Республики казахстан



страница2/11
Дата25.08.2015
Размер2,21 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Рисунок 1 - Вирионы аденовирусов
симметрии строения капсида:

кубический и спиральный

(трубчатый капсид). Структурными единицами капсида являются

белковые субъединицы, состоящие из одной или нескольких молекул белка. Существуют два типа

строения капсидов вирионов, которые обеспечивают образование структуры с минимумом свободной энергии. В одном случае капсомеры ассоциируются с геномом и образуют спиралевидную, винтообразную структуру. Такой тип укладки называется спиральным типом симметрии, а сама структура -

нуклеокапсидом. Такой тип симметрии нуклеокапсида характерен для вирионов табачной мозаики, ортомиксо-, парамиксо-, рабдовирусов. Нуклеокапсиды могут быть ригидными, как, например, у

парамиксовирусов, или гибкими, если межмолекулярные силы не

слишком жестко связывают структурные единицы капсида, как, например, у вируса везикулярного стоматита.

В другом случае капсомеры образуют полное изометрическое тело, в центре которого находится геном. Такая укладка называется кубическим типом симметрии. Последнее означает, что тело является симметрическим в трех взаимно перпендикулярных направлениях (осях симметрии). Многие сложно устроенные вирусы, имеют внешнюю липопротеидную оболочку (суперкапсид), представляющую собой липидный бислой со встроенными в него суперкапсидными белками. Форма таких вирионов приближается к сферической. Гликопротеиды формируют морфологические субъединицы, которые в электронном микроскопе имеют форму, подобную форме шипов. У ряда тогавирусов шипы имеют палочковидную форму; у респираторно-синцитиального вируса (семейство парамиксовирусов) - форму бутылки; у коронавирусов- булавовидную форму; у вируса гриппа шипы; образованные гемагглютинином, имеют палочковидную форму, а шипы, образованные нейраминидазой,- форму барабанной палочки. Некоторые вирионы, содержащие спиральный нуклеокапсид, имеют своеобразную форму. Так, вирусы везикулярного стоматита, бешенства и некоторых болезней растений имеют форму винтовочной пули. Наружный и внутренний капсиды реовирусов построены по кубическому типу симметрии; оба они образуют как бы два футляра, один из которых вложен во второй. Капсмомеры внутреннего капсида достигают наружного капсида, благодаря чему структура вириона напоминает обод колеса.

Весьма сложное строение имеют вирионы осповакцины. Сердцевина их, содержащая вирусную ДНК в составе нуклеопротеида, имеет форму двояковогнутого кольца и окружена двумя линзообразными латеральными тельцами. Вирус имеет несколько оболочек, из которых наиболее сложное строение имеет - наружная. У всех вирусов кубической или спиральной симметрии, не имеющих наружной оболочки, величины диаметров нуклеокапсида и вириона идентичны. У вирусов же, имеющих наружную оболочку, диаметр вириона значительно превосходит диаметр нуклеокапсида.

Из пяти семейств ДНК-содержащих вирусов лишь два - герпес- и иридовирусы (АЧС) - имеют наружную оболочку, окружающую нуклеокапсид. Из семи семейств РНК-содержащих вирусов пять имеют суперкапсидную оболочку, ее лишены пикорна - и реовирусы, структура которых ограничена одним нуклеокапсидом.

Из кристаллографии известны три типа фигур с кубическими типом симметрии: тетраэдр (оси симметрии 2:3, минимальное число

структурных единиц 12), октаэдр (оси симметрии 4:3:2, число единиц 24) и икосаэдр (оси симметрии 5:3:2, число единиц 60). У изометрических вирионов капсомеры в капсидах расположены в соответствии с икосаэдрической симметрией. Икосаэдр образован 20 равносторонними треугольниками; у него 12 вершин, в каждой из которых сходятся углы пяти треугольников, и 30 ребер, где соединяются прилегающие стороны соседних треугольников.

Имеется три основных типа укладки структурных единиц: 1) три единицы, составляющие каждую треугольную грань, группируются у центра треугольника, образуя капсомеры-тримеры; 2) структурные единицы группируются около вершин треугольника, так что в тех местах, где пять граней сходятся у вершины икосаэдра, образуется капсомер-пентамер, а там, где шесть граней сходятся у вершины икосадельтаэдра, образуется капсомер-гексамер; 3) пара структурных единиц прилегающих граней группируется у ребер, образуя капсомеры- димеры. По расположению и размеру капсомеров можно оценить, сколько структурных единиц входит в каждый капсомер.

