Ви́рус гепати́та де́льта, или ви́рус гепати́та D (), — инфекционный агент, вызывающий гепатит D у человека. Строго говоря, этот небольшой РНК-содержащий инфекционный агент является вирусом-сателлитом, поскольку для его размножения в клетках и развития инфекции необходимо, чтобы клетки были заражены вирусом гепатита B (HBV). HDV использует оболочечные белки вируса гепатита B () для упаковки своего генома.
Вирус гепатита дельта изначально был описан у пациентов с более тяжёлой формой инфекции, вызываемой вирусом гепатита B. Заражение гепатитом D может как происходить вместе с заражением гепатитом B (коинфекция), так и накладываться на хронический гепатит B (суперинфекция). В обоих случаях у пациентов проявляются более тяжёлые симптомы по сравнению с одним только гепатитом B. Среди них намного выше вероятность развития терминальной стадии печёночной недостаточности в результате острой инфекции, быстрого развития цирроза печени, а в случае хронических инфекций — увеличенная вероятность гепатоцеллюлярной карциномы.
Вирус гепатита дельта уникален среди патогенов человека и животных тем, что он имеет ряд общих свойств как с вироидами растений, так и с вироид-подобными сателлитными РНК растений. Этот патоген, передающийся с кровью, размножается в печени и может вызывать острый гепатит как у приматов, так и млекопитающих из числа не-приматов (хотя естественным хозяином вируса является только человек). По всему миру вирусом гепатита дельта заражено более 15 миллионов человек, что делает его важной проблемой современного здравоохранения.
История изучения Первые сообщения о вирусе гепатита дельта появились в середине 1977 года. Его открыл с коллегами, которые изучали группу пациентов, инфицированных вирусом гепатита B и страдавших от особо острой формы гепатита. Он был описан как новый ядерный антиген вируса гепатита B и назван антигеном дельта (δ, HDAg). Последующие эксперименты на шимпанзе показали, что дельта-антиген на самом деле является структурным элементом патогена, для репликации которого был необходим вирус гепатита B. До 1980 года вирус гепатита дельта не считали инфекционным агентом. Однако вскоре после признания вируса гепатита дельта патогеном были разработаны эффективные тесты на него. Помимо этого, был открыт сбор эпидемиологической информации по гепатиту D (он начался с южной Италии). Геном вируса гепатита дельта был клонирован и секвенирован в 1986 году. В 1993 году вирус был зарегистрирован Международным комитетом по таксономии вирусов и помещён в монотипный род Deltavirus.
Эволюция и происхождение
Естественным хозяином HDV является только человек. Данные филогенетических исследований говорят об африканском происхождении вируса гепатита дельта. HDV характеризуется высокой степенью генетической гетерогенности. Считается, что эволюцию HDV обеспечивают 3 основных механизма: мутации, редактирование и рекомбинация. Скорость мутирования составляет, по разным оценкам, от 3 до 3 замен на геном в год. Она зависит от фазы инфекции (наиболее высока в острой фазе), участка генома (высока в неконсервативных участках и низка в консервативных, например, в области рибозима) и возрастает от терапевтического давления. Скорость мутирования HDV выше, чем у большинства РНК-содержащих вирусов. В связи с такой скоростью мутирования предполагается, что HDV циркулирует в пределах одного заражённого организма-хозяина как ряд квазивидов. Установлено, что до 70 % замен может быть обусловлено редактированием. Впервые рекомбинация у HDV была описана в 1999; тогда был сделан вывод, что она происходит в случае заражения вирусами различных генотипов. Рекомбинация происходит по пути гомологичной рекомбинации. Предполагается, что в рекомбинации у HDV принимает участие РНК-полимераза клетки-хозяина.
