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, Sergej V. Netesov (Нетёсов Сергей Викторович), Gustavo Palacios, Bernadett Pályi, Janusz T. Pawęska, Sophie J. Smither, Ayato Takada (高田礼人), Jonathan S. Towner en Victoria Wahl

Corresponderende auteur: Jens H. Kuhn ([email protected])
Uitgegeven door: Stuart G. Siddell en Peter J. Walker
Posted: Maart 2019, bijgewerkt oktober 2020
PDF: ICTV_Filoviridae.pdf

Samenvatting

Leden van de familie Filoviridae produceren divers gevormde, vaak filamenteuze, omhulde virionen die lineaire negatieve-sense niet-gesegmenteerde RNA-genomen van 15-19 kb bevatten (tabel 1.Filoviridae). De familie omvat zes geslachten. Verscheidene filovirussen (b.v. ebolavirus, marburgvirus) zijn pathogeen voor de mens en zeer virulent. Vleermuizen zijn natuurlijke gastheren voor sommige filovirussen (b.v. Marburgvirus, Ravn-virus), terwijl andere vissen infecteren (b.v. Huángjiāo-virus, Xīlǎng-virus).

Tabel 1.Filoviridae. Kenmerken van de leden van de familie Filoviridae

Virussen die aan de zes genera worden toegewezen, vormen een monofyletische clade op basis van fylogenetische analyse van RNA-directed RNA polymerase (RdRP)-sequenties (Wolf et al., 2018). Genomen van virussen uit alle zes genera hebben een vergelijkbare genomische architectuur.

Mammalian Host

Genus Cuevavirus. Dit genus omvat één soort voor één virus (Lloviu virus ), ontdekt in dode miniopteride vleermuizen (waarschijnlijk incidentele gastheren). Cuevavirussen zijn alleen gemeld uit Europa. Cuevavirussen vallen op door genomen die het ribonucleoproteïne (RNP) complex-geassocieerd eiwit (VP24) en het grote eiwit (L) tot expressie brengen vanuit een bicistronisch mRNA in plaats van vanuit afzonderlijke transcripten (dianlovirussen, ebolavirussen, marburgvirussen) (Negredo et al., 2011).

Genus Dianlovirus. Dit genus omvat één soort voor één virus (Měnglà-virus ), ontdekt bij pteropodide vleermuizen. Dianlovirussen zijn alleen gemeld uit China. De organisatie van dianlovirus-genomen doet sterk denken aan marburgvirus-genomen, maar ze bevatten vier in plaats van slechts één genoverlap (Yang et al., 2019).

Genus Ebolavirus. Dit genus omvat zes soorten voor zes virussen. Een van deze virussen, Bombali-virus (BOMV), is gedetecteerd in molosside vleermuizen (Goldstein et al., 2018). Twee extra virussen, ebolavirus (EBOV) en Restonvirus (RESTV), worden ervan verdacht door vleermuizen als natuurlijke gastheer te worden herbergt. Vijf ebolavirussen (Bundibugyo virus , EBOV, RESTV, Sudan virus , en Taï Forest virus ) zijn pathogeen voor niet-menselijke primaten. BDBV, EBOV, en SUDV zijn zeer dodelijke menselijke ziekteverwekkers. Op basis van rapporten heeft TAFV slechts één geval van ernstige maar niet-dodelijke ziekte bij de mens veroorzaakt, en RESTV heeft, voor zover bekend, slechts één onduidelijke infectie bij de mens veroorzaakt. RESTV is ook aangetroffen bij als huisdier gehouden varkens. RESTV lijkt endemisch te zijn in Zuidoost-Azië; alle andere ebolavirussen circuleren in Afrika (Kuhn et al., 2020). Ebolavirussen vallen op door de expressie van drie verschillende eiwitten van hun glycoproteïne (GP) genen, een strategie die ze delen met cuevavirussen (Negredo et al., 2011, Sanchez et al., 1996, Volchkov et al., 1995).

Genus Marburgvirus. Dit genus omvat één soort voor twee virussen die worden aangetroffen bij pteropodide vleermuizen. Beide virussen (Marburgvirus en Ravnvirus ) zijn zeer dodelijke menselijke ziekteverwekkers die endemisch zijn in Afrika (Kuhn et al., 2020).

Piscine Gastheren

Genus Striavirus. Dit genus omvat één soort voor één virus (Xīlǎng virus ), ontdekt in gevangen kikkervis (familie Antennariidae) uit de Oost-Chinese Zee. Striavirussen vallen op door genomen die negen genoverlappingen bevatten, coderen voor ten minste drie eiwitten zonder duidelijke homologs in andere filovirusgeslachten, en coderen niet voor VP24 (Shi et al., 2018, Hume en Mühlberger 2019).