Установлены физические различия между вирусами со спиральной и икосаэдрической симметрией. Все известные ДНК-содержащие вирусы животных обладают изометрическими (или сложными) капсидами; изометрические капсиды имеют также вирусы, геном которых представлен двуспиральной РНК, и вирусы двух больших семейств-пикорна - и тогавирусов, геном которых представлен односпиральной РНК. Число капсомеров у разных вирусов с кубическим типом симметрии различно.

Трубчатые нуклеокапсиды характерны для тех вирусов позвоночных, у которых геном представлен односпиральной РНК. Такие нуклеокапсиды не являются «голыми» вирионами, гибкие спиральные трубки всегда заключены в липопротеидную оболочку. Диаметр нуклеокапсидов был измерен у ряда вирусов, но шаг спирали известен лишь у некоторых. Лучше других изучен нуклеокапсид вируса Сендай (парамиксовируса), представляющий собой спираль длиной около 1 мкм и диаметром 20 нм, с шагом 5 нм. Он состоит приблизительно из 2400 структурных единиц, имеющих форму часового стекла; на один оборот спирали приходится 11 или 13 единиц. Структурная единица представляет собой одну полипептидную цепь с мол. Массой около 6-104 Д; их оси наклонены под углом ~ 60° к продольной оси нуклеокапсида, который поэтому на электронных микрофотографиях имеет вид «елочки». Поверхность контакта между соседними витками спирали коническая, поэтому контакт сохраняется даже при резком изменении кривизны нуклеокапсида, и вирусная РНК всегда оказывается надежно защищенной.

Характер взаимодействия между вирусной нуклеиновой кислотой и капсомерами при спиральной и икосаэдрической симметрии нуклеокапсида различается. Так, у вируса табачной мозаики (трубчатый нуклеокапсид спиральной симметрии) выражено максимально регулярное взаимодействие между белковыми субъединицами, образующими чехол, и односпиральной вирусной РНК. Аналогичная картина наблюдается и у большинства вирусов животных с трубчатым нуклеокапсидом. Однако у некоторых вирусов (например, у вирусов гриппа человека или животных) целостность трубчатой структуры нарушается при обработке РНК-азой, но не протеазами (разрушающими белки), что указывает на иной характер взаимодействия между РНК и белком. У икосаэдрических вирусов такого регулярного взаимодействия между нуклеиновой кислотой и каждой белковой субъединицей нет. У наиболее простых изометрических вирусов гибкая односпиральная РНК может сворачиваться с той или иной степенью упорядоченности по отношению к капсомерам и составляющим их химическим субъединицам. Простые изометрические вирусы имеют сложную структуру, поскольку они содержат несколько разных вирусспецифических полипептидов; один или несколько полипептидов расположены внутри капсида, и именно они, а не капсомеры, взаимодействуют с вирусной РНК. Белки более крупных ДНК- содержащих вирусов расположены в несколько слоев, не всегда симметричных.

Вирусы, имеющие липопротеидную оболочку, на 20-30% состоят из липидов, которые локализованы исключительно в оболочке. Липиды имеют клеточное происхождение и попадают в состав вириона из клеточной мембраны при почковании, в то время как белки липопротеидной оболочки вирусспецифические. Вирусы рода Herpesvirus - это единственный из вирусов позвоночных, которые почкуются на ядерной мембране, и оболочка их содержит несколько вирусспецифических гликопротеидов. Остальные вирусы с гликопротеидной оболочкой почкуются на плазматической мембране и содержат один или несколько разных полипептидов. Вирусы, относящиеся к семейству Togaviridae, имеют изометрический капсид, к которому непосредственно прилегает липидный слой; из него выступают наружу вирусспецифические гликопротеидные пепломеры. Все вирусы животных с трубчатыми нуклеокапсидами обладают липопротеидной оболочкой. У них липидный слой с выступающими пепломерами прилегает к белковому чехлу (мембранному белку), который может быть относительно жестким, как у вирусов семейства Rhabdoviridae (везикулярный стоматит, бешенство), и легко деформируемым, как миксовирусов, поэтому вирионы на электронных микрофотографиях при негативном контрастировании имеют полиморфный вид.



Сложные вирионы у вирусов с большим геномом (из ДНК- содержащих вирусов, представители семейств Herpesviridae, Adenoviridaew, Poxviridae, Iridoviridae). Из РНК-содержащих вирусы рода Leucovirus - также весьма сложны: у них наружная липопротеидная оболочка покрывает икосаэдрический капсид, который, в свою очередь, заключает в себе трубчатый нуклеокапсид.

