Chicken anaemia virus infection: Molecular basis of pathogenicity

Summary

Chicken anaemia virus (CAV) is a small virus of a unique type with a particle diameter of 23 to 25 nm and a genome consisting of a circular single‐stranded (minus‐strand) DNA. This DNA multiplies in infected cells via a circular double‐stranded replicative intermediate, which was recently cloned. DNA analysis of CAV strains isolated in different continents revealed only minor differences among the various isolates. Apparently, all CAV isolates belong to a single serotype. CAV is not related to other known animal single‐stranded circular‐DNA viruses, such as porcine circovirus and psittacine beak‐and‐feather‐disease virus.

The major transcript from the CAV genome is an unspliced polycistronic mRNA of about 2100 nucleotides encoding three proteins of 51.6 kDa (VP1), 24.0 kDa (VP2) and 13.6 kDa (VP3 or apoptin). All three predicted CAV proteins are synthesized in CAV‐infected cells. Immunization with (recombinant) VP1 and VP2 synchronously synthesized in the same cells elicits a protective response and can be used as subunit vaccine against chicken infectious anaemia.

CAV causes clinical and subclinical disease in chickens, and is recognized as an important avian pathogen worldwide. In young chickens, CAV causes a transient severe anaemia due to destruction of erythroblastoid cells in the bone marrow and immunodeficiency due to depletion of cortical thymocytes. The depletion of the cortical thymocytes is considered to cause a (transient) immunodeficiency resulting in enhanced concurrent infections and to vaccination failures. The depletion of thymocytes and most likely also of erythroblastoid cells occurs via CAV‐induced apoptosis. The CAV‐encoded protein apoptin is the main inducer of this phenomenon.

Resume

Le virus de l'anémie du poulet (CAV) est un petit virus de type unique d'un diamètre de particule de 23 à 25 nm possédant un génome d'ADN circulaire à simple brin. Cet ADN se multiplie dans les cellules infectées par un intermédiate réplicatif circulaire à double brin qui a ete recemment clone. L'analyse de l'ADN des souches de CAV isolées dans différents continents n'ont révélé que des differences mineures parmi les divers isolats. Apparemment, toutes les souches de CAV appartiennent a un seul sérotype. Le CAV ne peut etre rattache a d'autres virus connus chez l'animal à ADN circulaire à simple brin tel que les sircovirus du pore et les virus de la maladie du bee et des plumes des psittacides.

Le produit de transcription majeur du génome du CAV est un mARN polyscistronique non épissé d'environ 2100 nucléotides codant pour 3 proteines de 51,6 kDa (VP2), 24,0 kDa (VP2) et 13,6 kDa (VP3 ou apoptine). Toutes ces protéines déduites du CAV sont synthétisées dans les cellules infectées par le virus. L'immunisation avec (recombinant) VP1 et VP2 synthétisée en même temps dans les mêmes cellules, produit une réponse protégeant les animaux et peut etre utilisée comme vaccin sub‐unité contre l'anémie infectieuse du poulet.

Le CAV entraîne une maladie clinique et sub‐clinique chez le poulet et est reconnu comme un agent pathogéne important dans le monde entier. Chez les jeunes poulets, le CAV entraine une anémie sévère transitoire due à la destruction des cellules érythroblastoïdes dans le moëlle osseuse et une immunodéficience due à la déplétion des thymocytes de la corticale, respons‐ables d'une augmentation des infections concomitantes et des échecs de vaccination. La déplétion des thymocytes et plus vraisemblablement des cellules érythroblastoïdes intervient par l'apoptose induite par le CAV. La protéine apoptine codant pour le CAV est la principale cause de ce phénomène.

