1. Molecular Genetic Analysis of Orf Virus: A Poxvirus That Has Adapted To Skin

Kulit adalah organ terbesar dari mamalia dan memberikan perlindungan penting dari

infeksi. Sekitar sembilan puluh persen dari sel-sel dalam epidermis adalah keratinosit yang

berfungsi untuk melindungi kulit. Ekspresi berbagai reseptor dan molekul sensorik

memungkinkan sel-sel ini untuk merespon dengan cepat terhadap infeksi dengan memproduksi

sitokin proinflamasi dan interferon ( IFN ) yang sangat penting selama respon imun bawaan awal

dan memainkan peran penting dalam memulai adaptif respon imun

Virus orf (ORFV) adalah spesies jenis dari genus Parapoxvirus dan menginduksi lesi

kulit berjerawat terutama pada domba dan kambing dan menular kepada manusia. ORFV

menginfeksi keratinosit dan sel-sel epitel pada mukosa mulut. Sejumlah gen virus bertindak

dalam sel yang terinfeksi untuk menghambat respon imun sel inang. Faktor anti-apoptosis,

seperti Bcl-2 yang berfungsi mematikan sel inang yang berfungsi untuk mencegah replikasi

virus. Tiga gen telah menemukan bahwa memodulasi jalur sinyal NF-kB. Sebuah interleukin-10

(IL-10) seperti sitokin yang menekan produksi sitokin proinflamasi dari sel dan mungkin

memiliki peran dalam mempengaruhi perkembangan respon adaptif. Sebuah kemokin mengikat

protein (CBP) yang mengganggu gradien kemokin sehingga menghalangi perekrutan sel imun

pada jaringan yang terinfeksi dari dermis dan darah dan berpotensi menghambat pergerakan sel

antigen menyajikan ke dekat organ limfoid perifer di mana mereka memulai respon imun adaptif.

Sebuah granulosit-macrophage colony-stimulating factor dan interleukin-2 protein yang

mengikat (GIF) diyakini memiliki peran dalam menghalangi aktivasi sel kekebalan dan

pertumbuhan. Selain ORFV mengkodekan faktor pertumbuhan endotel vaskular (VEGF) yang

menginduksi pertumbuhan pembuluh darah (angiogenesis) pada lokasi lesi. Suplai darah yang

ditingkatkan memastikan aliran nutrisi dan oksigen ke sel-sel di permukaan kulit. Faktor

selanjutnya yang memiliki kesamaan dengan sebuah anafase mempromosikan protein kompleks

diyakini memanipulasi siklus sel pada sel yang terinfeksi sehingga dapat meningkatkan kolam

nukleotida untuk replikasi DNA virus dan meningkatkan kelimpahan enzim metabolik untuk

sintesis DNA virus. Analisis filogenetik menunjukkan bahwa kedua virus IL-10 dan VEGF gen

telah "ditangkap" akhir dari tuan rumah mereka selama evolusi parapoxviruses karena mereka

tidak ditemukan dalam genera poxvirus lain dan menunjukkan kesamaan yang luar biasa dengan

rekan-rekan selular mereka. Ini juga mungkin bahwa anafase mempromosikan gen subunit -

seperti kompleks dan gen faktor anti - apoptosis telah ditangkap dari tuan rumah mereka karena

gen ini mengkode protein yang mengandung unsur struktural protein mamalia . Gen seperti CBP

dan GIF tampaknya telah berevolusi dari gen leluhur poxvirus umum sedangkan NF - kB

inhibitor jalur sinyal tidak memiliki homologi dikenal inhibitor NF - kB lainnya dari genera

poxvirus lainnya . Masih tetap sejumlah gen di ORFV yang fungsi tidak diketahui dan unik

untuk genus Parapoxvirus . Dalam ulasan ini kami memeriksa struktur genetik ORFV dan

mendiskusikan hubungan evolusioner dengan poxvirus lainnya . Kami meneliti gen yang unik

untuk genus ini yang memungkinkan untuk memanipulasi metabolisme dan pertumbuhan

keratinosit dan menumbangkan pertahanan tuan rumah sehingga untuk membangun infeksi pada

lingkungan yang tidak bersahabat dari kulit .

2. Orf Virus

Virus orf (ORFV) adalah spesies prototipe dari Parapoxvirus genus dari keluarga Poxviridae

yang mencakup Pseudocowpox (PCPV), Bovine stomatitis papular virus (BPSV), dan

Parapoxviruses rusa merah di Selandia Baru (PVNZ). Beberapa parapoxviruses adalah patogen

zoonosis termasuk ORFV, BPSV dan PCPV.. Virion dari parapoxviruses memiliki karakteristik

bulat telur. Dibandingkan dengan anggota lain dari keluarga poxvirus, parapoxviruses memiliki

genom yang relatif kecil dengan kandungan G + C menunjukkan perbedaan yang signifikan dari

genera lain dari keluarga ini [4,5].

