Poliovirus

**Poliovirus**, uzročnik poliomijelitisa (također poznat kao dječija paraliza), je serotip vrste *Enterovirus C*, u porodici *Picornaviridae*.  Postoje tri serotipa poliovirusa: tipovi 1, 2 i 3.

Poliovirus sastoji se od RNK genoma i proteinske kapside. Genom je jednolančana RNK pozitivnog smisla (+ssRNK) dug oko 7500 nukleotida. Virusna čestica je prečnika oko 30 nm, sa ikosaedarnom simetrijom. Zbog svog kratkog genoma i jednostavnog sastava – samo RNK i bez omotača ikosaedarskog proteinskog omotača koji ga inkapsulira, poliovirus se naširoko smatra najjednostavnijim značajnim virusom.

Poliovirus su prvi izolovali Karl Landsteiner i Erwin Popper, 1909. Struktura virusa je prvi put razjašnjena 1958., pomoću difrakcije rendgenskih zraka u  timu na Birkbeck College pod vođstvom Rosalind Franklin, pokazujući da virus dječje paralize ima ikosaedarsku simetriju.

Godine 1981. dva različita tima istraživača objavila su genom poliovirusa: Vincent Racaniello i David Baltimore na *Massachusetts Institute of Technology* (MIT) i  Naomi Kitamura i Eckard Wimmer na *Stony Brook University*.

Trodimenzijsku strukturu poliovirusa odredio je 1985. godine James Hogle u *Scripps Research Institute* koristeći rendgensku kristalografiju.

Poliovirus je jedan od najbolje okarakteriziranih virusa i postao je koristan model sistema za razumijevanje biologije RNK virusa.

## Replikacijski ciklus 
Poliovirus inficira ljudske ćelije vezujući se za receptor sličan imunoglobulinu, CD155 (također poznat kao receptor poliovirusa ili PVR) on the cell surface. Interakcija poliovirusa i CD155 olakšava ireverzibilnu konformacijsku promjenu virusne čestice neophodne za ulazak virusa. Nakon vezivanja za ćelijsku membranu domaćina, smatralo se da se ulazak virusne nukleinske kiseline događa na jedan od dva načina: putem formiranja pore u plazmamebrani kroz koju se zatim RNK „ubrizgan” u citoplazmu ćeliju domaćina ili putem unosa virusa endocitozno  posredovanim receptorom. Recent experimental evidence supports the latter hypothesis and suggests that poliovirus binds to CD155 and is taken up by endocytosis. Immediately after internalization of the particle, the viral RNA is released.

Poliovirus je pozitivnolančani RNK virus. Dakle, genom zatvoren unutar virusne čestice može se koristiti kao iRNK i odmah prevesti u ćeliji domaćina. Prilikom ulaska, virus otima ćelijski translacijski mehanizam, uzrokujući inhibiciju sinteze ćelijskih proteina u korist proizvodnje proteina specifične za virus. Za razliku od iRNK ćelije domaćina, 5'&nbsp;kraj RNK poliovirusa je izuzetno duga—preko 700 nukleotida—i visoko strukturirana. Ovo područje virusnog genoma naziva se interno ulazno mjesto ribosoma (IRES). Ta regija sastoji se od mnogih sekundarnih struktura i tri ili četiri domena. Domen 3 je samosavijući RNK element koji sadrži konzervirane strukturne motive u različitim stabilnim petljama drške koje su povezane s dva četverosmjerna spoja. Kako se IRES sastoji od mnogih domena, ovi se sami sastoje od mnogih petlji koje doprinose modificiranom prevođenju bez 5' krajnjeg poklopca otimanjem ribosoma. Interakcijska petlja domena 3 poznata je kao GNRA tetrapetlja. Ostaci adenozina A180 i A181 u  sekvenci GUAA tetrapetlje formiraju vodikove veze putem nekanonskih interakcija uparivanja baza sa parovima baza receptora C230/G242, odnosno G231/C241. Genske mutacije u ovoj regiji sprečavaju proizvodnju virusnih proteina. The first IRES to be discovered was found in poliovirus RNA.

