Класс VII: дц ДНК, реплицирующиеся через стадию одноцепочечной РНК
Программа к экзамену «Молекулярная биология вирусов»
Часть I. Общая молекулярная биология вирусов.
Оглавление
1. Классификация вирусов по Балтимору. Классификация вирусов МКТВ (ICTV). Критерии выделения таксонов. 2
2. Стратегии репликации и экспрессии вирусных геномов. Варианты репликации ДНК-вирусов. Жизненные циклы (+) и (-) РНК вирусов. Ретро- и параретровирусы. 5
3. Тактические приёмы, используемые вирусами при экспрессии геномов. Сдвиг рамки считывания, протечка при сканировании, внутренняя инициация трансляции, рибосомальный пропуск, рибосомальное шунтирование. 11
4. Общие принципы структурной организации вирусных капсидов. Виды симметрии капсидов. Функции капсидной оболочки. Примеры вирусов с различными капсидами. 12
5. Принцип строения ИК. Ассиметричная ячейка. Капсомеры. Число Т. Примеры вирусов с ИК (смотри предыдущий вопрос!). 16
6. ИК с Т=7, состоящий из пентонов. Капсиды с различными белками в ассиметрической ячейке (Т=pseudo3). Двойные капсиды. 17
7. Мимивирус. Особенности строения. Вирус Sputnik. 18
8. Капсиды со спиральной симметрией, общие принципы. Вирус табачной мозаики. Способы укладки (фолды) вирусных структурных белков. 19
9. Капсиды вирусов с (-)РНК-геномом. Организация капсидов Филовирусов, Рабдовирусов, Орто- и Парамиксовирусов. 22
10. Капсиды бактериофагов. Семейства Siphoviridae, Podoviridae и Myoviridae. Семейство Inoviridae (нитчатые фаги). 25
|
|
|
11. Сборка фага Т4. Особенности, основные этапы сборки. 30
12. Механизмы проникновения вирусов в клетку. Фузия, эндоцитоз (клатрин-зависимый/кавеолин-зависимый), проникновение с образованием поры. 32
13. Макропиноцитоз. Варианты проникновения вируса из эндосомы в цитоплазму. Транспорт вирусных частиц по клетке. 39
14. Вход и выход вирусов из ядра. Варианты выхода вирусов из клетки. Вирусные фабрики. 43
15. Особенности врождённого и адаптивного иммунитетов. Toll-подобные рецепторы. Дефензины. Интерфероны. NK-клетки. 46
16. Молекулы главного комплекса гистосовместимости (MHC). Т-клеточные рецепторы (TCR), двойное распознавание антигена. В-клеточные рецепторы (BCR). 51
17. Вакцинация. Живые и инактивированные вирусные вакцины. Субъединичные вакцины. Примеры вакцин. 55
Классификация вирусов по Балтимору. Классификация вирусов МКТВ (ICTV). Критерии выделения таксонов.
1. Классификация вирусов по Балтимору — классификация вирусов в группы в зависимости от типа геномной нуклеиновой кислоты (ДНК, РНК, одноцепочечная, двуцепочечная) и способа репликации. Предложена американским учёным Дэвидом Балтимором в 1971 году.
Класс I: вирусы, содержащие дц ДНК
Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК для репликации попадают в ядро клетки, так как им требуется клеточная ДНК-полимераза. Также репликация ДНК этих вирусов сильно зависит от стадии клеточного цикла. В некоторых случаях вирус может вызывать деления клетки, что может приводить к раковому перерождению. Примерами таких вирусов являются Herpesviridae, Adenoviridae и Papovaviridae.
|
|
|
У представителей семейства Poxvirus геномная ДНК реплицируется не в ядре.
Класс II: оц ДНК
Вирусы семейств Circoviridae и Parvoviridae реплицируют геномную ДНК в ядре и в ходе репликации образуют интермедиат — двуцепочечную ДНК.
Класс III: дц РНК
Как и большинство РНК-вирусов, представители класса III реплицируют геномную РНК в цитоплазме и используют полимеразы хозяина в меньшей степени, чем ДНК-вирусы. Класс III включает в себя два крупных семейства — Reoviridae и Birnaviridae. Репликация моноцистронная, геном сегментирован, каждый ген кодирует один белок.
Классы IV и V: оц РНК
Классы IV и V включают вирусы двух типов, репликация которых не зависит от стадии клеточного цикла. Наряду с вирусами, содержащими двуцепочечную ДНК, эти вирусы наиболее изучены.
Класс IV: оц (+)РНК
Непосредственно на (+) геномной РНК вирусов IV класса может идти синтез белка на рибосомах клетки хозяина. Вирусы классифицируют на две группы, в зависимости от особенностей РНК:
|
|
|
· у вирусов с полицистронной мРНК трансляция приводит к образованию полипротеина, который затем разрезается на зрелые белки. С одной цепи РНК может синтезироваться несколько разных белков, что снижает длину генов.
· вирусы со сложной трансляцией — синтез белка идет со сдвигом рамки считывания, также используется протеолитический процессинг полипротеинов. Эти механизмы обеспечивают синтез разных белков с одной цепи РНК.