Структура фагов. У Т-четных и некоторых других фагов, имеющих отросток, имеется два типа симметрии. Г оловка их построена в виде икосаэдра, а отросток в виде винта. Схематически модель фага Т2 состоит из однородных белковых молекул, образующих полый многогранник, внутри которого уложена двойная нить ДНК. Полиамины (спермидин, путресцин) вместе с ионами магния являются катионами, нейтрализующими заряд и стабилизирующими ДНК. Кроме того, в головке фага имеется полипептид, состоящий преимущественно из аспарагиновой, глутаминовой кислот и лизина, а также Х-белок, назначение которого неизвестно. Все они в сумме составляют 2% белка фага. Головка сообщается отверстием с полым стержнем, который оканчивается шестигранной пластинкой с шестью шипами и шестью фибриллами. Стержень окружен чехлом, прикрепленным к воротничку, окружающему стержень около головки; чехол обладает способностью сокращаться наподобие мышц.

Контрольные вопросы: 1 Каков химический состав вирусов? 2 Что такое вирион? 3 Какова структура вирусов? 4 Какова структура фагов?

СИСТЕМАТИКА ВИРУСОВ



Классификация и таксономические признаки вирусов животных. Современная классификация вирусов является универсальной для вирусов позвоночных, беспозвоночных, растений, бактерий и грибов. Основной принцип ее - сравнение рассматриваемого

вируса с типичным видом рода. К виду отнесена группа штаммов вируса, явно сходных между собой, но четко отличающихся от других вирусов. Виды, обладающие многими общими признаками, сгруппированы в таксоны более высокого ранга - роды, последние, в свою очередь, объединены в таксоны еще более высокого ранга- семейства.

Важным признаком для классификации, который учитывается наряду со структурными признаками, является стратегия вирусного генома, под которой понимают используемый вирусом способ репродукции, обусловленный особенностями его генетического материала. Например, полярность вирусной РНК является основным критерием для группировки вирусов и при отсутствии общих антигенных свойств.

В основу современной классификации положены следующие основные критерии:



  1. тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), ее структура (количество нитей);

  2. наличие липопротеидной оболочки;

  3. стратегия вирусного генома;

  4. размер и морфология вириона, тип симметрии, число капсомеров;

  5. феномены генетических взаимодействий;

  6. круг восприимчивых хозяев;

  7. патогенность, в том числе патологические изменения в клетках и образование внутриклеточных включений;

  8. географическое распространение;

  9. способ передачи;

  10. антигенные свойства.

Современная классификация вирусов человека и животных охватывает более 4/5 всех известных вирусов, которые распределены в 20 семейств, из них 7 - ДНК-содержащих и 13 - РНК-содержащих вирусов. Некоторые из этих семейств имеют в составе также вирусы беспозвоночных и растений. К числу семейств вирусов исключительно позвоночных относятся вирусы семейства: поксвирусы, герпесвирусы, гепаднавирусы, аденовирусы и др. (таблица 1).


Таблица 1 - Таксономические признаки вирусов животных



Семейство

Нуклеиновая кислота

Симметрия

капсида

Наличие

оболочки

ц

2 ^ КНЫ вси но^

О Щ Л ^ * НН

Размер

вириона,

нм

Тип

Струк

тура

Мол.

масса

Поксвирусы

ДНК

Д

85^106- 240406

Сложный

тип

+

У

130-240

Герпесвирусы

ДНК

Д

90^ 105130-106

Кубический

+

Ч

200




Гепаднавирусы

ДНК

Д

1,6-105

Сложный

+

Ч

45-50

Аденовирусы

ДНК

Д

20^106

30-106

Кубическая

-

У

70-90

Парвовирусы

ДНК

О

1,5^106- 2,2^106

Кубическая

-

У

18-26

Паповавирусы

ДНК

ДК

3-106-

5^106

Кубическая

-

У

45-55

Реовирусы

РНК

Дф

12^106-

19^106

Кубическая

-

У

60-80

Тогавирусы

РНК

О

4^106

Кубическая

+

Ч

30-90

Коронавирусы

РНК

О

9^106

Спиральная

+

Ч

80-130

Парамиксо-

вирусы

РНК

О

5 • 106- 8^106

Спиральная

+

Ч

150-300

Рабдовирусы

РНК

О

3^106-

4^106

Спиральная

+

Ч

70-175

Ортомиксо

вирусы

РНК

ОФ

5^106

Спиральная

+

Ч

80-120

Буньявирусы

РНК

ОФК

6^106-

15^106

Спиральная

+

Ч

90-100

Аренавирусы

РНК

ОФ

3^106-

5^106

Спиральная

+

Ч

50-300

Ретровирусы

РНК

О

7^106

10^106

Сложный

тип

+

Ч

80-100

Пикорнавирусы

РНК

О

2^106-

2,8^106

Кубическая

-

У

20-30

Калицивирусы

РНК

О

2,6^106-

2,8^106

Кубическая

-

У

20-30

Обозначения: Д-двуспиральная; К-кольцевая; О-односпиральная; Ф-

фрагментированная; У -устойчив; Ч-чувствителен; (+) - есть; (-)-нет.