Host alami dari ORFV domba dan kambing [6], namun infeksi kadang-kadang

dilaporkan pada unta [7], Jepang serow [8,9] dan kucing [10,11]. Virus ini hadir pada domba dan

kambing negara produsen di seluruh dunia. Dalam host alami penyakit yang disebabkan oleh

ORFV umumnya dikenal sebagai dermatitis menular pustular, mulut berkeropeng, mulut sakit

atau orf [3]. Pada manusia lesi tetap terlokalisasi dan infeksi pada tangan relatif umum pada

orang yang bekerja di kontak dekat dengan binatang di industri domba. Pada individu terganggu

kekebalan tubuh, lesi seperti tumor yang sangat vascularised besar kulit telah dilaporkan [12,13].

ORFV biasanya menginfeksi tuan rumah melalui istirahat dan lecet pada kulit dan ulangan dalam

regenerasi keratinosit [14]. Tidak ada bukti dari penyebaran sistemik virus [6]. Lesi ORFV

biasanya jinak, namun komplikasi yang lebih serius dapat terjadi dari infeksi sekunder dalam

alam semesta alam mereka oleh bakteri atau jamur. Pada domba dan kambing penyakit ini

ditandai dengan peradangan lesi pustular proliferatif yang mempengaruhi kulit, bibir moncong

hidung dan mukosa mulut (Gambar 1A, B) [15]. Infeksi pada rongga bukal domba dengan hasil

ORFV dalam stomatitis papulo-erosif yang mempengaruhi gusi, langit-langit dan lidah [16]. Lesi

ORFV berkembang melalui tahapan makula, papula, vesikel, pustula kudis dan resolusi [3]. Lesi

jinak menyelesaikan di sekitar 6-8 minggu.

Fitur histopatologi kulit yang terinfeksi ditandai dengan vaskularisasi dan

pembengkakan pada keratinosit dalam stratum spinosum , regenerasi reticular dan ditandai

epidermal proliferasi ( Gambar 1C , D ) [ 14,17,18,19 ] . Proliferasi epidermal menyebabkan

nyata memanjang pasak rete . Neutrofil bermigrasi ke wilayah reticular regenerasi sehingga

menimbulkan mikroabses yang pecah di permukaan . The histopatologi dari dermis yang

mendasari termasuk edema , ditandai dilatasi kapiler dan infiltrasi sel-sel inflamasi .

Pertumbuhan papillomatous sering berkembang pada infeksi ORFV alami [ 20 ] .

4. Orf Virus Genome

The ORFV genom adalah yang terkecil dalam subfamili Chordopoxvirus dengan ukuran 138 kbp

[32,33]. Berbeda dengan kebanyakan poxvirus lainnya, genom adalah G + C yang kaya dengan

kandungan GC keseluruhan 66% [4]. Restriksi endonuklease pembelahan analisis ORFV, BPSV

dan genom PCPV menunjukkan variabilitas ditandai, meskipun hibridisasi DNA / DNA

mengungkapkan antarspesies yang kuat homologi antara daerah di inti pusat. Ada kurangnya

lintas hibridisasi antara fragmen terminal menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam

parapoxviruses di kawasan ini [34,35]. Studi genetik dari parapoxviruses dimulai pada akhir

1980-an dan awal 1990-an dengan kloning fragmen restriksi endonuklease genom strain ORFV

NZ2 [36,37] dan urutan daerah tertentu [38,39,40,41,42,43,44 ]. Studi ini mengungkapkan

kesamaan yang luar biasa dalam struktur genetik antara ORFV dan virus vaccinia (VACV)

menunjukkan bahwa mereka pada dasarnya co-linear dalam wilayah pusat genom mereka [45].

Selain ORFV urutan promotor transkripsi erat cocok VACV dan polimerase RNA VACV

ditunjukkan untuk mengenali promotor ORFV gen [39,42,45]. Mesin transkripsi mereka juga

ditemukan sangat kekal di mana berhenti transkripsi urutan, T5NT, terletak di ujung ORFV gen

awal [39,43]. Urutan promotor akhir gen juga dilestarikan [45].

Urutan genom lengkap untuk tiga strain ORFV dan satu BPSV ketegangan diterbitkan

pada tahun 2004 dan 2006 [32,33]. Urutan genom lengkap dari PCPV diterbitkan pada 2010-11

[46,47]. Analisis ini mengungkapkan bahwa ORFV isolat dari seorang anak di Texas (OV-SA00)

dan domba di Iowa (IA82) masing-masing dikodekan 130 gen yang diduga [32] sementara

bioinformatika analisis domba mengisolasi dari Selandia Baru (strain NZ2) menunjukkan bahwa

ada mungkin tambahan dua gen yang diduga (ORFs 112,5 dan 107,5) di semua tiga isolat [33].