Примеры вирусов данного класса включают представителей семейств Astroviridae, Caliciviridae, Coronaviridae, Flaviviridae, Picornaviridae, Arteriviridae иTogaviridae.
Класс V: оц (−)РНК
Геномные РНК вирусов класса V не могут быть транслированы на рибосомах клетки хозяина, предварительно требуется транскрипция вирусными РНК-полимеразами в (+)РНК. Вирусы пятого класса классификации по Балтимору классифицируют на две группы:
· вирусы, содержащие несегментированный геном, на первом этапе репликации происходит транскрипция (−)РНК вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразой в моноцистронную мРНК, и далее синтезируются дополнительные копии (+)РНК, служащие матрицами для синтеза геномных (−)РНК. Репликация геномных РНК таких вирусов осуществляется в цитоплазме.
|
|
|
· вирусы с сегментированными геномами, репликация геномных РНК которых происходит в клеточном ядре, вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза синтезирует моноцистронные мРНК с каждого сегмента генома. Наибольшим отличием данной группы вирусов от другой группы пятого класса состоит в том, что репликация осуществляется в двух местах.
Представители данного класса входят в состав семейств: Arenaviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Bunyaviridae, Filoviridae, Rhabdoviridae и Deltavirus.
Класс VI: оц (+)РНК, реплицирующиеся через стадию ДНК
Наиболее хорошо изученным семейством данного класса вирусов, являются ретровирусы. Вирусы класса VI используют фермент обратную транскриптазудля превращения (+)РНК в ДНК. Вместо использования РНК в качестве матрицы для синтеза белков, вирусы этого класса используют матрицу ДНК, которая встраивается в геном хозяина ферментом интегразой. Дальнейшая репликация происходит при помощи полимераз клетки хозяина. Наиболее хорошо изученным представителем данной группы вирусов является ВИЧ.
Класс VII: дц ДНК, реплицирующиеся через стадию одноцепочечной РНК
Небольшая группа вирусов, в состав которой входит вирус гепатита B, представитель семейства Hepadnaviridae, имеют двуцепочечную геномную ДНК, которая ковалентно замкнута в форме кольца и является матрицей для синтеза мРНК вируса, а также субгеномных РНК. Субгеномная РНК служит матрицей для синтеза ДНК-генома ферментом обратной транскриптазой вируса.
МКТВ (ICTV) –Международным Комитетом по Таксономии Вирусов в 1966 году была принята система классификации вирусов основанная на различии типа (РНК и ДНК), количества молекул нуклеотических кислот (одно- и двух-цепочечные) и на наличии или отсутствии оболочки ядра. Система классификации представляет собой серию иерархичных таксонов.
Принципы: выделяют Семейство (viridae), Род (virus), Вид (вир. Чумы плотоядных). Есть попытки объединить вирусы в большие таксоны Порядки (virales). Доп. Таксоны: подсемейство, штамм
Критерии: Семейство ( репродуктивная стратегия, структура вириона, структура генома), Род ( размер и организация генома, путь инфекции, гомологичные последовательности в геном), Вид ( серологическая кроссреактивность, круг хозяев, тканевой тропизм, патогенез, географич. Распр.
Международный комитет по таксономии вирусов – МКТВ (International committee on taxonomy of viruses - ICTV). (Доклад опубликован в 2011 году. Определено более 2200 видов, 349 родов, 19 подсемейств, 87 семейств и 6 порядков.)
Вирусный вид – политипическая категория (класс) вирусов, которая составляет реплицирующуюся линию и занимает особую экологическую нишу.
Штамм- отдельный изолят, происходящий из конкретного источника, как правило, характеризующегося по месту и времени, и имеющий собственное обозначение. Штаммы вируса могут пассироваться на восприимчивых животных или культурах ткани, сохраняя при этом свое обозначение. Если в процессе пассирования происходит изменение исходных свойств изолята, то измененный штамм получает название варианта, или деривата, и дополнительное обозначение. Часто штаммы имеют различия по биологическим свойствам, но не настолько выраженные, чтобы изменить их принадлежность к определенному типу вируса. Наиболее точно штамм вируса характеризует нуклеотидная последовательность (sequence) его генома, возможность определять которую появилась в последнее время.
Классификация вирусов
1. Нуклеиновая кислота
· ДНК или РНК
· одно или двуцепочечная
· сегментированны геном или нет
· линейный или кольцевой
· если РНК – какой полярности
· диплоидный геном(ретровирусы)
2. Структура вириона
- икосаэндрическая, спиральная или комплексная симметрия
-наличие липопротеидной оболочки
-число капсомеров
Вирусы классифицируют по порядкам, семействам, родам и видам.
Порядки имеют латинское название с суффиксом -virales, семейства и подсемейства -viridae и -virinae, название родов заканчивается на -virus. В 6 порядков сгруппированы далеко не все вирусы.
