Rhabdoviridae jsou čeleď obalených RNA virů z řádu Mononegavirales. Jejich virion je podlouhlý, měří asi 100–460 nm na délku a 45–100 nm na šířku. Virové částice mají tvar tyčinky či projektilu, na téměř celém povrchu jsou patrné výběžky zvané peplomery. Genom tvoří jednovláknová RNA negativní polarity, viry si proto s sebou do hostitelské buňky musejí vnášet RNA polymerázu. Základní proteinovou výbavu tvoří polymerázové komplexy z velkých proteinů (L) a pomocných fosfoproteinů (P), dále nukleoproteiny interagující s RNA, matrixové proteiny a povrchové glykoproteiny. Počet kódovaných proteinů však může být u některých rabdovirů podstatně větší, byť jejich funkce zůstává často špatně známá.
Rabdoviry jsou rozmanitá čeleď virů dělící se do čtyř hlavních podčeledí. Infikují vyšší rostliny a širokou škálu obratlovců i bezobratlých, konkrétně savce, ptáky, plazy, obojživelníky, ryby, hlístice, ploštěnce, měkkýše a členovce (včetně korýšů, resp. hmyzu). Různí se způsobem přenosu i svými patologickými projevy, řada z nich využívá specifické přenašeče, zejména dvoukřídlý hmyz. Nejvýznamnějším rabdovirovým onemocněním je pro člověka vzteklina, jakožto modelový organismus má však značný význam i virus vezikulární stomatitidy.
Taxonomický přehled Čeleď Rhabdoviridae se řadí do řádu Mononegavirales; z hlediska Baltimorovy klasifikace jde o zástupce V. skupiny (ssRNA viry s negativní polaritou). Jako samostatná čeleď jsou rabdoviry rozpoznávány od roku 1975. Jméno vychází ze starořeckého „ῥάβδος“ znamenající „hůl“. V rámci jednotlivých rodů rabdovirů jsou, v souladu s revizí klasifikace virů z 20. let 21. století, rozlišovány konkrétní druhy s pojmenováním založeným na binomickém názvosloví. Popisy nových rodů přibývají zejména od 10. let 21. století, přičemž často se zakládají na metagenomických datech.
Níže uvedená taxonomie čeledi Rhabdoviridae vychází z dat ICTV a je aktuální k roku 2023. Rabdoviry jsou v rámci ní řazeny do čtyř hlavních podčeledí. Pro člověka nejvýznamnější virus vztekliny (Lyssavirus rabies; zkráceně RABV) se odvozuje v rámci rodu Lyssavirus a podčeledi Alpharhabdovirinae. Vyjma klasického RABV existují i jemu příbuzné linie, jako je Lyssavirus duvenhage, Lyssavirus mokola, Lyssavirus lagos a další, které ICTV klasifikuje jakožto samostatné druhy. Klasifikace lyssavirů se zprvu zakládaly na sérologických vlastnostech, další pokroky umožnil zejména nástup Sangerova sekvenování. Modelový virus vezikulární stomatitidy (Vesiculovirus indiana; VSV, resp. VSIV) je řazen do rodu Vesiculovirus v rámci stejné podčeledi.
podčeleď Alpharhabdovirinae
podčeleď Betarhabdovirinae
podčeleď Deltarhabdovirinae
podčeleď Gammarhabdovirinae
rod Platrhavirus (nezařazeno) Stavba virionu náhled|Schematická stavba virionu rhabdoviru|upright 1.6 Virion rabdovirů je podlouhlý, měří asi 100–460 nm na délku a 45–100 nm na šířku (fúzující, resp. defektní virové částice mohou být delší, resp. kratší). Virus vezikulární stomatitidy má charakteristický tvar projektilu, a to díky kuželovitému konci, jenž tvoří asi jednu čtvrtinu virionu. Jeho rozměry jsou asi 190 nm na délku a 80 nm na šířku. Některé rabdoviry, včetně zástupců rostlinných patogenů podčeledi Betarhabdovirinae, mají ve fixovaných preparátech tyčinkovitý tvar. Na téměř celém povrchu virové částice jsou patrné výběžky zvané peplomery, které jsou 5–10 nm dlouhé a široké asi 3 nm.
Rabdoviry jsou čeleď obalených RNA virů s negativní polaritou genomu a nesou řadu charakteristik typických pro tuto Baltimorovu skupinu: genom je vždy asociován s mnoha nukleoproteiny a s menším počtem virových polymeráz, kapsida je vždy helikálně symetrická a kryje ji lipidový obal odvozený od membrány hostitelské buňky. Složení lipidové membrány se může lišit na základě toho, na jaké membráně hostitelské buňky dochází k obalení nukleokapsidy. Výjimky z tohoto obecného schématu nicméně existují a například rostlinný Dichorhavirus lipidový obal postrádá.