Первоначально было описано 3 генотипа этого вируса (I—III). Генотип I был выделен в Европе, Северной Америке, Африке и некоторых регионах Азии. Генотип II встречается в Японии, на Тайване, а также в Якутии. Генотип III известен исключительно в Южной Америке (Перу, Колумбия и Венесуэла). Сейчас известно, что существует по меньшей мере 8 генотипов вируса гепатита дельта (HDV-1 — HDV-8). Все они, за исключением HDV-1, приурочены к строго определённым географическим регионам. HDV-2 (ранее известный как HDV-IIa) найден в Японии, на Тайване и в Якутии; HDV-4 (HDV-IIb) — в Японии и на Тайване; HDV-3 — в районе Амазонки; HDV-5, HDV-6, HDV-7 и HDV-8 — в Африке.
В настоящее время распространены две основные теории относительно происхождения вируса гепатита дельта. Согласно им, HDV произошёл от вироидов растений и/или в результате сплайсинга клетки-хозяина. РНК HDV по особенностям структуры и репликации имеет общие черты с каждым из двух семейств вироидов, известных на данный момент (Pospiviroidae и Avsunviroidae). С Pospiviroidae этот вирус объединяет палочковидная структура РНК и репликация в ядре, а с Avsunviroidae — наличие рибозима и симметричная репликация по типу катящегося кольца. Более того, РНК HDV и вироидов растений взаимодействуют с гомологичными клеточными белками, а экспериментальные данные 2012 года (правда, не до конца подтверждённые) показывают, что HDV может реплицироваться и размножаться после внедрения в листья проростков томата, что служит ещё одним подтверждением близости HDV и вироидов. Однако эта гипотеза не даёт ответа на вопрос о происхождении дельта-антигена и связи HDV с HBV.
Вторая теория, которая может дополнять первую, заключается в том, что HDV мог возникнуть из транскриптома клетки-хозяина. Эта точка зрения подтверждается исследованиями, показавшими, что в клетках человека имеется рибозим (в интроне гена CPEB3), по вторичной структуре и биохимическим свойствам схожий с . Впрочем, рибозимы, имеющие структурный элемент псевдоузел, были позднее найдены во всех царствах живых организмов, за исключением архей, а также в вирусах насекомых. Для дельта-антигена также предполагается возникновение из клетки-хозяина. Первоначально возможным белком-предком дельта-антигена считали белок DIPA (). Хотя впоследствии оказалось, что эти белки не гомологичны, DIPA может взаимодействовать с HDAg.
Интегрированная модель предполагает, что HDV мог возникнуть после рекомбинации между вироид-подобным элементом и клеточной пре-мРНК/мРНК.
Строение и геном
Вирус гепатита дельта представляет собой частицу диаметром , покрытую поверхностными антигенами вируса гепатита B (HBsAg), имеющую плотность в градиенте хлорида цезия и характеризующуюся значением коэффициента седиментации, средним между пустыми частицами вируса гепатита B (HBV), состоящими только из HBsAg, и вирионом HBV. Вирион HDV состоит из трёх ключевых компонентов: геномной РНК, связанной с молекулами дельта-антигена (нуклеокапсид), и наружным капсидом, состоящим из . Оболочка HDV содержит липиды и состоит из гликопротеинов HBV трёх видов: малых, или S-HBsAg, средних, или M-HBsAg, и крупных, или L-HBsAg (около 100 копий). У обоих вирусов эти белки служат для проникновения в гепатоциты и выхода из них. Кроме полноценных вирусных частиц, заражённые HDV клетки образуют в большом избытке пустые субвирусные частицы (SVP), которые представлены сферами диаметром и филаментами диаметром .
Роль белков оболочки HBV
Все три формы HBsAg имеют общий C-конец. Около 50 % HBsAg каждого вида подвергаются сайт-специфическому . Кроме S-домена, M-HBsAg содержит N-концевой гидрофильный домен PreS2, а L-HBsAg, кроме PreS2, имеет ещё и домен PreS1. L-HBsAg необходим, хотя и недостаточен, для сборки частиц и HBV, а S-HBsAg необходим для высвобождения частиц из клетки. M-антиген не является необходимым ни для сборки, ни для инфективности. В отличие от HBV, сборка HDV нуждается только лишь в S-HBsAg, однако без L-HBsAg частицы лишены инфективности. Эти различия в необходимых белках объясняются различными доменами связывания с нуклеокапсидом HBV и рибонуклеопротеином HDV на цитозольных петлях белков оболочки. Согласно последним данным, сборка (и инфективность) HDV генотипа HDV-1 не приурочена только к одному генотипу HBV. Она может происходить также в присутствии белков оболочки гепаднавирусов сурка, летучей мыши и шерстистых обезьян.