3. Классификация вирусов в зависимости от генетического материала:
· Вирусы, содержащие двунитевую ДНК
· Вирусы, содержащие однонитевую ДНК
· Вирусы, содержащие двунитевую РНК
· Вирусы,содержащие однунитевую (+) РНК
· Вирусы, содержащие однунитевую (-) РНК
· РНК-содержащие вирусы, жизненный цикл которых включает стадию обратной транскрипции
· ДНК-содержащие вирусы, жизненный цикл которых включает стадию обратной транскрипции
· Субвирусные агенты (вироиды, вирусы-сателлиты, сателлитные нуклеиновые кислоты и прионы).
·
Критерии токсонов:
1) Тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и ее структура (количество и форма цепей);
2) Стратегия вирусного генома;
3) Размер и морфология вириона, тип симметрии, число капсомеров;
4) Физико-химические свойства (устойчивость к температурам, рН, жирорастворителям и т.д.)
5) Наличие липопротеидной оболочки;
6) Антигенные свойства;
7) Патогенность, в т.ч. цитопатические изменения в клетках и внутриклеточные включения;
8) Круг восприимчивых хозяев;
9) Способ передачи;
10) Географическое распространение.
Строение вирусной частицы. Нуклеиновая кислота:
v дцДНК – вирусы
v оцДНК – вирусы
Ø РНК – содержащие вирусы
v дцРНК – вирусы
v (+)оцРНК – вирусы
v (-)оцРНК – вирусы
Ø Вирусы с обратной транскрипцией
МКТВ – Международный комитет по таксономии вирусов (1966)
Таксоны вирусов:
Ø Отряд
Ø Семейство
Ø Подсемейство
Ø Вид
Внутри вида могут быть уровни:
Ø Серотип
Ø Вариант
Ø Штамм
Ø Изолят
Критерии семейства:
Семейство – группа родов вирусов, имеющих определенные общие признаки. Семейство обозначается одним словом на английском языке с окончанием viridae.
v Тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и ее структура – количество цепей: односпиральная или двуспиральная; – форма цепей: линейная или кольцевая; непрерывная или сегментированная.
v Стратегия вирусного генома (способ репродукции по классификации Балтимора).
Критерии рода:
Род – это группа видов вирусов, имеющих определенные общие признаки, обозначается одним словом на английском языке с окончанием virus.
v Размер и морфология вириона, тип симметрии, число капсомеров.
v Наличие липопротеидной оболочки.
v Физико-химические свойства (устойчивость к температурам, рН среды, жирорастворителям и т.д.).
Критерии вида:
Ø Вид– это политетический класс вирусов (1), составляющих реплицирующуюся линию (2) и занимающих определенную экологическую нишу (3). Название должно состоять из min слов, сост. не только из слов хозяина и слова вирус, должно обозначаться на русском или англ. языке.
1) этот класс создают вирусы, имеющие ряд одинаковых признаков, среди которых нет единого общего признака.
2) вид образуют вирусы, имеющие общего предшественника
3) означает совокупность, т.н. биотических характеристик вирусов, к которым относится спектр восприимчивых хозяев, тканевой тропизм, вирулентность, патогенез, ответ со стороны хозяина, переносчики, среда обитания и т.д.
Критерии:
v Антигенные свойства;
v Патогенность, в т.ч. ЦПД в клетках и внутриклеточные включения;
v Круг восприимчивых хозяев;
v Способ передачи;
v Географическое распространение
!!!Подсемейство – обозначается одним словом на английском языке с окончанием virinae.
!!! Порядок – virales→
Вироиды классифицируются как вирусы. Рекомбинантные вирусы как виды или подвиды. Вирусы - сателлиты не классифицируются
2. Стратегии репликации и экспрессии вирусных геномов. Варианты репликации ДНК-вирусов. Жизненные циклы (+) и (-) РНК вирусов. Ретро- и параретровирусы.
+РНК вирусы.
Ø Голая (неочищенная) (+)РНК – инфекционная, для экспрессии генома не нужны вирусные белки.
Ø Жизненный цикл протекает в цитоплазме.
Ø В большинстве случаев геномная мРНК транслируется в полипротеин, который нарезается вирусными или клеточными протеазами на отдельные белки.
Ø Некоторые вирусы используют стратегию субгеномных РНК.
(-)РНК и (±)РНК – вирусы
Ø Для экспрессии генома необходима вирусная РНК-полимераза (присутствует в капсиде).
Ø Жизненный цикл протекает в цитоплазме (за искл. ортомиксовирусов и борнавирусов).
Ø Для всех капсидов (-)РНК – вирусов характерен спиральный тип симметрии и практически все имеют внешнюю липопротеидную мембрану.
Ø мРНК обычно моноцистроны.
Ø Антигеномные (комплементарные геному) РНК (вкРНК), несмотря на (+) – полярность не могут транслироваться.
Ø У амбиполярных (двуспиральные) – РНК – вирусов с антигенной РНК могут транскрибироваться мРНК (способность временного регулирования экспрессии генов).
На дцРНК запускается иммунный ответ, дцРНК – характерная стадия для всех РНК – вирусов.
Многие вирусы кодируют белки, блокирующие запуск иммунного ответа.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 2215; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!