Genus Thamnovirus. Dit genus omvat één soort voor één virus (Huángjiāo-virus ), ontdekt in gevangen filefish (familie Monacanthidae) uit de Oost-Chinese Zee. Thamnovirussen vallen op door genomen die coderen voor ten minste één eiwit zonder duidelijke homologen in andere filovirusgeslachten en niet coderen voor matrixeiwit (VP40) of VP24 (Shi et al, 2018, Hume en Mühlberger 2019).

Virion

Morphology

Virion morfologie (Figuur 1.Filoviridae) is alleen bestudeerd voor ebolavirussen en marburgvirussen en wordt beschreven in de respectievelijke genus pagina’s.

Figure 1.Filoviridae. A) Scanning-elektronenmicrografie van Marburg-virusdeeltjes (rood) ontluikend uit een geïnfecteerde grivet (Chlorocebus aethiops (Linnaeus, 1758)) Vero E6-cel. B) Transmissie-elektronenmicrografie van Marburg-virusdeeltjes (rood) die zowel als extracellulaire deeltjes als ontluikende deeltjes van Vero E6-cellen worden aangetroffen. De beelden zijn gekleurd voor de duidelijkheid. Met dank aan John G. Bernbaum en Jiro Wada, NIH/NIAID/DCR/IRF-Frederick, Fort Detrick, MD, USA.

Fysisch-chemische en fysische eigenschappen

Fysisch-chemische en fysische eigenschappen zijn alleen beschreven voor afzonderlijke ebolavirussen en marburgvirussen en worden beschreven in de respectieve genuspagina’s.

Nucleïnezuur

Filovirus-genomen zijn lineaire niet-gesegmenteerde RNA-moleculen met negatieve polariteit. De genomen variëren van ongeveer 15 kb (thamnovirussen) tot ongeveer 19 kb (cuevavirussen, ebolavirussen, en marburgvirussen) (Negredo et al., 2011, Shi et al., 2018, Feldmann et al., 1992, Sanchez et al., 1993).

Proteïnen

Filovirussen brengen 6 tot 10 eiwitten tot expressie. RNP-complexen zijn samengesteld uit een genomisch RNA-molecuul en verschillende soorten structurele eiwitten, waaronder het grote eiwit (L) (Ortín en Martín-Benito 2015).

Lipiden

De filovirionenvelop is afgeleid van gastcelmembranen en wordt geacht een lipidensamenstelling te hebben die vergelijkbaar is met die van het plasmamembraan van de gastheercel (Bavari et al., 2002). Sommige filovirusproteïnen kunnen geacyleerd zijn (Funke et al., 1995, Ito et al., 2001).

Koolhydraten

Koolhydraat samenstelling is alleen beschreven voor individuele ebolavirussen en marburgvirussen en wordt beschreven in de respectievelijke genus pagina’s.

Genoomorganisatie en replicatie

Filovirus-genomen zijn georganiseerd zoals de meeste mononegavirus-genomen, met de algemene genvolgorde 3′-N-P-M-(G)-L-5′ (alternatieve terminologie voor filovirussen: 3′-NP-VP35-VP40-(GP)-L-5′), maar verschillen in die zin dat ze extra genen bevatten (Figuur 2.Filoviridae) (Negredo et al., 2011, Shi et al., 2018, Feldmann et al., 1992, Sanchez et al., 1993). De extragene sequenties aan het uiterste 3′-eind (leader) en 5′-eind (trailer) van filovirus-genomen zijn geconserveerd, en korte delen van deze eindsequenties zijn complementair. Genen van nietvisfilovirussen worden geflankeerd door geconserveerde plaatsen voor transcriptie-initiatie en -beëindiging (polyadenylering), die gewoonlijk het zeer geconserveerde pentameer 3′-UAAUU-5′ bevatten. Genen kunnen gescheiden worden door niet-geconserveerde intergene sequenties of overlappingen. De meeste genen bezitten relatief lange 3′- en 5′-niet-coderende regio’s (Kuhn et al., 2020, Hume and Mühlberger 2019, Brauburger et al., 2015).

Figuur 2.Filoviridae. Schematische weergave van de filovirus-genoomorganisatie. De genomen zijn op schaal getekend. Met dank aan Jiro Wada, NIH/NIAID/DCR/IRF-Frederick, Fort Detrick, MD, USA.

De replicatiestrategieën van filovirussen (figuur 3.Filoviridae) zijn alleen diepgaand bestudeerd met EBOV en MARV en worden besproken in de respectieve subhoofdstukken.