Некоторые вирусы обладают уникальной способность преодолевать филогенетические барьеры и размножаться как в позвоночных, так и в беспозвоночных хозяевах (клещи, комары, москиты). К таким семействам относятся буньявирусы, тогавирусы, роды Vesiculovirus и Lyssavirus семейства рабдовирусов, род Orbivirus семейства реовирусов, вирус африканской чумы свиней семейства иридовирусов (таблица 2). Для этих вирусов членистоногие являются и естественными хозяевами, и переносчиками инфекции между позвоночными. Такие вирусы составляют экологическую группу арбовирусов, т.е. вирусов позвоночных, передающихся членистоногими.

Кроме типичного вида, определены еще три категории представителей рода:

Другие виды - это вирусы, которые точно относятся к данному семейству или роду;

Возможные виды - те вирусы, опубликованная информация о которых является прочным основанием для включения их в семейство или род;

Вероятные виды - это вирусы или изоляты, таксономический полезные сведения о которых следует рассматривать как более чем незначительные.



Выделение вирусов вне связи с заболеваниями привело к появлению многословных названий и их буквенных сокращений: ECHO (enteris cytopathogenis human orphan), REO (respiratory enteric orphan) и т.п. Для обозначения вирусов, выделенных из одного источника и обладающих общими свойствами, используют цифры: аденовирусы типов 1,2,3,..., энтеровирусы типов 1-71.


Таблица 2 - Классификация вирусов позвоночных и вызываемых ими болезней

Род

Типичный вид

Болезнь, вызываемая, типичным видом

Болезни ,вызываемые другими представителями

Orthopoxvirus

Vaccinia

orthopoxvirus

Осповакцина

Натуральная оспа человека, оспа буйволов, коров, кроликов, обезъян, эктромелия (оспа) мышей.

Parapoxvirus

Orf

parapoxvirus

Контагиозный пустулезный дерматит овец и коз

Пустулезный стоматит КРС, контагиозная эктима антилоп

Avipoxvirus

Fowl

avipoxvirus

Оспа кур

Оспа воробьев, голубей, и.т.д.

Capripoxvirus

Sheep

capripoxvirus

Оспа овец

Нодулярный дерматит КРС, оспа коз

Leporipoxvurus

Myxoma

leporipoxvirus

Миксоматоз кроликов

Фиброма белок, зайцев и кроликов

Suipoxvirus

Swine

suipoxvirus

Оспа свиней

-

Неклассифициро

ваннные

вирусы







Оспа енотов, плотоядных и слонов

Семейство Herpesviridae , подсемейство Alphaherpesvirinae

Human

herpesvirus

Human (alpha) herpesvirus

Обычный герпес человека 1 типа

Язвенный маммилит КРС

Suid herpesvirus

Suid (alpha) herpesvirus

Болезнь Ауески (псевдобешенство)

Ринопневмония (аборт лошадей).

Неклассифицированные вирусы подсемейства




Герпес кошек, лошадей и собак, коитальная экзантема лошадей

Подсемейство Gammaherpesvirinae




Неклассифицированные вирусы внутри подсемейства




Болезнь Марека, герпес индеек, беличьих и паукообразных обезьян, кроликов, злокачественная катаральная лихорадка КРС, ИЛТ, ИРТ, чума уток

Семейство Iridoviridae

African swine fever virus group

African swine fever iridovirus

Африканская чума свиней




Семейство Adenoviridae

Mastadenovirus

H2

mastadenovirus

Аденовирусная инфекция человека

Аденовирусная инфекция коз, КРС, лошадей, мышей, овец, свиней и собак

Aviadenovirus

Gal 1 aviadenovirus (GELO)

Аденовирусная инфекция кур

Аденовирусная инфекция гусей, индеек, уток и фазанов

Семейство

Papovaviridae

Rabbit (Shope) papillomavirus

Папилома кроликов (Шоупа)

Папиломатоз коз, КРС, крыс, лошадей, оленей, овец, собак и человека

Семейство

Parvoviridae

Rat parvovirus (virus Kilham)

Парвовирусная инфекция крыс

Алеутская болезнь норок, гепатит гусей, панлейкемия кошек, парвовирусные инфекции

Семейство

Reoviridae

Reovirus type 1

Реовирусная инфекция человека

Реовирусная инфекция лошадей, КРС, кошек, овец, собак

Orbivirus

Bluetongue

orbivirus

Катаральная лихородка овец

Африканская чума свиней

Rotavirus

Human

rotavirus

Ротавирусная инфекция человека

Ротавирусная инфекция антилоп, бизонов, телят, поросят и т.д.

