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 och Victoria Wahl

Korresponderande författare: Jens H. Kuhn ([email protected])
Redigerad av: Stuart G. Siddell och Peter J. Walker
Publicerat: Mars 2019, uppdaterad oktober 2020
PDF: ICTV_Filoviridae.pdf

Sammanfattning

Medlemmar av familjen Filoviridae producerar olika formade, ofta filamentösa, höljda virioner som innehåller linjära negativ-sens icke-segmenterade RNA-genom på 15-19 kb (tabell 1.Filoviridae). Familjen omfattar sex släkten. Flera filovirus (t.ex. ebolavirus, Marburgvirus) är patogena för människor och mycket virulenta. Fladdermöss är naturliga värdar för vissa filovirus (t.ex. Marburgvirus, Ravnvirus), medan andra infekterar fiskar (t.ex. Huángjiāo-virus, Xīlǎng-virus).

Tabell 1.Filoviridae. Egenskaper hos medlemmar i familjen Filoviridae

Virus som hänförs till de sex släktena bildar en monofyletisk klad baserat på fylogenetisk analys av RNA-directed RNA polymerase (RdRP) sekvenser (Wolf et al., 2018). Genomer av virus från alla sex släkten har en liknande genomisk arkitektur.

Däggdjursvärdar

Genus Cuevavirus. Detta släkte omfattar en art för ett virus (Lloviu-virus ), som upptäcktes i döda miniopteridfladdermöss (troligen tillfälliga värdar). Cuevavirus har endast rapporterats från Europa. Cuevavirus utmärker sig för genomer som uttrycker det ribonukleoprotein (RNP) komplexassocierade proteinet (VP24) och det stora proteinet (L) från ett bicistroniskt mRNA snarare än från enskilda transkript (dianlovirus, ebolavirus, marburgvirus) (Negredo et al., 2011).

Släktet Dianlovirus. Detta släkte omfattar en art för ett virus (Měnglà virus ), upptäckt hos pteropodidfladdermöss. Dianlovirus har endast rapporterats från Kina. Organisationen av dianlovirusgenom påminner mycket om marburgvirusgenom, men de innehåller fyra snarare än bara en genöverlappning (Yang et al., 2019).

Genus Ebolavirus. Detta släkte omfattar sex arter för sex virus. Ett av dessa virus, Bombali-virus (BOMV), har upptäckts hos molossidfladdermöss (Goldstein et al., 2018). Ytterligare två virus, ebolavirus (EBOV) och Restonvirus (RESTV), misstänks finnas hos fladdermöss som naturliga värdar. Fem ebolavirus (Bundibugyo-virus , EBOV, RESTV, Sudanvirus och Taï Forest-virus ) är patogena för icke-mänskliga primater. BDBV, EBOV och SUDV är mycket dödliga humanpatogener. Enligt rapporter har TAFV endast orsakat ett enda fall av allvarlig men icke-dödlig sjukdom hos människor, och RESTV har, såvitt känt, endast orsakat en oklar infektion hos människor. RESTV har också påträffats hos tamsvin. RESTV verkar vara endemisk i sydöstra Asien; alla andra ebolavirus cirkulerar i Afrika (Kuhn et al., 2020). Ebolavirus utmärker sig genom att uttrycka tre olika proteiner från sina glykoprotein (GP)-gener, en strategi som de delar med cuevavirus (Negredo et al., 2011, Sanchez et al., 1996, Volchkov et al., 1995).

Genus Marburgvirus. Detta släkte omfattar en art för två virus som finns hos pteropodidfladdermöss. Båda virusen (Marburgvirus och Ravnvirus ) är mycket dödliga humanpatogener som är endemiska i Afrika (Kuhn et al., 2020).

Piscine Host

Genus Striavirus. Detta släkte omfattar en art för ett virus (Xīlǎng virus ), som upptäcktes i fångade grodfiskar (familjen Antennariidae) från Östkinesiska havet. Striavirus är anmärkningsvärda för genomer som innehåller nio genöverlappningar, kodar för minst tre proteiner utan uppenbara homologer i andra filovirus-släkten och kodar inte för VP24 (Shi et al., 2018, Hume och Mühlberger 2019).