Вирусные РНК
Вирион HDV содержит кольцевой геном, представленный РНК , причём вторичная структура этой РНК содержит двуцепочечные участки. При размножении вируса в инфицированной клетке можно обнаружить две другие главные вирусные РНК: молекулу, комплементарную геномной (антигеномная РНК, или антигено́м), и мРНК HDV. Размер генома HDV составляет всего лишь 1672—1697 нуклеотидов, что делает его мельчайшим из всех известных вирусов млекопитающих и сближает с вироидами растений. Он имеет высокий GC-состав (60 %), а процент внутримолекулярного спаривания оснований достигает 74 %, что позволяет ему сворачиваться в палочковидную структуру. Такие структуры в условиях in vitro устойчивы к разрезанию ферментом Dicer. Заражённая клетка может содержать около молекул генома HDV, которые распределены между ядром и цитоплазмой, что свидетельствует о высоких темпах репликации. Антигеномная РНК HDV представляет собой промежуточное соединение в цикле репликации, комплементарна геномной РНК (и, следовательно, имеет положительную полярность) и содержит последовательность, кодирующую HDAg. Её количество в 5—22 раза меньше, чем геномной РНК, она встречается исключительно в ядре и потому не упаковывается в вирионы. Белки HDV транслируются со специфической мРНК длиной 800 нуклеотидов, которая транскрибируется ДНК-зависимой РНК-полимеразой II клетки-хозяина и проходит те же этапы созревания (в том числе кэпирование и полиаденилирование), что и клеточные мРНК.
Рибозим
В геномной и антигеномной РНК HDV были найдены небольшие саморазрезающиеся последовательности длиной около 85 нуклеотидов. Эти рибозимы, последовательности которых демонстрируют высокую консервативность среди генотипов HDV, отвечают за разрезание мультимерных молекул РНК, образующихся при репликации. Рибозим HDV имеет уникальные структурные и функциональные характеристики, отличающие его от рибозимов вироидов. Было получено несколько кристаллических структур этих рибозимов, и благодаря им удалось описать механизм разрезания, основанный на псевдоузлах. В условиях in vitro в присутствии ионов двухвалетных металлов рибозим HDV разрезается по специфическому сайту в результате реакции переэтерификации с образованием 5'-OH и 2'-, 3'-циклического монофосфата. Как отмечалось выше, в геномах клеток-хозяев имеются рибозимы, близко напоминающие рибозим HDV.
Дельта-антиген
Часть антигеномных РНК вируса гепатита дельта редактируется в ходе репликации — специфический остаток аденозина (в положении 1014) дезаминируется в инозин. Этот процесс осуществляется клеточным ферментом (ADAR1), действующей на РНК. В ходе последующей репликации модифицированный остаток формирует уотсон-криковскую пару с цитозином, а не с уридином, из-за чего исходный аденозин в положении 1014 заменяется на гуанозин. Специфичность редактирования, вероятнее всего, определяется первичной и вторичной структурами РНК вируса гепатита дельта.
ADAR1 имеет две изоформы — малую (ADAR1-S) и большую (ADAR1-L), которые имеют одинаковый C-конец. Более широко представлена ADAR1-S, она экспрессируется постоянно и локализована в ядре, в то время как ADAR1-L встречается в основном в цитоплазме и её экспрессия стимулируется интерфероном. Было установлено, что ADAR1-L очень эффективна в редактировании транскриптов в цитоплазме, однако позднее было показано, что редактирование РНК HDV происходит в ядре, а не в цитоплазме, и опосредуется ADAR1-S, которая там локализуется. Впрочем, исследования 2004 и 2006 годов показали, что усиленное редактирование РНК HDV после обработки интерфероном может быть связано с ADAR1-L, а не ADAR1-S.