Virovou částici VSV tvoří přibližně 74 % proteinů, 20 % lipidů, 3 % RNA a 3 % sacharidů. Virion rabdovirů tvoří pět základních strukturních proteinů. Jejich funkce byla většinou zkoumána na modelových rabdovirech, zejména viru vezikulární stomatitidy a viru vztekliny. Ačkoli u řady rabdovirů zůstává funkční význam těchto proteinů experimentálně neprokázán, pravděpodobně je totožný napříč celou čeledí. Hlavní složku virové částice tvoří nukleoproteiny (N; 47–62 kDa) interagující s genomem. V případě genomu o délce 11 000 nukleotidů se na jeho kompakci podílí asi 1 200 kopií N proteinu. Přidružené polymerázové komplexy jsou tvořeny velkým proteinem (L; 220–240 kDa), zodpovídajícím za většinu dějů souvisejících s transkripcí a replikací, a pomocným fosfoproteinem (P; 20–30 kDa). Prostor mezi nukleokapsidou a lipidovým obalem je vyplněn matrixovými proteiny (M; 20–30 kDa), někdy fosforylovanými nebo palmitoylovanými. Matrixové proteiny se mj. podílejí na procesu pučení a ovlivňují děje v hostitelské buňce, včetně rozvoje patologických účinků. Transmembránové glykoproteiny (G; 65–90 kDa) zodpovídají zejména za vstup do hostitelských buněk a soustředí se na ně mj. nejsilnější imunitní odpověď organismu. Jednotlivé G proteiny se sdružují do trimerů. Některým rabdovirům G proteiny scházejí.
Genom náhled|Genomy různých zástupců rodu Ephemerovirus|upright 1.8 Genom rabdovirů tvoří jednovláknová RNA negativní polarity (po vstupu do buňky tedy nemůže být přímo translatována). Velikost genomu činí 9,8–16,1 kb. Konkrétně genom viru vztekliny dosahuje délky asi 12 000 nukleotidů, horní hranici velikosti genomu atakuje například Ephemerovirus. Genom většinou tvoří jediná molekula RNA, nicméně některé rostlinné rabdoviry mají genom segmentovaný. Příklad může poskytovat rod Dichorhavirus, jehož genetická informace je uložena ve dvou molekulách RNA o délce ~ 6,4 kb, resp. ~ 6,1 kb (z nichž druhá kóduje pouze L protein). V roce 2023 byl představen objev rabdovirů s genomem děleným dokonce na tři segmenty. Protože je virová RNA společně s N proteiny sbalována do podoby nukleokapsidy, rekombinace mezi jednotlivými genomy je málo pravděpodobná.
Základní strukturu genomu lze demonstrovat na viru vezikulární stomatitidy jakožto modelovém rabdoviru. Ve směru od 3' konce k 5' konci jsou uloženy geny pro proteiny N, P, M, G a L; toto pořadí má pro životní cyklus viru funkční význam. Každý gen je ohraničen dvěma konzervovanými sekvencemi: jedna slouží pro iniciaci transkripce, druhá je terminační, resp. polyadenylační. Na 3' a 5' konci genomu jsou nepřekládané sekvence (leader a trailer regions), jejichž tři poslední nukleotidy jsou vzájemně komplementární.
Řada rabdovirů se však od tohoto základního schématu během evoluce odchýlila a počet kódovaných proteinů může být podstatně větší, byť jejich funkce zůstává v mnohých případech neznámá. Některé z nich zřejmě slouží jako viroporiny, jiné ovlivňují imunitní odpověď organismu, objevují se i různé varianty glykoproteinů (ty nemusí mít strukturní funkci). Příkladem budiž Ephemerovirus, jehož genom kóduje mj. nestrukturní glykoprotein (GNS), viroporin (α1) a několik dalších doplňkových proteinů (α2, β a γ). Rostlinné rabdoviry vyžadují, podobně jako ostatní rostlinné viry, pro své šíření v rámci napadeného organismu tzv. movement proteiny, které umožňují pohyb virových částic přes plasmodesmata. Rozmanitost v kódovaných proteinech napříč touto virovou čeledí mohou demonstrovat rovněž výše zmíněné tripartitní rabdoviry, u nichž byly z „kanonických“ protein-kódujících sekvencí potvrzeny pouze nukleoproteinové a polymerázové.
