3. Особенность строения генома вирусов

Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты!!! (в отличие от клеток). Различают ДНК- и РНК-содержащие вирусы. Например, РНК содержат следующие вирусы: гриппа, парагриппа, кори, RS, гепатита А, полиомиелита, Коксаки, ECHO, ВИЧ и др. ДНК содержат: вирус гепатита В, аденовирусы, вирус оспы, герпеса, цитомегалии и др.

Вирусы обычно гаплоидны, т.е. имеют один набор генов за исключением ретровирусов, которые обладают диплоидным геномом.

Геном содержит от шести до нескольких сотен генов и представлен различными видами нуклеиновых кислот: двухнитевыми (герпесвирусы), однонитевыми (парамиксовирусы), линейными (пикорнавирусы), кольцевыми (гепадновирусы), фрагментированными (ортомиксовирусы). Геном вирусов способен включаться в геном клетки в виде провируса, проявляя себя генетическим паразитом клетки. Нуклеиновые кислоты некоторых вирусов, например, вируса герпеса, могут находиться в цитоплазме инфицированных клеток, напоминая плазмиды.

Среди РНК-содержащих вирусов различают:

1. вирусы с положительным (плюс-нить РНК) геномом (пикорновирусы, тогавирусы). Плюс-нить РНК этих вирусов выполняет наследственную (геномную) функцию и функцию информационной РНК (иРНК).

2. вирусы с отрицательным (минус-нить РНК) геномом (парамиксовирусы, рабдовирусы).

Минус-нить РНК этих вирусов, не является информационной РНК и выполняет только наследственную (геномную) функцию (матрица для синтеза мРНК)

4. Этапы взаимодействия вируса с клеткой

Этапы взаимодействия вируса с клеткой хозяина:

1. Адсорбция — пусковой механизм, связанный с прикреплением вириона к поверхности клетки. Выделяют две основных фазы адсорбции:

а) неспецифическая обусловлена ионным притяжением между вирусом и клеткой.

б) высокоспецифическая обусловлена гомологией, комплементарностью специфических рецепторов вируса и хозяина (у вируса гриппа — гемагглютинин к сиаловой кислоте гликопротеинов клеток дыхательных путей, у вируса иммунодефицита человека — гликопротеин gp 120 — к СД4 рецепторам Т-хелперов, моноцитов, макрофагов).

1. Проникновение

а) путем слияния оболочки вириона с мембраной клетки, характерно для некоторых оболочечных вирусов (парамиксовирусов, ретровирусов, герпесвирусов)

б) путем эндоцитоза (пиноцитоза) в результате захватывания и поглощения вириона клеткой: клеточная мембрана с прикрепленным вирионом впячивается с образованием внутриклеточной вакуоли (эндосомы), содержащей вирус.

2. Освобождение нуклеиновых кислот (депротеинизация) — “раздевание” нуклеокапсида и активация нуклеиновой кислоты. В результате депротеинизации удаляются поверхностные структуры вируса и высвобождается его внутренний компонент, способный вызвать инфекционный процесс.

3. Синтез нуклеиновых кислот и вирусных белков, т.е. подчинение систем клетки хозяина и их работа на воспроизводство вируса. Синтез нуклеиновых кислот и белков вируса разобщен во времени и пространстве, т.к. осуществляется в разных частях клетки. Такой способ размножения вирусов называется дизъюнктивным.

Синтез белков в клетке осуществляется благодаря процессам транскрипции — переписывания генетической информации с нуклеиновой кислоты в нуклеотидную последовательность информационной РНК (иРНК или мРНК) и трансляции — механизмов, при помощи которых последовательность нуклеотидных оснований мРНК переводится в специфическую последовательность аминокислот в синтезируемом полипептиде на рибосомах клетки хозяина.

4. Сборка вирионов — многоступенчатый процесс, включающий в себя соединение всех компонентов вириона.

Сборка просто устроенных вирусов заключается во взаимодействии вирусных нуклеиновых кислот с капсидными белками и в образовании нуклеокапсидов. У сложно устроенных вирусов сначала формируются нуклеокапсиды, которые взаимодействуют с модифицированными мембранами клеток (будущей липопротеиновой оболочкой вируса). У минус-нитевых РНК вирусов в сборку вовлекается матриксный белок (М-белок), который расположен под модифицированной клеточной мембраной.

5. Выход вирусных частиц из клетки взрывным путем или почкованием, экзоцитозом. Полный цикл репродукции вирусов завершается через 5-6 ч (вирус гриппа) или через несколько суток (вирус кори). По взрывному пути выходят из клетки просто устроенные вирусы, не имеющие липопротеиновой оболочки. Из погибающей клетки одновременно выходит большое количество вирионов. Почкование, экзоцитоз характерен вирусам, имеющим липопротеиновую оболочку, которая является производной клеточных мембран. Сначала образовавшийся нуклеокапсид транспортируется к клеточным мембранам, в которые уже встроены вирусоспецифические белки. Затем в области контакта нуклеокапсида с клеточной мембраной начинается выпячивание этих участков. Сформировавшаяся почка отделяется от клетки в виде сложно устроенного вируса. Клетка способна длительное время сохранять жизнеспособность и продуцировать вирусное потомство.

Исходы взаимодействия вирусов с клеткой хозяина

1. Продуктивный процесс — репликация (продукция) вирусов. Выделяют:

• продуктивный цитолитический процесс с образованием инфекционного потомства и выходом вирионов во внеклеточную среду.

• продуктивной нецитолитический процесс с образованием инфекционных вирусных частиц без лизиса клетки, которая продолжает функционировать.

Цитопатический эффект является результатом интенсивного размножения и формирования большого количества вирусных частиц (характерный результат продуктивного процесса), вызванного вирусами с высокой цитопатогенностью. Цитопатический эффект действия на клеточные культуры для многих вирусов носит узнаваемый специфический характер;

2. Интегративный процесс — интеграция вирусного генома с геномом клетки хозяина (вирогения). Это особый вариант продуктивного процесса по типу стабильного взаимодействия. Вирус реплицируется вместе с геномом клетки хозяина и может длительно находиться в латентном состоянии. Встраиваться в ДНК — геном хозяина могут только ДНК- вирусы (принцип “ДНК — в ДНК”). Единственные РНК — вирусы, способные интегрироваться в геном клетки хозяина — ретровирусы, имеют для этого специальный механизм. Синтез ДНК провируса на основе геномной РНК с помощью фермента обратной транскриптазы (ревертазы) с последующим встраиванием ДНК в геном хозяина.

3. Абортивный процесс — клетки освобождаются от вируса, не вызывая появление дочерней популяции или появление в меньшем количестве. При инфицировании дефектным вирусом, для репликации которого нужен вирус- помощник, самостоятельная репликация этих вирусов невозможна. Например, дельта вирус или вирус гепатита D может реплицироваться в клетке только при наличии вируса гепатита B, его HВs — антигена. При инфицировании вирусом генетически нечувствительных к нему клеток или при заражении чувствительных клеток вирусом в неблагоприятных условиях.

Возможные последствия инфекционного процесса, вызванного вирусами для клетки:

• сохранение жизнеспособности клетки

• деструкция клетки, возникающая при цитолитической инфекции (цитопатогенное действие вируса — ЦПД)

• образование многоядерных клеток в результате их слияния (симпластообразование)

• образование вирусных внутриклеточных включений

• онкогенная трансформация клетки при интеграции вирусного генома с геномом клетки (вирогении, интегративной инфекции)