Informacijska RNK poliovirusa prevodi se kao jedan dugi polipeptid. Ovaj polipeptid se zatim autocijepa internim proteazama u oko 10 pojedinačnih virusnih proteina. Ne dešavaju se svi rascjepi sa istom efikasnošću. Stoga, količine proteina proizvedenih cijepanjem polipeptida variraju: naprimjer, proizvode se manje količine 3Dpol od onih kapsidnih proteina, VP1–4. These individual viral proteins are:
 potreban za replikaciju virusa.
*VP0, koji se dalje cijepa na VP2 i VP4, VP1 i VP3, proteine virusnog kapsida

Nakon translacije, transkripcije i replikacije genoma koji uključuju jedan proces, ostvaruje se sinteza (+) RNK). Da bi se inficirajuća (+)RNK mogla replicirati, moraju biti transkribovane višestruke kopije (–)RNK i zatim korištene kao šabloni za sintezu (+)RNK. Replikativni intermedijari (RI), koji su asocijacija RNK molekula koji se sastoje od šablonske RNK i nekoliko rastućih RNK različite dužine, vide se u oba kompleksa replikacije za (–)RNK i (+)RNK. Za sintezu svakog negativnog i pozitivnog lanca RNK, kao prajmer VPg protein u poliovirusu djeluje RNK-ovisna RNK-polimeraza poliovirusa dodaje dva uracilska nukleotida (UU) VPg proteinu koristeći poli(A) rep na 3′-kraju +ssRNK genoma kao obrazac za sintezu antigenomske RNK negativnog lanca. Da bi se pokrenula ova sinteza – ssRNK, potreban je tirozin-hidroksil VPg. Ali za pokretanje sinteze pozitivnog lanca RNK potrebna je CRE-ovisna VPg uridililacija. To znači da se, kao prajmer, još jednom koristi VPg. ali ovaj put dodaje dva uridin-trifosfata koristeći cis-djelujući element replikacije (CRE) kao šablon. 

CRE poliovirusa identificiran je kao nepostignuta drška sa parom baza i konačna petlja koja se sastoji od 61 nukleotida. CRE se nalazi u enterovirusima. To je visoko konzerviran sekundarni strukturni element RNK i smješten u poliproteinskoj kodirajućoj regiji genoma. Kompleks se može translocirati u 5' regiju genoma koja nema aktivnost kodiranja, udaljenu najmanje 3,7 kb od početne lokacije. Ovaj proces može se odvijati bez negativnog uticaja na aktivnost. CRE kopije ne utiču negativno na replikaciju. Proces uridililacije VPg koji se odvija u CRE zahtijeva prisustvo 3CDpro, protein koji se vezuje za RNK. Povezuje se sa CRE direktno i posebno. Zbog svog prisustva VPg može pravilno vezati CRE i primarna proizvodnja se odvija bez problema.

Neki od molekula (+) RNK koriste se kao šabloni za dalju sintezu (–)RNK, neki funkcionišu kao iRNK, a neki su predodređeni da budu genomi potomačkog viriona.
* Po pet kopija VP0, VP3 i VP1 čiji N-krajevi i VP4 čine unutrašnju površinu kapsida, sastavljaju se u 'pentamer' i 12 pentamera formira prokapsidu. (Spoljna površina kapsida sastoji se od VP1, VP2, VP3; C krajevi VP1 i VP3 koji formiraju usjeke oko svakog vrha; otprilike u to vreme, 60 kopija VP0 se cijepa u VP4 i VP2.)
* Svaka prokapsida dobija kopiju virusnog  genoma, sa VPg i dalje pričvršćenim na 5' kraju.

Potpuno sastavljeni poliovirus lizom napušta granice svoje ćelije domaćina 4 – 6 sati nakon iniciranja infekcije u kultiviranim ćelijama sisara. Mehanizam oslobađanja virusa iz ćelije je nejasan,  To jest, kada su poliovirusi ozračeni UV svjetlom i ostavljeni da se podvrgnu višestrukim infekcijama ćelija domaćina, održivo potomstvo moglo bi se formirati čak i pri dozama UV koje su inaktivirale virus u pojedinačnim infekcijama. Poliovirus može imati genetičke rekombinacije kada su najmanje dva virusna genoma prisutna u istoj ćeliji domaćinu. Kirkegaard i Baltimore predstavili su dokaz da RNK-ovisna RNK- polimeraza (RdRP) katalizira rekombinaciju mehanizmom izbora kopije u kojem se RdRP prebacuje između (+)ssRNK šablona tokom sinteze negativnog lanca . Čini se da je rekombinacija u RNK virusima adaptivni mehanizam za popravku oštećenja genoma.
## Porijeklo i serotipovi
Poliovirus je strukturno sličan ostalim ljudskim enterovirusima (koksakivirusi, ehovirusi i rinovirusi), koji također koriste molekule slične imunoglobulinu za prepoznavanje i ulazak u ćelije domaćina. Distinktna specijacija poliovirusa je vjerovatno nastala kao posljedica promjene specifičnosti ćelijskog receptora unutarćelijske adhezijske molekule-1 (ICAM-1), koju koriste C-klaster Koksaki A virusi, do CD155; što dovodi do promjene u patogenosti i omogućava virusu da inficira nervno tkivo.

Stopa mutacije u virusu je relativno visoka čak i za RNK viruse sa sinonimnom stopom supstitucije od 1,0 x 10−2 supstitucija/lokus/godina i
neeksprimirana stopa zamjene od 3,0 x 10−4 zamjena/lokus/godina. Bazna distribucija unutar genoma nije nasumična, pri čemu je adenozin rjeđi od očekivanog na 5' kraju i viši na 3' kraju. Upotreba kodona nije nasumična, pri čemu se favoriziraju kodoni koji završavaju na adenozinu, a izbjegavaju se oni koji završavaju na citozinu ili guaninu. Upotreba kodona se razlikuje između tri genotipa i čini se da je vođena mutacijom, a ne selekcijom.

Tri serotipa poliovirusa, PV-1, PV-2 i PV-3, svaki ima malo drugačiji kapsidni protein. Kapsidni proteini definiraju specifičnost ćelijskog receptora i antigenost virusa. *PV-1* je najčešći oblik koji se sreće u prirodi, ali su sva tri oblika izuzetno zarazna. iu oktobru 2019. za divlji PV-3, nakon što je posljednji put otkriven 2012. godine.

Specifični sojevi svakog serotipa koriste se za pripremu vakcine protiv poliomijelitisa. Neaktivna poliomijelitisns vakcina priprema se formalinskom inaktivacijom tri divlja, virulentna referentna soja, Mahoney ili Brunenders (PV-1), MEF-1/Lansing (PV-2) i Saukett/Leon (PV-3) ). Oralna polio vakcina sadrži živa oslabljena (oslabljene) sojeve tri serotipa poliovirusa. Prolazni sojevi virusa u epitelnim ćelijama majnunskog bubrega uvode mutacije u virusni IRES i ometaju (ili slabe) sposobnost virusa da inficira nervno tkivo.

## Kloniranje i sinteza
Godine 1981. Racaniello i Baltimore koristili su tehnologiju rekombinantne DNK za stvaranje prvog infektivnog klona životinjskog RNK virusa, poliovirusa. DNK koja kodira RNA genom poliovirusa uvedena je u kultivirane ćelije sisara i proizveden je infektivni poliovirus. Stvaranje infektivnog klona pokrenulo je razumijevanje biologije poliovirusa i postalo je standardna tehnologija koja se koristi za proučavanje mnogih drugih virusa.

Godine 2002, grupa Eckarda Wimmera na *Stony Brook University* uspjela je sintetizirati poliovirus iz njegovog hemijskog koda, proizvodeći prvi sintetski virus na svijetu. Naučnici su prvo pretvorili objavljenu RNK sekvencu poliovirusa, dugu 7.741 bazu, u sekvencu DNK, jer je DNK bilo lakše sintetizirati. Kratki fragmenti ove sekvence dobijeni su poštom i sastavljeni. Kompletan virusni genom je zatim sastavila kompanija Gene synthesis. U sintetizovanu DNK ugrađeno je 19 markera, tako da se može razlikovati od prirodnog poliovirusa. Enzimi su korišteni za pretvaranje DNK nazad u RNK, njeno prirodno stanje. Drugi enzimi su zatim korišteni za prevođenje RNK u polipeptid, proizvodeći funkcionalnu virusnu česticu. Cijeli ovaj mukotrpan proces trajao je dvije godine. Novostvoreni sintetski virus ubrizgan je u PVR transgene miševe, kako bi se utvrdilo da li je sintetska verzija u stanju da izazove bolest. Sintetski virus je bio u stanju da se replicira, inficira i izazove paralizu ili smrt kod miševa. Međutim, sintetska verzija je bila između 1.000 i 10.000 puta slabija od originalnog virusa, vjerovatno zbog jednog od dodanih markera.

## Modifikacija za terapije
Modifikacija poliovirusa, zvana PVSRIPO, testirana je u ranim kliničkim ispitivanjima kao mogući lijek za rak.

## Reference 
## Vanjski linkovi 
*ICTVdb virus classification 2006
*Home of Picornaviruses (latest updates of species, serotypes, & proposed changes) 
* 
*3D macromolecular structures of the Poliovirus archived in the EM Data Bank(EMDB)
* 
* 

Kategorija:Virusi
Kategorija:Enterovirusi
Kategorija:Poliomijelitis
Kategorija:Infraspecijski taksoni virusa