Sekvence pro doplňkové geny se mohou lokalizovat buďto v rámci genů pro hlavní strukturní proteiny, anebo v intergenových oblastech mezi nimi. Příklad první situace poskytuje i virus vezikulární stomatitidy, v rámci jehož genu pro fosfoprotein jsou kódovány další dva malé proteiny. Pro druhý případ obecně platí, že se takové sekvence většinou kumulují na jednom konkrétním místě genomu. Konečně, genom řady rabdovirů obsahuje i dlouhé úseky nekódujících sekvencí, zejména na 3' a 5' koncích. U některých rabdovirů mohou nekódující sekvence obsáhnout více než desetinu genomu, jejich význam je však nejistý. Obecně lze shrnout, že během evoluce rabdovirů docházelo k četným změnám ve velikosti a složitosti genomu, což je pro RNA viry neobvyklé.
Životní cyklus náhled|Schematický životní cyklus VSV|upright 1.6 Životní cyklus rabdovirů zůstává napříč touto čeledí podobný. U většiny zástupců se odehrává v cytoplazmě. Lze jej shrnout do následujících kroků:
virus vstupuje do buňky endocytózou zprostředkovanou receptorem, rostlinné rabdoviry vyžadují (typicky) hmyzího přenašeče; po průniku nukleokapsidy do cytoplazmy je RNA genom transkribován, jak je u −ssRNA virů nutné. Vzniknuvší molekuly mRNA slouží k translaci virových proteinů; následně dochází k replikaci genomu a vzniku nových nukleokapsid; sestavují se nové obalené virové částice, které jsou uvolněny z hostitelských buněk.
Vstup do buňky vlevo|náhled|Cytorhabdovirus oryzae (RSMV) na snímku z elektronového mikroskopu S hostitelskými buňkami interagují virové G proteiny, jež zodpovídají rovněž za tropismus příslušného viru. Pro virus vztekliny představují předpokládané receptory nikotinový acetylcholinový receptor (NAChR), NCAM (neural cell adhesion molecule) a neurotrofinový receptor p75 (p75NTR). Pro virus vezikulární stomatitidy je primárním receptorem LDL receptor. Vstup probíhá prostřednictvím endocytózy zprostředkované receptorem, do buňky se tedy virus dostává v klatrinových váčcích. Efemerovirus již při vstupu manipuluje buňku aktivací jejích signálních kaskád, které zvyšují produkci klatrinu a dynaminu, jenž zajišťuje odškrcení klatrinových váčků od buněčné membrány. Tak dojde k invazi buňky efektivněji. Jinak postupují rabdoviry u invazí do buněk rostlinných. Porušení rostlinné buněčné stěny totiž vyžaduje přítomnost přenašeče, zejména hmyzu. Obalené viriony následně mohou fúzovat s buněčnými membránami a uvolnit nukleokapsidu do cytoplazmy. V případě hmyzích přenašečů však viry vstupují do buněk střevního epitelu endocytózou zprostředkovanou receptorem.
Fúzi mezi virovým obalem a endozomem zprostředkovávají G proteiny, čímž dojde k uvolnění nukleokapsidy do cytoplazmy. Tento krok závisí na postupně se snižujícím pH, které umožní změnu konformace G proteinů. G proteiny mohou nabývat tří konformací: nativní (při neutrálním pH), aktivní (při nižším pH získávají schopnost interagovat s cílovou membránou) a neaktivní (po delší době v kyselém prostředí). Tyto konformační změny jsou vratné a G proteiny mohou z neaktivní konformace zaujmout při změně pH opět nativní konformaci. G proteiny jsou strukturně odlišné od jiných virových fúzních proteinů a nedochází k jejich proteolytickému štěpení. Jedinečnou charakteristikou, popsanou u viru vezikulární stomatitidy, je skutečnost, že se může do cytoplazmy dostat i „oklikou“. Zráním časného endozomu vzniká tzv. multivezikulární tělísko, v rámci něhož se odškrcují menší, tzv. intraluminální váčky. Virus v endozomu nemusí fúzovat s endozomální membránou, ale s membránami těchto intraluminálních váčků. Teprve při následné fúzi těchto váčků s pozdním endozomem dochází k průniku nukleokapsidy do cytoplazmy.
Transkripce a replikace náhled|Struktura L a P proteinů viru vezikulární stomatitidy (A) a viru vztekliny (B) Samotnou infekční částí viru je tzv. ribonukleoproteinový komplex tvořený RNA, N proteiny a polymerázovým komplexem z L a P proteinů. Ten je schopen zajistit jak transkripci, tak replikaci virového genomu bez pomoci dalších buněčných proteinů, ačkoli aktivaci a regulaci mohou napomáhat některé buněčné kinázy. RNA je v cytoplazmě stále obalena N proteiny, které ji chrání před buněčnými nukleázami, ale i vnitrobuněčnými receptory vrozené imunitní odpovědi. Komplex RNA a N proteinů, nikoli „holá“ RNA, také pro virovou polymerázu slouží jako templát.