Семейство

Birnaviridae

Infectious pancreatis necrosis virus of fisch

Инфекционный некроз поджелудочной железы рыб

Инфекционный бурсит кур (болезнь Гамборо)

Семейство

Togaviridae

Sindbis

alphavirus

Инфекция Синдбиса

Венесуэльский, восточный, американский и западный американский энцефаломиелиты лошадей

Семейство

Coronaviridae

Avian infectious bronchitis coronavirus

Инфекционный бронхит птиц

Гемагглютинирующий энцефалит свиней, ТГС, коронавирусные инфекции

Семейство

Paramyxoviridae

Newcastle

desease

paramyxovirus

Ньюкаслская болезнь

Парагрипп грызунов (вирус Сендай), КРС и т.д., чума с/х жив-х.

Семейство

Orthomyxoviridae

Influenza

A/WS/33, С

Грипп А и С людей

Грипп А КРС, лошадей, птиц ит.д.

Семейство

Rhabdoviridae

Vesicular

stomatitis

vesiculovirus

Indiana

Везикулярный стоматит, бешенство

Везикулярного стоматита серотипы






Семейство

Bunyamwera

bunyavirus

Инфекция

Буньямвера

Лихорадка долины Рифт

Семейство

Arenaviridae

Lymphocytic choriomeningeti s arenavirus

Лимфоцитарный

хориоменингит

Геморрагические лихорадки людей

Семейство

Retroviridae

Mammalian type C oncoviruses




Лейкемия, саркомы кошек, мышей, лейкоз КРС

Семейство

Picornaviridae

Rhinovirus

Aphthovirus

Human polioentero virus, Human rhinovirus Aphthovirus

Полимиелит человека, риновирусная инфекйция человека, ящур

Везикулярная болезнь свиней, риновирусная инфекция КРС, Ящур (сер.А, ОС,САТ1,САТ2, САТ3, Азия1)

Семейство

Caliciviridae

Vesicular exanrhema of swinecalicivirus

Везикулярная экзантема свиней

Калицивирусная инфекция кошек



Для упорядочения наименований вирусов выработан ряд правил. Название семейства оканчивается на «viridae», подсемейства - «virinae», рода - «virus» В названиях допускаются привычные латинизированные обозначения, цифры и обозначения типов, сокращения, буквы и их сочетания.



Контрольные вопросы: 1 Современная классификация вирусов. 2

Таксономические признаки вирусов животных.

РЕПРОДУКЦИЯ ВИРУСОВ

Вирусы воспроизводят себе подобные частицы в таком огромном количестве и столь своеобразными способами, что это явление стали именовать репродукцией. Первая и принципиальная особенность вирусов, отличающая их от других организмов, та, что геномы их представлены молекулами, как ДНК, так и РНК.

Вторая особенность заключается в большом разнообразии структуры и формы их геномов (одно-, двуспиральные ДНК, одно-, двуспиральные РНК, кольцевые формы нуклеиновых кислот). Третья особенность вирусов состоит в том, что почти все вирусные РНК способны реплицироваться независимо от ДНК клетки, тогда как клеточные РНК (р-РНК, и-РНК, т-РНК) синтезируются на матрице клеточной ДНК. Четвертая особенность - дизъюнктивный (разобщенный во времени и пространстве) биосинтез их структурных компонентов. Пятая кардинальная особенность: вирусы не имеют собственных белоксинтезирующих систем, а используют «в наем» эти системы клетки. Шестая особенность вирусов заключается в большом разнообразии самих механизмов репликации их вирусных нуклеиновых кислот и репродукции вирусных частиц.

Таким образом, репродукция вирусов - это образование путем репликации, протекающей по принципу комплементарности,

многочисленных копий вирусных нуклеиновых кислот (ДНК или РНК) и индуцирование молекулами последних биосинтеза вирусных белков с последующей самоорганизацией (ассамблированием) этих компонентов в зрелые вирусные частицы (В.И.Товарницкий, 1978).