Släktet Thamnovirus. Detta släkte omfattar en art för ett virus (Huángjiāo-virus ), som upptäcktes i fångade filéfiskar (familjen Monacanthidae) från Östkinesiska havet. Thamnovirus utmärker sig för genomer som kodar för minst ett protein utan uppenbara homologer i andra filovirus-släkten och som inte kodar för matrixprotein (VP40) eller VP24 (Shi et al., 2018, Hume och Mühlberger 2019).

Virion

Morfologi

Virionens morfologi (figur 1.Filoviridae) har endast studerats för ebolavirus och marburgvirus och beskrivs på respektive genussida.

Figur 1.Filoviridae. A) Skanningselektronmikroskopisk bild av Marburgviruspartiklar (röda) som knoppar av från en infekterad grivet (Chlorocebus aethiops (Linnaeus, 1758)). Vero E6-cell. B) Transmissionselektronmikroskopisk bild av Marburgviruspartiklar (röda) som hittats både som extracellulära partiklar och som knoppande partiklar från Vero E6-celler. Bilderna är färgade för tydlighetens skull. Med tillstånd av John G. Bernbaum och Jiro Wada, NIH/NIAID/DCR/IRF-Frederick, Fort Detrick, MD, USA.

Fysikalisk-kemiska och fysikaliska egenskaper

Fysikalisk-kemiska och fysikaliska egenskaper har endast beskrivits för enskilda ebolavirus och marburgvirus och beskrivs på respektive genussida.

Nukleinsyra

Filovirusgenom är linjära icke-segmenterade RNA-molekyler med negativ polaritet. Genomerna varierar från cirka 15 kb (thamnovirus) till cirka 19 kb (cuevavirus, ebolavirus och marburgvirus) (Negredo et al., 2011, Shi et al., 2018, Feldmann et al., 1992, Sanchez et al., 1993).

Proteiner

Filovirus uttrycker 6 till 10 proteiner. RNP-komplexen består av en genomisk RNA-molekyl och flera typer av strukturella proteiner, varav ett är det stora proteinet (L) (Ortín och Martín-Benito 2015).

Lipider

Filovirusets hölje härstammar från värdcellens membran och anses ha en lipidsammansättning som liknar värdcellens plasmamembran (Bavari et al., 2002). Vissa filovirusproteiner kan vara acylerade (Funke et al., 1995, Ito et al., 2001).

Kolhydrater

Kolhydratsammansättningen har endast beskrivits för enskilda ebolavirus och marburgvirus och beskrivs på respektive genussida.

Genomorganisation och replikation

Filovirusgenom är organiserade som de flesta mononegavirusgenom, med den allmänna genordningen 3′-N-P-M-(G)-L-5′ (alternativ terminologi för filovirus: 3′-NP-VP35-VP40-(GP)-L-5′), men skiljer sig åt genom att de innehåller ytterligare gener (figur 2.Filoviridae) (Negredo et al., 2011, Shi et al., 2018, Feldmann et al., 1992, Sanchez et al., 1993). De extragena sekvenserna i den yttersta 3′-änden (leader) och 5′-änden (trailer) av filovirusgenom är bevarade, och korta delar av dessa ändsekvenser är komplementära. Gener från andra filovirus än fiskar är flankerade av konserverade transkriptionsinitierings- och transkriptionstermineringsställen (polyadenyleringsställen) som vanligtvis innehåller den mycket konserverade pentamern 3′-UAAUUU-5′. Generna kan vara åtskilda av icke-konserverade intergeniska sekvenser eller överlappningar. De flesta gener har relativt långa 3′- och 5′-nonkodande regioner (Kuhn et al., 2020, Hume och Mühlberger 2019, Brauburger et al., 2015).

Figur 2.Filoviridae. Schematisk representation av filovirusets genomorganisation. Genomerna är ritade i skala. Tack vare Jiro Wada, NIH/NIAID/DCR/IRF-Frederick, Fort Detrick, MD, USA.

Filovirusens replikationsstrategier (figur 3.Filoviridae) har endast studerats på djupet med hjälp av EBOV och MARV och diskuteras i respektive underkapitel.

