15. Структурні і неструктурні білки вірусів

Неструктурні білки. Неструктурні вірусні білки - це всі білки, що кодуються вірусним геномом, але не входять у склад зрілих віріонів. Вони вивчені набагато гірше, ніж структурні, що пов'язано з незрівнянно великими труднощами, що виникають при їх ідентифікації і виділенні в порівнянні зі структурними білками. Неструктурні білки в залежності від їх функцій поділяють на п'ять груп:

1) регулятори експресії вірусного генома;

2) попередники вірусних білків;

3) нефункціональні пептиди;

4) інгібітори клітинного біосинтезу й індуктори руйнування клітин;

5) вірусні ферменти.

Білки, що входять у першу групу, безпосередньо впливають на вірусну нуклеїнову кислоту, перешкоджаючи синтезу інших вірусних білків, чи навпаки, запускаючи їх синтез. Крім того, у ряду вірусів білки, що входять у цю групу, модифікують білоксинтезуючий апарат клітини так, що він починає вибірково синтезувати вірусні, а не клітинні білки.

Білки, що входять у другу групу, є попередниками інших вірусних білків, що утворюються із них у результаті складних біохімічних процесів. Сума цих процесів називається процессингом, чи постсинтетичною модифікацією білків.

Білки, що входять у третю групу (нефункціональні пептиди), утворюються в зараженій клітині двома шляхами: перший – по принципу процессингу попередників; другий полягає в тім, що ряд білків синтезується в неактивній формі, що формально можна також назвати попередниками. Разом з тим на відміну від «звичайних» попередників з них у ході процессингу утворюється не декілька, а лише один білок.

До четвертої групи відносяться білки, що руйнують клітинні ДНК і мРНК, модифікують клітинні ферменти, додаючи їм вірусоспецифічну активність. Сюди ж відносяться білки вірусів, що не мають стадії брунькування, дестабілізуючі клітинні мембрани, що викликають їхній лізис і вихід сформованих віріонів у позаклітинний простір.

Структурні білки. Структурними називають усі білки, що входять до складу зрілих позаклітинних віріонів. Структурні білки у віріоні виконують ряд функцій:

1) захист нуклеїнової кислоти від зовнішніх факторів;

2) взаємодія з мембраною чуттєвих клітин у ході першого етапу їх зараження;

3) взаємодія з вірусної нуклеїновою кислотою в ході і після її упакування в капсид;

4) взаємодія між собою в ході самозбирання капсида;

5) організація проникнення вірусу в чуттєву клітину.

Ці п'ять функцій властиві структурним білкам усіх без винятку вірусів. Усі функції можуть реалізуватися одним білком. Наприклад, у вірусу тютюнової мозаїки є лише один структурний білок, що складається з єдиного поліпептидного ланцюга з молекулярною масою 17—18 КД. В інших вірусів ці функції розділені тим чи іншим способом між різними білками. Так, наприклад, віріони вірусу ящуру включають три різних поліпептиди, що позначаються як VP1, VP2 і VP3. Взаємодія з мембраною чуттєвих клітин здійснює білок VP1. У реалізації інших чотирьох функцій беруть участь усі три поліпептиди;

6) здатність до руйнування в ході звільнення нуклеїнової кислоти. Ця функція властива білкам усіх вірусів, крім деяких сателітних вірусів, не здатних до самостійної репродукції при відсутності вірусу-помічника;

7) організація виходу з зараженої клітини в ході формування віріону. Цю функцію виконують структурні білки вірусів, віріони яких виходять із зараженої клітки шляхом брунькування;

8) організація «сплавлення» і злиття клітинних мембран. Ця функція часто іменується F-активністю (фьюжн -активність, від англ. «злиття») і властива білкам вірусів, що проникають у клітини шляхом злиття суперкапсидних оболонок віріонів із клітинними мембранами.

Крім названих вище, структурні білки можуть мати властивості каталізувати ті чи інші біохімічні реакції. Деякі вірусологи виділяють їх в особливу групу, іменовану «ферменти віріонів». Звичайно структурні білки віріонів мають ті види ферментативної активності, що необхідні для репродукції вірусу, але відсутні в клітині. Дві з цих ферментативних активностей так важливі, що їх корисно виділити окремо:

9) РНК - залежна РНК - полімеразна активність. Цю функцію виконують структурні білки усіх вірусів, у віріонах який міститься РНК, яка немає ролі мРНК;

10) РНК - залежна ДНК - полімеразна активність. Цю функцію виконують спеціальні білки ретровірусів, іменовані ревертазами, чи зворотними транскриптазами. Крім цих ферментів у складно організованих віріонах, наприклад, покс-, герпес- і іридовірусів містяться кінази, нуклеази, протеази, фосфорилази, трансферази й ін.;

11) захист і стабілізація вірусної нуклеїнової кислоти після її виходу з капсида в зараженій клітині. Ця функція реалізується ковалентно і нековалентно зв'язаними з нуклеїновою кислотою білками пікорна-, папова-, адено-, орбі-, поксвірусів.

До останньої групи неструктурних білків відносяться ферменти, які кодуються вірусним геномом, але не входять до складу віріонів.

х-ка білків за типа структур:

Для описання структури та морфологічних особливостей вірусів розроблена досить детальна номенклатура:

Субодиниця, або білкова субодиниця: единий, розміщений визначеним чином поліпептидний ланцюг (наприклад білок ВТМ, мол. Маса 17 000)

Ансамбль (структурний елемент або структурна одиниця): одна чи декілька неідентичних білкових субодиниць, які в сукупності утворюють “хімічно завершений” блок більш високого порядку (наприклад VP1, VP2, VP3, VP4 у вірусу поліомієлиту)

Капсид: білкова облонка яка утворює комплекс з нуклеїновою кислотою (у “простих” вірусів).

Нуклеокапсид: комплекс білку з нуклеїновою кислотою, що являє собою упаковану форму геному вірусної частки. Цей термін використовується в тому разі, коли описуються складні віруси (вірус сказу (рабдовіус)), які мають в своєму складі суперкапсидну оболонку.

Віріон: ціла вірусна частка.