Репликацию нуклеиновых кислот вирусов осуществляют ферменты-полимеразы. В зависимости от типа синтезируемых нуклеиновых кислот они называются ДНК-полимеразами или РНК- синтетазами.

Процесс репродукции вирусов может быть условно разделен на две фазы. Первая фаза охватывает события, которые ведут к адсорбции и проникновению вирусов в клетку, освобождению его внутреннего компонента и модификации его таким образом, что он способен вызвать инфекцию. Соответственно первая фаза включает в себе три стадии: 1) адсорбция вируса на клетках; 2) проникновение в клетки; 3) раздевание вируса в клетке. Эти стадии направлены на то, чтобы вирус был доставлен в соответствующие клеточные структуры и его внутренний компонент был освобожден от защитных оболочек. Как только эта цель достигнута, начинается вторая фаза репродукции, в течение которой происходит экспрессия вирусного генома. Эта фаза включает в себя пять стадий: 1) транскрипции; 2) трансляции и-РНК; 3) репликации генома; 4) сборки вирусных компонентов; 5) выход вируса из клетки.



Адсорбция вирионов на поверхности клетки. В основе адсорбции лежат два механизма. Первый из них (неспецифический) определяется силами электростатического взаимодействия, возникающими между разноименно заряженными группами, расположенными на поверхности клетки и вируса. 2) Специфичность связи между вирусом и клеткой обусловлена комплементарными клеточными и вирусными рецепторами. Процесс адсорбции возможен при наличии соответствующих рецепторов на поверхности клетки и «узнающих» их субстанций на поверхности вируса.

Вирусы используют клеточные рецепторы, предназначенные для прохождения в клетку необходимых для ее жизнедеятельности веществ: питательных веществ, гормонов, факторов роста и т.д. Рецепторы могут иметь разную химическую природу и представлять собой белки, углеводный компонент белков и липидов, липиды. Прикрепление вирусной частицы с клеточной поверхности вначале происходит путем образования единичной связи вирусной частицы с рецептором. Однако такое прикрепление непрочно, и вирусная частица может легко оторваться от клеточной поверхности (обратимая адсорбция). Для того чтобы наступила необратимая адсорбция, должны появиться множественные связи между вирусной частицей и многими молекулами рецепторов, т.е. должно произойти стабильное мультивалентное прикрепление. Количество молекул клеточных рецепторов в участках адсорбции может доходить до 3 тысяч.

Адсорбция вируса на клетках происходит в широком диапазоне температур. Она протекает нормально в присутствии катионов и подавляется веществами, несущими высокий отрицательный заряд (сульфатированные полисахариды, гепарин). Специфические противовирусные антитела, антитела к нормальным клеткам и гомогенаты могут препятствовать адсорбции вирусов. Процесс адсорбции состоит из двух быстро следующих друг за другом периодов: обратимого и необратимого. При длительном контакте вируса с клеткой никакие воздействия не позволяют освободить адсорбированный вирус, наступает стадия необратимой адсорбции.

Количество адсорбированного вируса и число инфицированных клеток в основном зависят от множественности заражения и продолжительности адсорбции. Так, например, для адсорбции 50% вируса простого герпеса требовалось 90 мин, тогда как такое же количество вируса болезни Ауески при тех же условиях адсорбировалось за 30 минут. Адсорбированные вирусные частицы могут иметь различную судьбу: большая часть их элюируется, при этом они повреждаются, так как теряют способность к реадсорбции другими клетками и не инфицируют их; другая часть вирусных частиц проникает в клетку и подвергается дезинтеграции, и небольшая часть инфекционных вирусных частиц, связанных с клеткой, остается интактной.

Прикрепительные белки могут находиться в составе уникальных органелл, таких как структуры отростка, у Т-бактериофагов или фибры у аденовирусов, которые хорошо видны в электронном микроскопе; могут формировать морфологически менее выраженные, но не менее уникальные структуры белковых субъединиц на поверхности мембран, как, например, шипы у оболочечных вирусов, «корону» у коронавирусов.

Проникновение вирусов в клетку. Исторически сложилось представление о двух альтернативных механизмах проникновения в клетку вирусов животных - путем виропексиса (эндоцитоза) и путем слияния вирусной и клеточной мембран.

Термин «виропексис», предложенный в 1948 г. Фазекасом де Сен Гро, означает, что вирусная частица попадает в цитоплазму в результате инвагинации участка плазматической мембраны и образования вакуоли, которая содержит вирусную частицу. Виропексис представляет собой частный случай рецепторного или адсорбционного эндоцитоза. Этот процесс является обычным механизмом, благодаря которому в клетку поступают питательные и регуляторные белки, гормоны, липопротеины и другие вещества из внеклеточной жидкости. Рецепторный эндоцитоз происходит в специализированных участках плазматической мембраны, где имеются специальные ямки, покрытые со стороны цитоплазмы особым белком с большой молекулярной массой - клатрином.

