3.1 Вирус гриппа а

Рис. 1 - Вирус гриппа H1N1

Домен: Вирусы

Семейство: Orthomyxoviridae

Род: Influenzavirus A

Вид: Грипп типа A

Подвид: H1N1 subtype

Вирус гриппа человека выделен в 1933 г. Смитом, Эндрюсом и Лейдлоу путем заражения хорьков смывами носоглотки больного гриппом Вильсона Смита (отсюда название первого штамма WS). 

   Морфология.

Вирус имеет сферическую форму, диаметр вирусной частицы 80—120 нм (см. рис. 7, а). В препаратах свежевыделенных от больного вирусов встречаются нитевидные формы значительной длины. Вирус содержит липопротеидную оболочку, покрытую шипиками длиной около 10 нм. Шипики образованы двумя гликопротеидами — гемагглютинином и нейраминидазой. Шип гемагглютинина образован тремя молекулами белка, шип нейраминидазы образован четырьмя молекулами белка. Внутренним компонентом вирионов является нуклеокапсид спиральной симметрии с диаметром около 9 нм. Он уложен в виде двойной спирали с диаметром 50—60 нм с односпиральной петлей на конце. В соответствии с 8 фрагментами генома имеется 8 фрагментов нуклеокапсида. В составе вирионов между фрагментами существует слабая связь. (Букринская А.Г. 1986 г.)

Химический состав и физико-химические свойства. 

Вирус содержит по массе 1—2 РНК, 50—70% белков, 18—37% липидов, 5—9% углеводов. Липиды содержатся в липопротеидной оболочке, углеводы — в составе гликопротеидов. И липиды и углеводы имеют клеточное происхождение. Молекулярная масса вирусной частицы 250- 106, плавучая плотность в сахарозе 1,19 г/см3. Фрагменты нуклеокапсида имеют длину от 50 до 130 нм; плавучая плотность нуклеокапсида в хлориде цезия 1,34—1,35 г/см3. (Букринская А.Г. 1986 г.)

Геном. 

Геном представлен 8 фрагментами однонитчатой линейной «минус-нитевой» РНК. Молекулярная масса отдельных фрагментов от 0,2- 106 до 1- 106, общая молекулярная масса 5- 106. Каждый фрагмент, за исключением 7-го и 8-го, кодирует один белок, фрагменты 7 и 8 кодируют по два белка с уникальными последовательностями аминокислот, благодаря сплайсингу и сдвигу рамки при трансляции. Определена первичная структура всех генов вируса гриппа. (Букринская А.Г. 1986 г.)

 Белки, антигены. 

В составе вируса гриппа содержится 7 белков. Белки P₁, Р₂, ₃3 названы по первой букве слова «полимераза», поскольку предполагалось, что все три являются субъединицами РНК-полимеразы. На самом деле, РНК-полимеразой является белок P₁. Белок Р₃ обладает свойствами эндонуклеазы, «откусывая» «шапочку» у клеточных иРНК вместе с 10—13 прилегающими нуклеотидами и перебрасывая ее на 5-конец вирусного транскрипта. Функции белка Р₂ неизвестны. Белки Р₁ и Рз обладают основными свойствами, а белок Р2 — кислыми, поэтому их еще называют РВ₁ (P₁), РВ2 (Рз) и РА (Р₂). Все три белка находятся в составе нуклеокапсида и образуют комплекс, интимно связанный с геномом.