Urutan lengkap genom ORFV dikonfirmasi prediksi penelitian sebelumnya yang ORFV berbagi

sejumlah besar gen dengan VACV dalam inti pusat dari genom [45,48]. Wilayah inti pusat berisi

homolog gen poxvirus konservasi yang terlibat dalam mekanisme dasar replikasi, struktur, dan

morfogenesis dan gen ini dilestarikan dalam jarak posisi relatif dan orientasi, namun, ada

beberapa perbedaan dicatat. Homolog dari VACV F9L dan gen F10L yang terletak di ujung kiri

inti dilestarikan di sebagian chordopoxviruses yang terletak di ujung kanan ORFV, BPSV dan

PCPV. Namun penting adalah bahwa sejumlah gen, yang produknya terkait dengan membran

virion, kurang dalam ORFV, BPSV dan PCPV.

5. Orf Virus Virion Structure: Envelope-Membrane Proteins

Beberapa studi telah meneliti struktur virion ORFV secara rinci. Seperti dijelaskan di atas, urutan

lengkap ORFV mengungkapkan bahwa ia memiliki homolog paling VACV protein struktural,

menunjukkan bahwa struktur inti dari virion sama, namun ada beberapa perbedaan dalam protein

yang dimasukkan ke dalam membran virion yang menyarankan kemungkinan perbedaan dalam

morfogenesis mereka, gerakan intraseluler, transmisi sel-sel dan masuk [54].

Bentuk menular yang dominan VACV, virion dewasa (MV), memiliki membran yang berasal

dari retikulum endoplasma (ditinjau dalam [55]). Selain virion dibungkus yang (WVS)

diproduksi di mana dua membran tambahan yang berasal dari jaringan trans-Golgi, membungkus

partikel MV ([56,57]. Membran terluar formulir ini hilang selama jalan keluar untuk

menghasilkan virion ekstraseluler ( EV) [58]. Dalam VACV protein struktural tertentu yang

berhubungan dengan amplop-membran setiap form. ORFV memiliki homolog semua MV

protein amplop terkait dengan VACV-dikodekan kecuali D8L, tetapi hanya beberapa protein

VACV terkait dengan WV dan EV yang mencakup A33R, A34R F12L F13L. ORFV tidak

memiliki homolog dari VACV A36R, A56R, B5R dan K2 yang berkaitan dengan baik WV atau

EV. Immunogold pelabelan diperkirakan protein amplop ORFV telah memberikan bukti MV dan

WV partikel [54] . The ORFV dikodekan protein 10 kDa dan F1L adalah homolog dari VACV

protein A27L dan H3L yang berkaitan dengan MV. Immunogold pelabelan dari 10 kDa dan F1L

protein menunjukkan bahwa protein ini dikaitkan dengan partikel ORFV diisolasi dari sel yang

terinfeksi segaris. Secara signifikan, immunogold berlabel ORF-110, sebuah homolog VACV

A34R, tidak dapat terdeteksi pada partikel yang diisolasi dari sel yang terinfeksi segaris namun

dapat dideteksi pada permukaan partikel virus dalam media kultur sel, menunjukkan bahwa

seperti VACV, ORFV selama jalan keluar dari sel kehilangan membran terluar yang mengekspos

protein ini pada permukaan bentuk EV. Partikel ORFV menyerupai VACV MV dan WV partikel

telah dijelaskan dalam bagian ultrathin sel yang terinfeksi [59] juga menunjukkan bahwa partikel

tersebut ada untuk ORFV. ORFV belum pernah diamati untuk tunas [60] mendukung pandangan

bahwa mekanisme jalan keluar dari sel yang terinfeksi adalah melalui fusi dengan membran

plasma.

Temuan Tan et al. [54] menunjukkan bahwa ORFV telah dibungkus partikel MV,

meskipun kurangnya homolog VACV B5R, yang memiliki beberapa fungsi termasuk peran

dalam balutan membran MV. Namun ORFV memiliki homolog gen VACV lain yang diketahui

terlibat dalam pembungkus yang mencakup F13L dan A27L [61,62] menunjukkan bahwa

mekanisme pembungkus dapat berbeda dengan yang VACV. Selanjutnya ORFV tidak memiliki