Противоположностью рецепторного эндоцитоза является жидкостный эндоцитоз, когда инвагинация происходит не в специализированных участках мембраны. Для того чтобы внутренний компонент вируса мог пройти через клеточную мембрану, ряд оболочечных вирусов эволюционно приобрел механизм индукции слияния мембран. Если при эндоцитозе вирусная частица является пассивным пассажиром, то при слиянии она становится активным участником процесса.

Вирусы вызывают два типа слияния клеток: 1) слияние снаружи и



  1. слияние изнутри. Слияние снаружи происходит при высокой множественности инфекции и обнаруживается в течение первых часов после заражения (парамиксовирусы). Слияние изнутри происходит при низкой множественности инфекции, обнаруживается на сравнительно поздних стадиях инфекционного процесса и обусловлено вновь синтезированными вирусными белками (герпес-, онковирусы, возбудители медленных инфекций и др.).

Раздевание вируса в клетке. Проникшие в клетку вирусные частицы должны раздеться для того, чтобы вызвать инфекционный процесс. Смысл раздевания заключается в удалении вирусных защитных оболочек, которые препятствуют экспрессии вирусного генома. В результате раздевания освобождается внутренний компонент вируса, который способен вызвать инфекционный процесс. Раздевание сопровождается рядом характерных особенностей: в результате распада вирусной частицы исчезает инфекционная активность, в ряде случаев появляется чувствительность к нуклеазам, возникает устойчивость к нейтрализующему действию антител, теряется фоточувствительность при использовании ряда препаратов.

Раздевание ряда вирусов происходит в специализированных участках внутри клетки (лизосомах, структурах аппарата Гольджи, околоядерном пространстве, ядерных порах на ядерной мембране). При слиянии вирусной и клеточной мембран проникновение в клетку сочетается с раздеванием. Раздевание аденовирусов происходит в цитоплазме и ядерных порах и имеет три стадии: 1) образование субвирусных частиц с большей плотностью, чем вирионы; 2) образование сердцевин, в которых отсутствует 3 вирусных белка; 3) образование ДНК-белкового комплекса, в котором ДНК ковалентно соединена с терминальным белком.



Транскрипция - это переписывание информации с ДНК на РНК по законам генетического кода. Это означает, что РНК состоит из нуклеотидных последовательностей, комплементарных ДНК. Продуктами транскрипции в клетке являются и-РНК. Сама клеточная ДНК, являющаяся носителем генетической информации, не может непосредственно программировать синтез белка. Стратегия вирусного генома в отношении синтеза и-РНК у разных вирусов различна. У ДНК- содержащих вирусов и-РНК синтезируется на матрице одной из нитей

ДНК. Формула переноса генетической информации у них такая же, как и в клетке: ДНК-РНК-белок. ДНК-содержащие вирусы, репродукция которых происходит в ядре, используют для транскрипции клеточную полимеразу. К этим вирусам относятся папова-, аденовирусы, вирусы герпеса. ДНК-содержащие вирусы, репродукция которых происходит и в цитоплазме, не могут использовать клеточные ферменты, находящиеся в ядре. Транскрипция их генома осуществляется вирусспецифическим ферментом - ДНК полимеразой, которая проникает в клетку в составе вириона. К этим вирусам относятся вирусы оспы и иридовирусы. У РНК-содержащих плюс-нитевых вирусов, у которых функции и-РНК выполняет сам геном, передача генетической информации осуществляется по наиболее простой формуле: РНК-белок. К этой группе вирусов относятся пикорна-, тога-, коронавирусы. У них нет необходимости в акте транскрипции для синтеза вирусспецифических белков. Поэтому транскрипцию как самостоятельный процесс у этих вирусов не выделяют. Иначе обстоит дело у вирусов, геном которых не может выполнять функцию и-РНК. Передача генетической информации у этих вирусов осуществляется по формуле: РНК-РНК-белок. Семейство ретровирусов имеют уникальный путь передачи генетической информации. РНК этих вирусов переписывается на ДНК, ДНК интегрирует с клеточным геномом и в его составе переписывается на РНК, которая обладает информационными функциями. В составе этих вирусов есть уникальный вирусоспецифический фермент, который переписывает РНК на ДНК. Этот процесс называется обратной транскрипцией, а фермент - обратная транскриптаза, или ревертаза.