   Мономер гемагглютинина имеет форму палочки длиной 14 нм и диаметром 4 нм, которая одним концом (С-конец легкой цепи) погружена в липидный бислой. Субъединица гемагглютинина представляет собой тример. Гемагглютинин синтезируется в виде предшественника, который нарезается протеолитическими ферментами на две субъединицы, тяжелую цепь (НА1) и легкую (НА2) с молекулярными массами примерно 50 ООО и 25ООО, связанные дисульфидными связями. С помощью рентгеноструктурного анализа кристаллизованного НА, сделанного Д. Скейлом , предложена его пространственная модель. Согласно этой модели в тримере НА обнаруживаются два структурных участка — стебель и глобула. Глобула содержит антигенный и рецепторный участки. Она состоит только из НА1, а стебель — из обеих субъединиц (НА1 и НА2). Обнаружено четыре предполагаемые зоны антигенов А, В, С, D. Зона антигена А является петлей, которая образуется между тримерами. Эти зоны соответствуют четырем антигенным детерминантам. Все они связаны с тяжелой цепью гемагглютинина. Две из них являются последовательными, а две образуются при взаимодействии мономеров. Третья обусловлена третичной структурой, четвертая — четвертичной структурой и формируется путем взаимодействия трех мономеров. Наиболее активными антигенными детерминантами являются 1-я и 2-я. (Букринская А.Г. 1986 г.)

   Гемагглютинин является основным специфическим антигеном вируса, определяющим, наряду с нейраминидазой, подтип вируса и вызывающий образование протективных антител. Свойство гемагглютинина к антигенной изменчивости обусловлено двумя генетическими процессами — дрейфом и шифтом. В результате дрейфа происходят незначительные изменения гена НА, обусловленные  точечными мутациями,  а антигенные свойства меняются незначительно, но при продолжительном периоде циркуляции вируса под влиянием коллективного иммунитета селекционируются варианты, значительно отличающиеся по антигенным свойствам от прототипного штамма. Шифт возникает в результате полной смены гена и обусловлен их пересортировкой при одновременной репродукции в клетке двух вирусов гриппа. Вирус агглютинирует эритроциты кур, морских свинок, человека и многих других видов животных. При низких значениях рН (5,0—5,5) вирус вызывает гемолиз эритроцитов.

   Нейраминидаза является ферментом, катализирующим отщепление сиаловой кислоты от субстрата. Мономер нейраминидазы под электронным микроскопом имеет вид барабанной палочки и состоит из головки, обращенной кнаружи, размером 4X4X4 нм и ножки длиной 10 нм. Соединение двух мономеров происходит за счет дисульфидных связей, а двух димеров в тетрамере — за счет межмолекулярных связей. Активные центры и антигенные детерминанты находятся на головках мономеров. Нейраминидаза может изменяться независимо от гемагглютинина, в основе антигенной изменчивости также лежат процессы дрейфа и шифта. Антитела против нейраминидазы не оказывают такого защитного действия, как антитела против гемагглютинина, однако, они частично нейтрализуют вирус и ослабляют инфекционный процесс. (Букринская А.Г. 1986 г.)

   Нуклеопротеид (NP) — основной внутренний белок вируса, формирующий субъединицы капсида. Он интимно связан с геномом в течение всего периода репродукции вируса, но не препятствует экспрессии генома. Этот белок является типоспецифическим антигеном, общим для всех вирусов типа А. Антитела к NP не оказывают защитного действия и применяются с целью диагностики инфекции. Матриксный белок — самый низкомолекулярный белок в составе вириона, локализованный на внутренней поверхности липопротеидной мембраны вируса. М1-белок играет роль медиатора при сборке вирусной частицы. M1-белок является стабилизирующим фактором, при его отсутствии или уменьшении концентрации вирусная частица становится хрупкой и быстро распадается. Матриксный белок, как и NP, является типоспецифическим антигеном, общим для всех вирусов типа А. Белок Мг, который кодируется тем же седьмым геном, является неструктурным и локализован в клеточной оболочке.

   Белки NS1 и NS2 — неструктурные вирусные белки, которые хотя и кодируются одним (восьмым) геном, имеют уникальные последовательности аминокислот благодаря трансляции со сдвигом рамки. Белок NS1 синтезируется на самых ранних этапах репродукции. В ядре и цитоплазме он накапливается в больших количествах и образует включения. (Букринская А.Г. 1986 г.)