Типы взаимодействия вируса с клеткой. Продуктивная вирусная инфекция.



Вирусы, их особенности, строение вириона. Принципы классификации вирусов.

Вирусы – мельчайшие микробы, относящиеся к царству Virae (лат. virus – яд).

Вирусы не имеют клеточного строения, состоят из ДНК- или РНК-генома, окружённого белками. Являясь автономными генетическими структурами и облигатными внутриклеточными паразитами, вирусы размножаются в цитоплазме или ядре клеток и не имеют собственной метаболической системы. Для них характерен разобщённый (дизъюнктивный) способ размножения: в разных частях вирусинфицированной клетки происходит образование вирусных компонентов, а затем их сборка.Зрелая вирусная частица называется вирионом.

Размер вириона вируса чрезвычайно мал и лежит в диапозоне 15-400 нм, поэтому вирусы возможно изучать только с помощью электронной микроскопии.

Вирусы содержат только какую-то одну нуклеиновую кислоту: РНК или ДНК. Таким образом, различают ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы. Геном вирусов достаточно скромный: в среднем от 5 до 200 генов.

РНК-содержащие вирусы имеют полярную нуклеиновую кислоту. Различают плюс-нить РНК (позитивная нить) и минус-нить РНК (негативная нить). Позитивная РНК является одновременно источником наследственного материала, с другой стороны, может выступать в качестве мРНК, т.е. транслироваться с образованием белковых молекул. Негативная нить выступает только в качестве геномной нуклеиновой кислоты, для синтеза белка нужно синтезировать комплементарную ей нить с помощью РНК-зависимой-РНК-полимеразы.

Различают простые и сложные вирусы.

Простые вирусы содержат только нуклеиновую кислоту, связанную с белковой структурой, называемой капсидом. Некоторые простые вирусы во внешней среде могут кристаллизоваться. Такие вирусы разрушают инфицированную клетку (лизис).

Сложные вирусы содержат кнаружи от капсида двойную липопротеиновую оболочку, которая сформировалась при слиянии вируса с ЦПМ клетки хозяина, мембраной ЭПС, ядра и т.д. Эту оболочку иначе называют суперкапсидом, на котором расположены гликопротеиновые шипики. Обработка вирусов эфиром приводит к растворению этих шипиков, и вирус инактивируется. Под оболочкой некоторых вирусов находится матриксный белок (М-белок).

Нуклеиновую кислоту вирусов называют сердцевиной (в некоторых случаях она связана с гистоноподобными белками).

 

Формы вириона по типу симметрии капсида:

 

- спиральный;

- икосаэдрический;

- продолговатый;

- комплексный

 

Спиральный капсид – отдельные белковые фрагменты капсида – капсомеры – уложены спирально по ходу нуклеиновой кислоты.

Икосаэдрический капсид – капсомеры формируют геометрически правильное тело, внутри которого расположена нуклеиновая кислота.

Продолговатый капсид – капсомеры образуют вытянутые вдоль продольной оси структуры (это бактериофаги).

Комплексный капсид – имеет смешанный характер, сочетает черты спирального и икосаэдрического капсида.

 

Классификация вирусов.

 

Лауреат Нобелевской премии Балтимор предложил схему классификации всех вирусов на основе строения их генетического материала, поместив вирусы в 7 групп.

 

Группа Семейство Представители

ДНК (двунитевые)-вирусы

Поксвирусы (Poxviridae) Вирус натуральной оспы
Герпесвирусы (Herpesviridae) Вирусы герпеса, Эпштейна-Барр, ветряной оспы
Аденовирусы (Adenoviridae) Аденовирусы человека
Папилломавирусы (Papillomaviridae) Вирус папилломы человека
Полиомавирусы (Polyomaviridae) Полиомавирусы человека
ДНК (однонитевые)-вирусы Парвовирусы (Parvoviridae) Парвовирус человека
РНК(двунитевые)-вирусы Реовирусы (Reoviridae) Вирус Кемерово, колорадской клещевой лихорадки, ротавирусы человека

РНК (плюс-однонитевые)-вирусы

Пикорнавирусы (Picornaviridae) Вирус полиомиелита, Коксаки А и В, ECHO, вирус гепатита А, риновирусы человека
Калицивирусы (Caliciviridae) Вирусы гастроэнтерита группы Норволк
Гепевирусы (Hepeviridae) Вирус гепатита E
Коронавирусы (Coronaviridae) Коронавирусы человека, торовирусы
Флавивирусы (Flaviviridae) Вирус жёлтой лихорадки, клещевого энцефалита, вирус гепатита C
Тогавирусы (Togaviridae) Вирус краснухи

РНК (минус-однонитевые)-вирусы

Борнавирусы (Bornaviridae) Вирус болезни Борна
Филовирусы (Filoviridae) Вирус Эбола
Парамиксовирусы (Paramyxoviridae) Вирусы кори, парагриппа, эпидемического паротита
Рабдовирусы (Rhabdoviridae) Вирус бешенства, везикулярного стоматита
Ортомиксовирусы (Orthomyxoviridae) Вирус гриппа
Буньявирусы (Bunyviridae) Вирус геморрагической лихорадки, вирус гепатита D
РНК-вирусы (обратнотранскрибирующиеся) Ретровирусы (Retroviridae) ВИЧ
ДНК-вирусы (обратнотранскрибирующиеся) Гепаднавирусы (Hepadnaviridae) Вирус гепатита B

 

 

Типы взаимодействия вируса с клеткой. Продуктивная вирусная инфекция.

 

Вирусы являются облигатными внутриклеточными паразитами, поэтому все изменения, происходящие с клеткой, обусловлены именно присутствием вируса в клетке.

С клеткой могут происходить следующие изменения:

 

1. Некроз клетки;

2. Апоптоз клетки;

3. Элиминация клетки T-киллером, NK-клеткой;

4. Вирус находится внутри клетки, но не разрушает её (латентная инфекция);

5. Вирус трансформирует клетку в опухолевую.

 

Различают 3 основных типа взаимодействия вируса с клеткой:

 

- продуктивный тип;

- абортивный тип;

- интегративный тип

 

Продуктивный тип.

 

Осуществляется в несколько стадий:

 

1. Адсорбция вириона на клеточной мембране;

2. Проникновение вириона в клетку, «раздевание» и высвобождение вирусного генома (депротеинизация);

3. Синтез вирусных компонентов;

4. Сборка новых вирионов;

5. Выход потомства из клетки

 

Адсорбция вириона осуществляется благодаря взаимодействию поверхностных белковых структур вируса и рецепторов клеток. Вирусы обладают тропизмом, т.е. прикрепляются к строго определённым клеткам.

Проникновение вириона в клетку возможно в результате рецепторопосредованного эндоцитоза или при слиянии мембраны клетки с оболочкой вируса.

В случае рецепторопосредованного проникновения в месте контакта вируса с клеткой образуется впячивание, и вирус проникает в клетку в составе мембранного пузырька.

Сложные вирусы проникают в клетку путём слияния мембраны клетки-хозяина и липидной оболочки. Данный процесс возможен при наличии белка слияния (F-белка), который обнаруживается в составе суперкапсида. При таком пути транспорта вируса внутри клетки оказывается капсид, а суперкапсид встраивается в плазматическую мембрану, поэтому данная клетка приобретает способность сливаться с другими клетками, передавая им вирус.

В клетке также происходит «раздевание» вируса, когда нуклеиновая кислота освобождается от многих белков (депротеинизация). Этот процесс специфичен для разных вирусов: у пикорнавирусов осуществляется в цитоплазме при слиянии эндосомы с лизосомами; для герпесвирусов – околоядерное пространство; у аденовирусов – сначала цитоплазматические структуры, а затем ядро клетки.

 

Синтез вирусных компонентов – это синтез вирусных белков, которые можно поделить на 2 большие группы:

 

- неструктурные белки, которые по большей части являются ферментами, участвующими в процессе репродукции;

- структурные белки вируса: белки, связанные с нуклеиновой кислотой, белки капсида, а также суперкапсидные белки.

 

Синтез белка состоит из последовательно протекающих процессов транскрипции и трансляции, в общих чертах не отличаясь от соответствующих процессов у про- и эукариот.

Последовательность основных событий у разных групп вирусов следующая:

 

- ДНК-содержащие вирусы имеют ДНК-геном, который транскрибируется с участием РНК-полимеразы. Но для тех вирусов, у которых этот процесс протекает в цитоплазме клетки, характерно наличие собственной вирусной РНК-полимеразы, а если транскрипция осуществляется в ядре (аденовирусы, вирус герпеса), то для неё используются содержащиеся в ядерном соке РНК-полимераза II или III типа. После образования мРНК осуществляется её трансляция (при использовании рибосом клетки) с образованием вирусных белков. Таким образом, передача генетической информации происходит в ряду ДНК – мРНК – белок;

- плюс-нитевые РНК-содержащие вирусы имеют нить РНК, которая выступает в качестве мРНК, поэтому транскрипция не требуется, белок синтезируется с данной РНК;

- минус-нитевые РНК и двунитевые реовирусы имеют геном, который играет роль матрицы для синтеза РНК при участии РНК-полимеразы, поэтому в ряду синтеза белка имеем следующие компоненты: геномная РНК вируса – мРНК – вирусные белки;

- ретровирусы (ВИЧ, онкогенные ретровирусы) имеют геном, состоящий из двух комплементарных цепей РНК. У этих вирусов имеется фермент обратная транскриптаза (ревертаза), которая синтезирует на базе одной из нитей РНК нить ДНК, которая комплементарно достраивает себе вторую. Полученная двунитевая ДНК интегрирует в клеточный геном, в составе которого транскрибируется на мРНК с участием ДНК-зависимой-РНК-полимеразы. Трансляция этой мРНК приводит к накоплению вирусных белков.

 

Формирование вирионов – белки и нуклеиновые кислоты вируса синтезируются в разных частях клетки, поэтому такой способ репродукции вируса получил название дизъюнктивный.  

Синтезированные компоненты вирусной частицы доставляются в определённые места цитоплазмы или ядра, где и происходит сборка при участии ионных, водородных, гидрофобных связей, а также за счёт комплементарного стерического соответствия молекул.

Формирование вириона – многоступенчатый этап, однако у простых вирусов протекающий быстрее: связывание белков капсомеров нуклеиновыми кислотами с образованием нуклеокапсида. У сложных вирусов формируется также модифицированная липидная мембрана – аналог будущей липидной оболочки вируса. Кроме того, в состав суперкапсида могут включаться гликопротеины, а под суперкапсидом в некоторых случаях (Ортомиксовирусы) обнаруживают матриксный М-белок, который, будучи гидрофобным, выступает посредником между суперкапсидом и нуклеокапсидом.

 

Выход вирусов из клетки – в инфицированной клетке образуется 100-1000 зрелых вирионов, которые могут выходить из клетки следующими путями:

 

- взрывной путь – характерен для простых (безоболочечных) вирусов, когда из клетки выходит одновременно много вирионов, а клетка погибает (происходит её лизис);

- почкование (экзоцитоз) – характерно для сложных (оболочечных) вирусов, причём сначала образующийся нуклеокапсид транспортируется к тому или иному участку ЦПМ клетки-хозяина, затем образуется выпячивание (почка), и вирус отделяется от клетки-хозяина, имея в своём составе липидную мембрану инфицированной клетки. Таким образом из клетки может выходить большое количество вирусов, но целостность клетки будет сохраняться.

 

 

Абортивный тип.

 

При таком типе взаимодействия попадание вируса в клетку не приведёт к образованию вирусного потомства. Связано это с тем, что вирус является дефектным.

Дефектность вирусов можно расценить по-разному. С одной стороны, есть вирусы, которые сами по себе не могут реализовать продуктивную инфекцию, им нужен вирус-помощник (вирус гепатита D репродуцируется только в присутствии вируса гепатита B), с другой стороны, есть вирусные частицы, имеющие неполноценный геном, которые подавляют репродукцию других вирусов – дефектные интерферирующие частицы (ДИ-частицы).

 

Интегративный тип.

  

Этот тип взаимодействия заключается во встраивании генома вируса в геном клетки-хозяина.

Такой тип взаимодействия характерен для бактериофагов, ВИЧ, онкогенных вирусов, вируса гепатита B. Геном вируса встраивается в виде двунитевой молекулы ДНК, замкнутой в кольцо, которая интегрируется в геном клетки-хозяина в области гомологии нуклеотидных последовательностей. Встроенная в геном ДНК вируса называется провирусом. Он реплицируется в составе генома клетки, передаваясь в ряду дочерних клеток, и это называется вирогенией.

Присутствие чужеродного генома нередко может придать клетки определённые новые свойства, причём часто это опухолевая трансформация.

Длительное сосуществование генома вируса и клетки-хозяина – основа для развития длительно текущих вирусных инфекций (латентные инфекции).

 

 


Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 3359; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!