Транскрипция ряда ДНК-содержащих вирусов - папова-, аденовирусов, вирусов герпеса, парво-, гепаднавирусов осуществляется в ядре клетки, и в этом процессе широко используются механизмы клеточной транскрипции-ферменты транскрипции и дальнейшей модификации транскриптов.

Синтез комплементарных РНК на родительских матрицах с помощью родительской транскриптазы носит название первичной транскрипции в отличие от вторичной транскрипции, происходящей на более поздних стадиях инфекционного цикла на вновь синтезированных, дочерних матрицах с помощью вновь синтезированной транскриптазы. У сложно устроенных РНК-содержащих вирусов животных транскрипция происходит не на матрице голой РНК, а в составе вирусных нуклеокапсидов или сердцевин (транскриптивные комплексы).

Транскрипция вирусного генома строго регулируется на протяжении инфекционного цикла. Регуляция осуществляется как клеточными, так и вирусоспецифическими механизмами. У некоторых вирусов, в основном ДНК-содержащих, существует три периода транскрипции: сверхранний, ранний и поздний. К ним относятся вирусы оспы, герпеса, папова-, адено- и иридовирусы. В результате сверхранней и ранней транскрипции избирательно считываются сверхранние и ранние гены с образованием сверхранних или ранних и-РНК. При поздней транскрипции считывается другая часть вирусного генома - поздние гены, с образованием поздних и-РНК. Многие сверхранние гены являются генами для неструктурных белков-ферментов и регуляторов транскрипции - и репликации вирусного генома. Напротив, поздние гены обычно являются генами для структурных белков. Обычно при поздней транскрипции считывается весь геном, но с преобладанием транскрипции поздних генов. Фактором регуляции транскрипции у ядерных вирусов, является транспорт транскриптов из ядра в цитоплазму, к месту функционирования иРНК-полисомам.

Трансляция. Синтез белка в клетке происходит в результате трансляции и-РНК. Трансляцией называется процесс перевода генетической информации, содержащейся в и-РНК, на специфическую последовательность аминокислот. Процесс трансляции состоит из трех фаз: 1) инициации - стадия формирования комплекса компонентов, необходимого для узнавания места и начала процесса; 2) элонгации - стадия продолжения процесса, состоящего из повторяющихся действий;


  1. терминации - стадия окончания процесса под действием специфических механизмов.

Инициация трансляции - это наиболее ответственный этап в процессе трансляции, основанный на узнавании рибосомой и-РНК и связывании с ее особыми участками. Вначале с и-РНК связывается малая рибосомальная субъединица. К комплексу и-РНК с малой рибосомальной субъединицей присоединяются другие компоненты, необходимые для начала трансляции. Это несколько молекул белка, которые называются «инициаторные факторы»

Элонгация трансляции - это процесс удлинения, наращивания полипептидной цепи, основанный на присоединении новых аминокислот с помощью пептидной связи. Происходит постоянное протягивание нити и-РНК через рибосому и «декодирование» заложенной в ней генетической информации. Терминация трансляции - она происходит в тот момент, когда рибосома доходит до терминирующего кодона в составе иРНК.



Репликация вирусных ДНК. Репликация генома ДНК-содержащих вирусов в основном катализируется клеточными фрагментами, и механизм ее сходен с механизмом репликации клеточной ДНК. Синтез вирусных ДНК осуществляется с помощью ДНК-полимераз, источники которых могут быть различны. Репликация одноцепочных вирусных ДНК у парвовирусов (например, у латентного вируса крыс) синтезируются по принципу комплементарности с образованием промежуточной репликативной формы (ПРФ). Репликация односпиральных вирусных РНК (пикорна и арбоваирусов) осуществляется без непосредственного участия клеточных ДНК.

Синтез вирусных белков. В основе этого синтеза лежит тот же механизм, что и при синтезе белка в нормальных клетках. Синтез вирусоспецифического белка зависит от синтеза вирусной и-РНК, но и влияет на него: если синтез белка нарушен, происходит затоваривание вновь образующейся и-РНК в местах ее синтеза и тормозится дальнейший ее синтез. Вирусные белки в процессе инфекции синтезируются в избыточном количестве, чем требуется для образования инфекционного вируса. Например, в клетках, инфицированных вирусами герпеса, в вирусное потомство включается только около 35% от общей массы вирусоспецифических белков, синтезированных в клетках.

Контрольные вопросы: 1 Особенности репродукции вирусов. 2 Фазы и стадии репродукции вирусов. 3 Синтез вирусных белков.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница