Sindbis viirus

Struktuur

Sindbis viiruse virioni ehitus on lihtne. Struktuursed teadmised viirusest põhinevad küroelektron mikroskoobi ja röntgenkristallograafilistel analüüsidel. Virion koosneb ikosaeedrilisest nukleokapsiidist, mis on ümbritsetud lipiidse ümbrisega. Ümbris koosneb kahest viiruslikust glükoproteiinist, E1st ja E2st. E2 vastutab peamiselt viiruse infektsiooni alguses rakulistele retseptoritele seostumise eest. Nukleokapsiid koosneb üheahelalisest, positiivselt laetud RNA genoomist ja kapsiidi valkude koopiatest. Viimased virioni rekonstruktsioonid näitavad selgelt, et virionil on T=4 struktuur. RNA genoomi pikkus on 11 703 nukleotiidi. 5` otsas on ''cap'' struktuur ja 3`otsas on polü(A) saba. Genoom on jaotatud kaheks peamiseks regiooniks: mittestruktuurseid valke( nsP1, nsP2, nsP3, nsP4) kodeeriv osa ja struktuurseid valke (E3, E2, 6K, E1 ja kapsiidi valk) kodeeriv osa. Mitte struktuursed valgud transleeritakse RNA 5`terminaalse osa kahelt kolmandikult ja struktuursed valgud ühelt kolmandikult.

Viiruse valgud

Sindbis viirus kodeerib struktuurseid ja mittestruktuurseid valke. Struktuursed valgud kuuluvad virioni koostisse, kuid mittestruktuursed ei kuulu.

Mittestruktuursed valgud

Mittestruktuursete valkude hulka kuuluvad nsP1, nsP2, nsP3 ja nsP4. Neid seostatakse viiruse replikatsiooni kompleksiga. Seega osalevad mittestruktuursed valgud viiruse RNA replikatsioonil. 
Mittestruktuurseid valke transleeritakse genoomselt RNA-lt ja neid toodetakse kahest prekursor polüproteiinist, P123st ja P1234st. Polüproteiin P123 sisaldab nsp1, nsP2 ja nsP3 järjestusi. P123 toodetakse, kui translatsioon termineerub mitte struktuurse avatud lugemisraami opaal koodonis, nsP3 ja nsP4 vahel. Need polüproteiinid lõhutakse valmis produktideks. Seda viib läbi nsP2s kodeeritud proteaas. NsP2 N-terminaalne domeen sisaldab nukleosiid trifosfaati siduvat helikaasi motiivi. Nukleosiid trifosfaatide hulka kuuluvad ATP ja GTP.
NsP1 on initsiatsiooni faktor RNA negatiivse ahela sünteesil ja omab metüültransferaasi aktiivsust. Metüültransferaasi toodetakse viirusega nakatunud rakus. See on vastutav cap struktuuri metüleerimise eest. Cap struktuur asub eukarüootsete rakkude mRNA 5´ otsas. See sisaldab guanosiin nukleotiidi, mis on ühendatud mRNA külge trifosfaatide kaudu. Metüültransferaas metüleerib guanosiini. Nüüd on võimalik siduda saadud produkt kovalentselt nsP1ga. Lisaks on cap struktuur vajalik selleks, et takistada 5´ otsa lagundamist eksonukleaaside poolt. NsP3 on kindlasti vajalik RNA sünteesi jaoks,kuid täpne funktsioon pole veel teada, sest puuduvad spetsiifilised ensümaatilised aktiivsused. 
Nsp3-l on kaks selget domeeni, N-terminaalne ja C-terminaalne. Neil kahel domeenil on erinevaid rollid viiruse replikatsioonis. NsP3 C terminaalne regioon kodeerib seriine ja treoniine, mida saab fosforüüleerida viiruses. Vähenenud fosforülatsiooni tõttu toodetakse viiruses vähem negatiivse ahelaga RNA-d.
NsP4 on viiruse RNA-st sõltuv RNA-polümeraas. Üksinda nsP4 ei replitseeri RNA-d. Arvatakse, et nsP4 sünteesib nii positiivse kui ka negatiivse agelaga RNA-d. N-terminaalne regioon on vähe konserveerunud. N-terminaalselt lühendatud sindbis viiruse nsP4 kannab adenüültransferaasi aktiivsust, mis võib olla seotud 3´otsas asuva polü(A) saba struktuuri sälitamisega.

Struktuursed valgud

Alfaviiruste struktuursed valgud transleeritakse subgenoomse RNA 26S subühikult. Seda töödeldakse postranslatsiooniliselt ja kontranlatsiooniliselt ning tulemuseks saadakse viis individuaalset valku E3, E2, 6K, E1 ja kapsiidi valk. 
Kapsiidi valk on polüproteiinis N-terminaalne ja sellel on seriini proteaasi aktiivsus, mis osaleb iseenda autokatalüütilisel lõikamisel. Selle tulemusel vabastab kapsiidi valk iseennast vastsest polüpeptiidi ahelast. Järgnevalt kapsiidi valk seostub lühiajaliselt ribosoomidega ja mõnigate minutite jooksul valk seondub viiruse RNA-le ja paneb kiiresti kokku viiruse partiklid. Valgu seondumine viiruse RNA-le on oluline nukleokapsiidi moodustumise ja RNA sünteesi stimulatsiooni jaoks. Viimaks nukleokapsiid seostub E2 tsütoplasmaatilise domeeniga raku membraanil. See viib küpsete virionide moodustumisele. 
E1 ja E2 on glükoproteiinid, mis pannakse kokku heterodimeerideks ning mida glükosüleeritakse ja transporditakse plasmamembraanile. E2 ja E1 stabiilne heterodimeer säilib puutumatuna pärast viiruse dissotatsiooni ja kolm E1-E2 heterodimeeri interakteeruvad viiruse pinnal olevate piikidega. E1 ja E2 on kovalentselt kinnitatud palmiithapetega. See on ainulaadne sindbis viirusele ja SF viirusele alfaviiruste hulgas. Pärast viiruse membraani ühinemist raku membraaniga E1-E2 heterodimeer laguneb, et tõsta E2 monomeeride ja E1 homotrimeeride hulka. Piikides kolm heterodimeeri keerduvad ümber üksteise ning seejärel eralduvad. E2 on vastutav viiruse kinnitumise eest sihtmärkrakule raku retseptorile seondumise abil.
P62 on prekursor, mis lõigatakse E2ks ja E3ks. P62 protesessitakse viimases etapis aravatavasti selleks, et ära hoida E1 liitumise aktivatsiooni enne lõpliku eksporti raku pinnale. P62-l on kaks membraani toestavat domeeni. Esimene domeen on ankur domeen glükoproteiini jaoks. Teine domeen sisaldab järjestust, mis on vajalik kapsiidi valgu spetsiifiliseks ära tundmiseks.
6K on membraani valk, mis on seotud viiruse glükoproteiini töötlemisega, raku permeabilisiatsiooniga ja viiruse partiklite moodustumisega. 6K on väike hüdrofoobne peptiid, mis aheldab E1 ja E2 ja mille C terminaalne domeen käitub kui signaaljärjestus E1 ümberpaiknemisel. 6K on samuti ühendatud palmiit hapetega. Lisaks mõjutab lipiidide selektsioone, mis interakteeruvad glükolipiidide transmembraansete domeenidega. See omakorda mõjutab kaksikkihi derformeeritavust.
E1 on viiruslik membraani liitumis valk. Liitumise aktiivsus on inaktiivne nii kaua kui E1 on seotud E2ga. Pärast viiruse kinnitumist sihtmärk rakule ja endotsütoosi toimub E2-E1 heterodimeeri lagunemine ja E1 vabaneb. Nüüd on E1 aktiivne ja soodustab viirusliku nukleokapsiidi vabanemist tsütoplasmas pärast endosoomide ja viiruse membraani liitumist. Efektiivne liitumine nõuab kolesterooli ja sfingolipiidide olemasolu sihtmärk rakus.

Replikatsioon

Alfaviiruste replikatsioon on mitmeastmeline ja asümmeetriline protsess. Replikatsiooni reguleerivad RNA elemendid ja juuksenõela struktuurid. Valdav osa RNA replikatsioonist on sõltuv mittestruktuursetest valkudest. RNA elemendid sisaldavad 19 nukleotiidilise konserveerunud järjestuse elemente (CSE). Need konserveerunud järjestuse elemendid(CSE) funktsioneerivad promooterina, mis on vajalik negatiivse ahela replikatsiooni alustamiseks. Replikatsiooni alustamiseks on vajalik RNA genoomi 5´ ja 3´ otste seondumine.
Toimub kaheetapiline protsess. Esialgu kasutatakse viiruse genoomsest RNA-d negatiivse ahlela vaheprodukti sünteesi alusena. NsP4 ja P123 koos produtseerivad genoomse RNA negatiivse ahela koopia. Järgnevalt negatiivse ahela vaheprodukt funktsioneerib positiivse ahela ja subgenoomse RNA produktsiooni alusena. Edaspidi sünteesitakse vaid positiivse ahelaga RNA-d, mis sisaldab nii genoomset kui ka subgenoomset RNA-d.
Peremeesraku valgud on ka olulised RNA replikatsioonil. On leitud, et nsP2, nsP3 ja nsP4 seonduvad peremeesraku valkudega. NsP4ga on ühenduses valgu arginiini metüültransferaas, adeniini nukleotiidi translokaator ja kuuma šoki valk 90.  Struktuursed valgud on samuti vajalikud replikatsioonil. On teada, et kapsiidi valk seondub spetsiifiliselt viiruse RNA-ga. See võib soodustada RNA replikatsiooni.

Haiguslikud sümptomid ja ravi

Sindbis viirus nakatab inimesi, sääski ja linde. Pole ühtegi tõendit selle kohta, et viirus oleks nakatanud teisi selgroogsed organisme peale inimeste. See kuulub arboviiruste hulka. See tähendab, et viirust kantakse üle lülijalgsetega, sindbis viiruse puhul sääskedega. Tegemist on kõige laiemalt leviva arboviirusega.
Inimestel on sageli ise mööduv ja märkamatu. Infektsioon algab palaviku, kõhu- ja peavaluga. Akuutse faasi jooksul on tüüpilised sümptomid artriit, sügelev lööve, väsimus, kõrge palavik, lihas- ja peavalu. Lööve on jaotunud üle keha ja jalgade. Tekivad villid survestatud keha osadel nagu jalataldadel ja peopesadel. Osadel inimestel võib tekkida viiruse krooniline kulg. Artriit tekib käte, jalgade ja küünarnukkide liigestes. Sindbis viiruse kliinilist olemust kutsutakse Rootsis Ockelbo haiguseks, Soomes Pogosta haiguseks ja Venemaal Karelian palavikuks.
Esimesena kirjeldati sindbis viiruse sümptomeid Ugandas, 1961. aastal. Sel ajal polnud veel ühtegi sindbis viiruse infektsiooni juhtumit Euroopas, Aafrikas, Aasias ja Austraalias. Euroopas isoleeriti esimesena Sindbis viirust rekordiliselt Itaalias 1975. aastal.
Sindbis viiruse diagnoosimiseks kasutatakse IgM antikehade analüüsi. IgM antikehad on leitavad esimese kaheksa päeva jooksul alates haigestumisest. Spetsiifilist ravimit pole, kuid on leitud aineid, mis inhibeerivad viiruse infektsiooni. Klorokiin avastati esimesena neist. Väikesed RNA molekulid takistavad viiruse replikatsiooni. NsP1 on väga hea sihtmärk antiviiruslikule teraapiale. Samuti on nsP3 valk hea sihtmärk viiruse vastastele ühenditele.