A36R, A56R dan K2L yang berkaitan dengan baik WV atau EV amplop. B5R dan F13L terlibat

dalam gerakan WV pada mikrotubulus ke pinggiran sel [63,64] sementara A36R sangat penting

untuk pergerakan VACV dari sel ke sel dengan pembentukan ekor aktin tetapi tidak diperlukan

untuk EV produksi [65]. Kurangnya homolog A36R mungkin menjelaskan mengapa

pembentukan ekor aktin belum diamati untuk ORFV. A34R dan B5R mengganggu EV amplop

sebelum fusi selama masuk [66], sementara A56R dan K2L berinteraksi dengan A16L dan G9R

untuk mencegah fusi sel yang terinfeksi [67]. Temuan di atas menunjukkan bahwa ORFV telah

berkembang mekanisme lain yang memungkinkan gerakan intraseluler dan masuk ke sel

tetangga atau bahwa mekanisme ini tidak diperlukan karena cara di mana ORFV menginfeksi

keratinosit dan menginduksi proliferasi mereka.

6. Orf Virus Genes Involved in Pathogenesis and Virulence

Daerah genomik terminal ORFV mewakili sekitar 20% dari genom dan encode faktor yang

menentukan kisaran inang, patogenesis dan virulensi [32,33]. Faktor virulensi diidentifikasi

termasuk gen IL-10-seperti [40], CBP [68], VEGF [44], GIF [69], apoptosis inhibitor [70], IFN

gen ketahanan [71,72] dan inhibitor NF kB [73,74,75]. Seperti poxvirus lainnya banyak gen

dalam termini adalah non-esensial dan gen tersebut telah diidentifikasi oleh analisis urutan

genom strain jaringan-passaged yang telah mengalami penyusunan ulang spontan terminal

[76,77] serta pembangunan knock- gen tunggal out rekombinan [73,74,75,78,79]. Juga penting

adalah bahwa BPSV, ORFV dan PCPV genom mengandung 127 gen dengan urutan relatif sama

dan orientasi. Bioinformatika analisis telah mengungkapkan bahwa 15 gen yang ditemukan di

ORFV, BPSV dan PCPV yang unik untuk parapoxviruses [32,46]. Secara total, ORFV memiliki

17 ORFs yang tidak memiliki homologi signifikan terhadap gen dari genera poxvirus lain dan

111 gen dengan homologi gen dari genera poxvirus lainnya. Ini termasuk 88 dari 90 gen

dilestarikan dalam semua chordopoxviruses lainnya. Parapoxviruses unik dalam subfamili

Chordopoxvirus dalam bahwa mereka tidak memiliki homolog dari VACV F15L, gen fungsi

yang tidak diketahui dan VACV D9R, gen encoding diduga nukleosida trifosfat

pyrophosphohydrolase [32].

Analisis urutan ORFV tersebut, BPSV dan genom PCPV mengungkapkan bahwa virus

ini memiliki sejumlah fitur dengan Moluskum kontagiosum virus (MOCV) [32,46]. MOCV

menyebabkan infeksi kulit seperti kutil umum dan memiliki genom dari 188 kbp [80,81], yang

seperti parapoxviruses adalah GC kaya. MOCV tidak memiliki banyak gen yang ditemukan di

ORFV dalam gen tertentu yang mengandung urutan ulangi ankyrin namun tidak berbagi

beberapa gen yang tidak ditemukan dalam genera poxvirus lainnya. ORFV 014, 015, 029 adalah

orthologues diduga dari MC026L, 027L dan 043L masing-masing berdasarkan identitas asam

amino dan lokasi genom [32] dan studi terbaru menunjukkan bahwa mereka mungkin memiliki

peran dalam replikasi virus dalam sel-sel kulit. ORFV dan MOCV baik kekurangan gen hadir

atau kekal dalam poxvirus lainnya. Ini termasuk homolog dari sebagian besar gen poxviral

terlibat dalam metabolisme nukleotida termasuk homolog dari Orthopoxvirus ribonucleotide

reduktase, timidin kinase, guanylate kinase, timidilat kinase dan diduga ribonucleotide reduktase

kofaktor [32]. Parapoxviruses dan MOCV adalah satu-satunya chordopoxviruses kurang

homolog dari VACV B1R sebuah serin treonin protein kinase. Juga tidak ada dalam

parapoxviruses dan MOCV yang serin protease inhibitor dan keluarga gen kelch seperti hadir

dalam chordopoxviruses lainnya. Gen-gen ini berhubungan dengan virulensi [82] dan diketahui

mempengaruhi peradangan, apoptosis, aktivasi komplemen dan koagulasi [83]. Delhon et al. [32]

menunjukkan bahwa kurangnya gen chordopoxvirus-seperti di parapoxviruses dan MOCV

mungkin mencerminkan adaptasi untuk tropisme jaringan tertentu karena mereka muncul untuk

mereplikasi dalam sel-sel epidermis bersepeda.

Two distinct infectious virus particles exists: the intracellular mature virus (IMV) and the

extracellular enveloped virus (EEV).