Figur 3.Filoviridae. Replikationscykel för filovirus (eventuellt med undantag för striavirus och thamnovirus). Virusen fäster vid fästfaktorer på cellytan (orange Ys) och tas in i cellen via endocytos (Davey et al., 2017). Filovirions glykoproteiner (gula klubbor) binder till den endosomala NPC intracellulära kolesteroltransportören 1 (NPC1, vit sicksack) och katalyserar fusionen av virus- och cellmembranen för att frigöra filovirus RNP-komplexet (grön spiral) (Carette et al., 2011, Côté et al., 2011, Ng et al., 2014). Polymeraskomplexet (bestående av VP35 och L ) transkriberar filovirus mRNA, som översätts till filovirusproteiner, och replikerar filovirus genomiskt RNA via antigenomiska intermediärer (Brauburger et al., 2015). Genomiskt RNA och antigenomiskt RNA förekommer endast som ribonukleoproteinkomplex, som tjänar som mallar för replikation och/eller transkription. Samling av filovirala proteiner och progenygenom sker i cytoplasman och resulterar i knoppning och frisättning av virioner vid plasmamembranet (Kolesnikova et al., 2017). Med tillstånd av Jiro Wada, NIH/NIAID/DCR/IRF-Frederick, Fort Detrick, MD, USA.

Biologi

Filovirus verkar vara endemiska i västra Afrika (BOMV, EBOV, MARV, TAFV), mellersta Afrika (BDBV, EBOV, MARV), östra Afrika (BDBV, SUDV, MARV, RAVV), södra Afrika (MARV), östra Asien (HUJV, MLAV, RESTV, XILV), sydöstra Asien (RESTV) samt östra och södra Europa (LLOV). Naturligt infekterade värdar för filovirus är fladdermöss (BOMV, LLOV, MARV, RAVV, sannolikt även ebolavirus), sannolikt aktinopterygiska fiskar (HUJV, XILV) och tamsvin (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).

Antigenicitet

På grund av avsaknaden av replikerande cuevavirus-, striavirus- och thamnovirusisolat har det inte gjorts några studier av antigenicitet av pan-filovirus.

Kriterier för avgränsning av släkten

PAirwise Sequence Comparison (PASC) med hjälp av kodningskompletta filovirusgenom är det främsta verktyget för avgränsning av filovirusgenus. Genomsekvenser av filovirus av olika släkten skiljer sig från varandra med ≥55 % (Bào et al., 2017). Genomiska egenskaper, såsom antal och placering av genöverlappningar, antal öppna läsramar (ORF) och/eller gener, filovirusvärd och geografisk spridning samt filovirusets patogenicitet för olika organismer beaktas också vid genusindelningen.

Avledning av namn

Filoviridae: från latinets filum, ”tråd”, vilket hänvisar till filoviruspartiklarnas morfologi.

Samband inom familjen

Fylogenetiska samband inom familjen har fastställts utifrån maximum-likelihood-träd som genererats med hjälp av kodningskompletta eller kompletta genomsekvenser (figur 4.Filoviridae) eller genom fylogenetisk analys av RdRP-sekvenser (Wolf et al, 2018).

Figure 4.Filoviridae. Filovirusens fylogenetiska relationer. Maximum-likelihood-trädet (mittpunktsrotad) som härletts genom att använda kodningskompletta eller kompletta filovirusgenom visar de sex distinkta kladerna (släkten) i familjen. Sekvenserna anpassades med Clustal-Omega version 1.2.1 (http://www.clustal.org/omega/) och kurerades manuellt i Geneious version R9 (http://www.geneious.com). Träden härleddes i FastTree version 2.1 (Price et al., 2010) med hjälp av en GTR-modell (General Time Reversible) med 20 Gamma-rate-kategorier, 5 000 bootstrapreplikat och uttömmande sökparametrar (-slow) och pseudoantal (-pseudo). Siffror nära noderna i träden anger bootstrapvärden i decimalform. Trädens grenar är skalade till nukleotisubstitutioner per plats. Grenarnas spetsar anger GenBank-anslutningsnummer.Analyser med artighet av Nicholas Di Paola, USAMRIID, Fort Detrick, MD, USA. Detta fylogenetiska träd och motsvarande sekvensanpassning kan laddas ner från sidan Resurser.

Samband med andra taxa

Filovirus är nära besläktade med paramyxovirus (Mononegavirales: Paramyxoviridae), pneumovirus (Mononegavirales: Pneumoviridae) och sunviruses (Mononegavirales: Sunviridae) (Wolf et al, 2018).

Relaterade, oklassificerade virus

Oklassificerade filovirus (ytterligare oklassificerade filovirus som är sannolika medlemmar av befintliga släkten anges under enskilda släktbeskrivningar).

Virusnamn och virusförkortningar är inte officiella ICTV-beteckningar.

Medlemstaxa

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

.