazione trascrizionale (poliadenilazione) contenenti tipicamente il pentamero altamente conservato 3′-UAAUU-5′. I geni possono essere separati da sequenze intergeniche non conservate o da sovrapposizioni. La maggior parte dei geni possiede regioni 3′- e 5′-noncodificanti relativamente lunghe (Kuhn et al., 2020, Hume e Mühlberger 2019, Brauburger et al., 2015).

Figura 2.Filoviridae. Rappresentazione schematica dell’organizzazione del genoma del filovirus. I genomi sono disegnati in scala. Per gentile concessione di Jiro Wada, NIH/NIAID/DCR/IRF-Frederick, Fort Detrick, MD, USA.

Le strategie di replicazione dei filovirus (Figura 3.Filoviridae) sono state studiate a fondo solo con EBOV e MARV e sono discusse nei rispettivi sottocapitoli.

Figura 3.Filoviridae. Ciclo di replicazione dei filovirus (possibilmente escludendo striavirus e thamnovirus). I virioni si attaccano a fattori di attacco sulla superficie cellulare (Y arancione) e vengono portati nella cellula tramite endocitosi (Davey et al., 2017). Le glicoproteine del filovirus (clave gialle) si legano al trasportatore endosomiale di colesterolo intracellulare NPC 1 (NPC1, zigzag bianco) e catalizzano la fusione delle membrane virali e cellulari per rilasciare il complesso RNP del filovirus (elica verde) (Carette et al., 2011, Côté et al., 2011, Ng et al., 2014). Il complesso della polimerasi (composto da VP35 e L ) trascrive gli mRNA del filovirus, che vengono tradotti in proteine del filovirus, e replica l’RNA genomico del filovirus attraverso intermedi antigenomici (Brauburger et al., 2015). L’RNA genomico e l’RNA antigenomico si presentano solo come complessi ribonucleoproteici, che servono come modelli per la replicazione e/o la trascrizione. L’assemblaggio delle proteine filovirali e dei genomi di progenie avviene nel citoplasma e risulta nel budding e nel rilascio di virioni alla membrana plasmatica (Kolesnikova et al., 2017). Per gentile concessione di Jiro Wada, NIH/NIAID/DCR/IRF-Frederick, Fort Detrick, MD, USA.

Biologia

I filovirus sembrano essere endemici in Africa occidentale (BOMV, EBOV, MARV, TAFV), Africa centrale (BDBV, EBOV, MARV), Africa orientale (BDBV, SUDV, MARV, RAVV), Africa meridionale (MARV), Asia orientale (HUJV, MLAV, RESTV, XILV), Asia sud-orientale (RESTV) ed Europa orientale e meridionale (LLOV). Ospiti naturalmente infetti di filovirus sono pipistrelli (BOMV, LLOV, MARV, RAVV, probabilmente anche ebolavirus), probabilmente pesci attinopterigi (HUJV, XILV), e maiali domestici (RESTV) (Negredo et al., 2011, Yang et al., 2019, Goldstein et al, 2018, Shi et al., 2018, Amman et al., 2017, Kemenesi et al., 2018).

Antigenicità

A causa dell’assenza di isolati replicanti di cuevavirus, striavirus e thamnovirus, non sono stati fatti studi di antigenicità pan-filovirus.

Criteri di demarcazione del genere

PAirwise Sequence Comparison (PASC) utilizzando genomi di filovirus completi di codifica è lo strumento principale per la demarcazione del genere di filovirus. Le sequenze genomiche dei filovirus di generi diversi differiscono tra loro di ≥55% (Bào et al., 2017). Le caratteristiche genomiche, come il numero e la posizione delle sovrapposizioni geniche, il numero di cornici di lettura aperte (ORF) e/o geni, l’ospite del filovirus e la distribuzione geografica, e la patogenicità del filovirus per diversi organismi sono anche presi in considerazione per l’assegnazione del genere.

Derivazione dei nomi

Filoviridae: dal latino filum, “filo”, riferendosi alla morfologia delle particelle di filovirus.

Relazioni all’interno della famiglia

Le relazioni filogenetiche all’interno della famiglia sono state stabilite da alberi di massima verosimiglianza generati utilizzando sequenze di genoma completo o codificato (Figura 4.Filoviridae) o dall’analisi filogenetica delle sequenze RdRP (Wolf et al, 2018).

Figure 4.Filoviridae. Relazioni filogenetiche dei filovirus. L’albero di massima verosimiglianza (midpoint-rooted) dedotto usando genomi di filovirus completi o codificanti dimostra i sei cladi distinti (generi) della famiglia. Le sequenze sono state allineate usando Clustal-Omega versione 1.2.1 (http://www.clustal.org/omega/) e sono state curate manualmente in Geneious versione R9 (http://www.geneious.com). Gli alberi sono stati dedotti in FastTree versione 2.1 (Price et al., 2010) utilizzando un modello General Time Reversible (GTR) con 20 categorie di Gamma-rate, 5.000 repliche bootstrap e parametri di ricerca esaustivi (-slow) e pseudoconti (-pseudo). I numeri vicino ai nodi degli alberi indicano i valori di bootstrap in forma decimale. I rami dell’albero sono scalati alle sostituzioni nucleotidiche per sito. Punte di rami indicano GenBank accession numbers.Analysis per gentile concessione di Nicholas Di Paola, USAMRIID, Fort Detrick, MD, USA. Questo albero filogenetico e il corrispondente allineamento di sequenza sono disponibili per il download dalla pagina delle risorse.

Relazioni con altri taxa

I filovirus sono strettamente correlati ai paramyxovirus (Mononegavirales: Paramyxoviridae), pneumovirus (Mononegavirales: Pneumoviridae) e sunvirus (Mononegavirales: Sunviridae) (Wolf et al, 2018).

Virus correlati, non classificati

Filovirus non classificati (ulteriori filovirus non classificati che sono probabili membri di generi esistenti sono elencati nelle descrizioni dei singoli generi).

Nome del virus	Numero di accesso	Riferimento
BtFiloYN2162	KX371873	(Yang et al., 2017)
BtFiloYN2176	KX371874	(Yang et al, 2017)
BtFiloYN2180	KX371875	(Yang et al, 2017)
BtFiloYN2181	KX371876	(Yang et al, 2017)
BtFiloYN2190	KX371879	(Yang et al, 2017)
BtFiloYN9434	KX371883	(Yang et al, 2017)
BtFiloYN9435	KX371885	(Yang et al., 2017)
BtFiloYN9442	KX371884	(Yang et al, 2017)
BtFiloYN9445	KX371886	(Yang et al, 2017)
BtFiloYN9447-2	KX371888	(Yang et al, 2017)
BtFiloYN9447-3	KX371889	(Yang et al, 2017)
BtFiloYN9447-4	KX371890	(Yang et al, 2017)
BtFV/WD04	KP233864	(He et al, 2015)

Nomi dei virus e abbreviazioni dei virus, non sono denominazioni ufficiali ICTV.

Tassi membri

• Cuevavirus
• Dianlovirus
• Ebolavirus
• Marburgvirus
• Striavirus
• Thamnovirus