Zusammenfassung

Hühneranämievirus (CAV) ist ein einzigartiges kleines Virus mit einem Partikeldurchmesser von 23 bis 25 nm und mit einem Genom, das aus einer zirkulären einzelsträngigen (Minusstrang) DNA besteht. Diese DNA vermehrt sich in infizierten Zellen über eine zirkuläre replikative Zwischenform, die kürzlich kloniert wurde. Die DNA‐Analyse von CAV‐Stämmen, die auf verschiedenen Kontinenten isoliert wurden, ergab nur geringfügige Unterschiede zwischen den verschiedenen Isolaten. Alle CAV‐Isolate gehören anscheinend zu einem einzigen Serotyp. CAV ist nicht mit anderen bekannten animalen Virusarten mit zirkulärer Einzelstrang‐DNA, wie dem porcinen Circovirus und dem Virus der Schnabel‐ und Federkrankheit der Psittaziden, verwandt.

Das Haupttranskript vom CAV‐Genom ist eine ungespleißte polycystronische mRNA mit etwa 2.100 Nukleotiden, die drei Proteine von 51,6 kDa (VP1), 24,0 kDa (VP2) und 13,6 kDa (VP3 oder Apoptin) kodieren. Alle drei vorausgesagten CAV‐Proteine werden in CAV‐infizierten Zellen synthetisiert. Die Immunisierung mit (rekombinantem) VP1 und synchron in denselben Zellen synthetisiertem VP2 fuhrt zu einem Impfschutz. Die beiden Proteine können deshalb als Subunit‐Vakzine gegen die infektiöse Anämie der Hühner verwendet werden.

CAV verursacht bei Hühnerküken klinische und subklinische Erkrankungen und wird weltweit als wichtiger Krankheitserreger beim Geflügel anerkannt. Bei jungen Küken verursacht CAV eine vorübergehende schwere Anämie infolge der Zerstörung von erythroblastoiden Zellen im Knochenmark und eine Immunschwäche infolge eines Zellschwunds in der Thymusrinde. Der Zellschwund in der Thymusrinde wird als Ursache für eine (vorübergehende) Immunschwäche angesehen, die zur Verschlimmerung gleichzeitiger anderer Infektionen und zum Versagen von Schutzimpfungen führt. Die Verminderung der Thymozyten und höchstwahrscheinlich auch die der erythroblastoiden Zellen erfolgt über CAV‐induzierte Apoptose. Das CAV‐kodierte Protein Apoptin ist der Hauptverursacher dieses Phänomens.

Resumen

El virus de la anemia del pollo (CAV) es un virus pequeño con un diámetro del virión de 23 a 25 nm y un genoma a base de una hebra (—) de ADN circular. El ADN se multiplica en las células infectadas mediante un ADN de doble hebra intermediario replicativo que se ha clonado recientemente. Al Análisis del ADN de cepas de CAV aisladas en diferentes continentes reveló que sólo existían diferencias menores entre los distintos aislamientos. Aparentemente, todos los aislamientos de CAV pertenecen al mismo serotipo. CAV no está relacionado con otros virus animales con ADN circular de una sóla hebra como el circovirus porcino y el virus de la enfermedad de las plumas y el pico de las psitácidas.

El transcripto principal del genoma del CAV es un ARNm policistrónico no montado de alrededor 2.100 nucleótidos codificando para tres proteínas de 51.6 kDa (VP1), 24.0 kDa (VP2) y 13.6 kDa (VP3 o apoptina). Estas tres proteínas son sintetizadas en células infectadas por el CAV. La inmunización con VP1 (recombinante) y VP2 sintetizados sincrónicamente en las mismas células desencadena una respuesta protectora y puede ser empleada como una vacuna de subunidades para la anemia infecciosa del pollo.

Este virus produce cuadros clínicos y subclínicos en pollos y es reconocido como un importante agente patógeno aviar en todo el mundo. En pollos jóvenes, CAV produce una anemia severa transitoria debido a la destrucción de células eritroblastoides en la médula ósea e inmunodeficiencia debido a depleción de timocitos corticales. Se considera la depleción de timocitos corticales como la causa de la inmunodeficiencia transitoria que produce un incremnento de infecciones concurrentes así como fallos vacunales. La depleción de timocitos y, probablemente, también de células eritroblastoides ocurre vía apoptosis inducida por CAV. La proteína apoptina, codificada por CAV, es la principal inductora de este fenónemo.