Figuur 3.Filoviridae. Replicatiecyclus van filovirussen (mogelijk met uitzondering van striavirussen en thamnovirussen). Virionen hechten zich aan aanhechtingsfactoren op het celoppervlak (oranje Y’s) en worden via endocytose in de cel opgenomen (Davey et al., 2017). De filovirion glycoproteïnen (gele clubs) binden aan endosomale NPC intracellulaire cholesterol transporter 1 (NPC1, witte zigzag) en katalyseren de fusie van virale en cellulaire membranen om het filovirus RNP complex (groene helix) vrij te geven (Carette et al., 2011, Côté et al., 2011, Ng et al., 2014). Het polymerasecomplex (bestaande uit VP35 en L ) transcribeert filovirus-mRNA’s, die worden vertaald in filovirus-eiwitten, en repliceert filovirus-genomisch RNA via antigenomische tussenproducten (Brauburger et al., 2015). Genomisch RNA en antigenomisch RNA komen alleen voor als ribonucleoproteïne complexen, die dienen als templates voor replicatie en/of transcriptie. Assemblage van filovirale eiwitten en nakomelingengenomen vindt plaats in het cytoplasma en resulteert in knopvorming en vrijkomen van virionen bij het plasmamembraan (Kolesnikova et al., 2017). Met dank aan Jiro Wada, NIH/NIAID/DCR/IRF-Frederick, Fort Detrick, MD, VS.

Biologie

Filovirussen lijken endemisch te zijn in West-Afrika (BOMV, EBOV, MARV, TAFV), Midden-Afrika (BDBV, EBOV, MARV), Oost-Afrika (BDBV, SUDV, MARV, RAVV), Zuidelijk Afrika (MARV), Oost-Azië (HUJV, MLAV, RESTV, XILV), Zuidoost-Azië (RESTV), en Oost- en Zuid-Europa (LLOV). Natuurlijk besmette gastheren van filovirussen zijn vleermuizen (BOMV, LLOV, MARV, RAVV, waarschijnlijk ook ebolavirussen), waarschijnlijk actinopterygische vissen (HUJV, XILV), en gedomesticeerde varkens (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).

Antigeniciteit

Wegens de afwezigheid van replicerende cuevavirus-, striavirus-, en thamnovirusisolaten zijn er geen pan-filovirusantigeniciteitsstudies gedaan.

Genus afbakeningscriteria

PAirwise Sequence Comparison (PASC) met behulp van coderende-complete filovirus genomen is het primaire instrument voor filovirus genus afbakening. Genomische sequenties van filovirussen van verschillende genera verschillen van elkaar met ≥55% (Bào et al., 2017). Genomische kenmerken, zoals aantal en locatie van genoverlappingen, aantal open leesramen (ORF’s) en/of genen, filovirus-gastheer en geografische distributie, en filovirus-pathogeniciteit voor verschillende organismen worden ook in aanmerking genomen voor genus-toewijzing.

Afleiding van namen

Filoviridae: van Latijn filum, “draad,” verwijzend naar de morfologie van filovirusdeeltjes.

Betrekkingen binnen de familie

Phylogenetische relaties binnen de familie zijn vastgesteld op basis van maximum-likelihood bomen gegenereerd met behulp van coderende-complete of volledige genoomsequenties (Figuur 4.Filoviridae) of door fylogenetische analyse van RdRP-sequenties (Wolf et al, 2018).

Figure 4.Filoviridae. Fylogenetische relaties van filovirussen. De boom met maximale waarschijnlijkheid (met middenwortel), afgeleid door gebruik te maken van volledige of volledige filovirusgenomen voor codering, toont de zes verschillende clades (genera) van de familie. De sequenties werden uitgelijnd met Clustal-Omega versie 1.2.1 (http://www.clustal.org/omega/) en werden handmatig gecureerd in Geneious versie R9 (http://www.geneious.com). Bomen werden afgeleid in FastTree versie 2.1 (Price et al., 2010) met behulp van een General Time Reversible (GTR) model met 20 Gamma-rate categorieën, 5.000 bootstrap replicaten, en uitputtende zoekparameters (-slow) en pseudocounts (-pseudo). Nummers bij knopen op de bomen geven bootstrap-waarden in decimale vorm aan. Boomtakken zijn geschaald naar nucleotide substituties per site. De uiteinden van de takken geven de GenBank-toetredingsnummers aan. Analyse met dank aan Nicholas Di Paola, USAMRIID, Fort Detrick, MD, USA. Deze fylogenetische boom en bijbehorende sequentie-uitlijning zijn te downloaden van de pagina Resources.

Relaties met andere taxa

Filovirussen zijn nauw verwant aan paramyxovirussen (Mononegavirales: Paramyxoviridae), pneumovirussen (Mononegavirales: Pneumoviridae), en sunvirussen (Mononegavirales: Sunviridae) (Wolf et al., 2018).

Gerelateerde, niet-geclassificeerde virussen

Geclassificeerde filovirussen (aanvullende niet-geclassificeerde filovirussen die waarschijnlijke leden zijn van bestaande genera, worden vermeld onder afzonderlijke genusbeschrijvingen).

Virusnamen en virusafkortingen, zijn geen officiële ICTV-benamingen.

Lidtaxa

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