Поздние белки вируса это

Вирусы существуют в двух качественно разных формах: внеклеточной и внутриклеточной. Репродукция вирусов - сложный и своеобразный процесс, в котором активно участвует внутриклеточная форма вирусов.

Так как вирусы обладают абсолютным внутриклеточным паразитизмом, эти микроагенты могут размножаться только в живой клетке.

Клетка хозяина должна обеспечить синтез вирусных белков и нуклеиновых кислот энергией (т. к. вирусы не имеют собственного энергетического обмена), механизмами синтеза (т. к. у вирусов отсутствует белоксинтезирующий аппарат типа рибосом), а также низкомолекулярными предшественниками.

В одних случаях при попадании вирусной нуклеиновой кислота в клетку хозяина клеточный метаболизм изменяется исключительно в направлении синтеза новых вирусных частиц, в других - клеточный метаболизм не повреждается значительно, хотя клетка синтезирует компоненты вируса.

Стадии взаимодействия вируса с живой чувствительной (пермиссивной) клеткой :

1. Адсорбция является высокоспецифичным процессом на межмолекулярной основе (лиганд - рецепторное взаимодействие). Вирус распознаёт только определённые клеточные структуры, адсорбция только на определённых рецепторах, отсюда а) различная клиническая картина, б) выбор способа лечения - блокирование специфических рецепторов

2. Этап проникновения вируса в клетку - процесс эндоцитоза у простых вирусов, у сложных (оболочечных) продесс слияния мембран, затем формируется внутриклеточная вакуоль - рецептосома.

3. В фазе "раздевания" - депротеинизации высвобождается нуклеиновая кислота вируса. ,В цитоплазме клетки хозяина рецептосома сливается с лизосомами (там много гидролаз), эти ферменты атакуют вирионный капсид и он разрушается. Данный процесс сложный, активный - при слиянии вирионных ободочек и клеточных мембран со стороны вируса участвуют особые вирусные компоненты F-белки (белки слияния). Эти белки обеспечивают слияние вирионных оболочек и клеточных мембран, их разрушение и выход чистой нуклеиновой кислоты. Эти белки (F-белки) действуют только в кислой среде. Данный материал применительно к вопросу терапии вирусных инфекций (если на этом этапе начинать лечить, то можно защелачивать среду и дальше процесс не будет происходить - так действует римантодин). Биологический смысл депротеинизации - высвобождение генетической матрицы (генома) вируса для последующего функционирования, то есть для транскрипции и репликации. Депротеинизация может происходить в ядре (ядерные вирусы) и в цитоплазме клетки (неядерные вирусы).

4. Вирусы обладают уникальным способом размножения - дисъюнктивным - это раздельный синтез вирионных белков и нуклеиновых кислот, разобщение процессов в пространстве (ядро - цитоплазма) и во времени. Процесс "размножения" - репликации геномных молекул идёт в ядре (размножаются все ДНК-вирусы, кроме вируса натуральной оспы), в цитоплазме (все РНК-вирусы, за исключением ортомиксовирусов). Синтез вирионных белков (капсомеров) происходит в цитоплазме, формируются капсиды

5. Сборка нуклеокапсидов (сборка простых вирусов) происходит на определённых территориях (пояснить: образование виропласта, который виден в электронный микроскол, и появление внутриклеточных включений (тельца Гварниери, тельца Негри), диагносцируемых при микроскопировании поражённых клеток в световой микроскоп. (Виропласт - это те участки клетки, где происходят процессы размножения вирусов - ядро, цитоплазма). Это своеобразная "вирусная фабрика", которая локализуется в цитоплазие или ядре и включает системы, обеспечивающие синтез специфических вирусных белков и нуклеиновых кислот. Визуально им соответствуют внутриклеточные включения, видимые в световой микроскол.

6. Выход вновь синтезированных вирионов из клетки. При выходе простых вирусов клетки хозяина могут погибать, потому что клетки не воспроизводят себя, а метаболические процессы в них изменены. При выходе сложных вирусов происходит образование суперкапсида (структура вириона, состоящая из клеточных мембран - вирусспецифические белки соединены с углеводами и липидами клетки хозяина). Механизм образования: почкование нуклеокапсида через участки клеточных мембран, в которые предварительно встроены вирусспецифические белки. В цитоплазматической мембране образуются дефекты, цитоплазма вытекает, клетка хозяина погибает.

Адсорбция > Проникновение >Высвобождение геномной молекулы > Вирионная нуклеиновая кислота > образование матричных нуклеиновых кислот (мРНК) > вирусные белки (мРНК даёт начало вирионных белков) >. Сборка вирионов > Выход > гибель клетки. Стратегия вируса - переключить работу клеточных систем обеспечения жизнедеятельности на себя, т. к. вирус не имеет белоксинтезирующего аппарата и энергетических систем. Условия данного процесса: 1. Полностью или частично подавить гены клетки - хозяина (ибо под их контролем совершается работа клетки). Надо подавить экспрессию генов. 2. Включить в работу собственные гены для синтеза нуклеиновой к-ты и белков вируса или дать клетке новые, собственные гены (как бы навязать их), которые обеспечатдыполнение процессов, необходимых для репродукции вируса. Эти два принципа лежат в основе репродукции любого вируса.

1. Структурные белки, которые входят в состав вириона; защищают вирусный геном от инактивирующего действия нуклеаз; обеспечивают структурную симметрию зрелого вириона; участвуют в прикреплении вирусной частицы к чувствительной клетке (рецепция); определяют антигенные свойства вируса

2. Функциональные белки - ферменты. Их известно более 10. Они выполняют определённые функции на ранних этапах цикла репродукции: участвуют в полимеризации НК: ДНК-зависимая РНК-полимераза, отсюда репликация нуклеиновых кислот.

Гены, из которых состоят нуклеиновые к-ты вируса, принято делить на "ранние" гены и "поздние" гены. Нуклеиновые кислоты вириона функционируют как "поздние" гены. "Ранние" гены детерминируют синтез "ранних" белков. "Ранние" белки не включаются в состав капсида, они работают как функциональные белки на стадии внутриклеточного размножения (они осуществляют дискриминацию клеточного генома и работают как функциональные ферменты: образование белков с полимеразной активностью). Дискриминация - это выключение (ослабление) экспрессии (самовыражения) генетического аппарата клетки. Механизм дискриминации объясняется следующим образом: он реализуется на уровне рибосом (т. е. трансляции), которые под влиянием вирусспецифических факторов модифицируются и теряют способность распознавать и связывать мРНК клетки, отдавая предпочтение вирусным мРНК. Затем включаются в работу "поздние" гены: в результате появляются репликативные нуклеиновые кислоты.

Клетка хозяина сопротивляется дискриминации, начинает активизировать антидискриминационные механизмы => начинают вырабатываться интерфероны. " Поздние" гены обеспечивают синтез поздних белков (это структурные белки вириона, входящие в капсид и суперкапсидную оболочку).

По особенностям транскрипции нуклеиновой кислоты предложена классификация вирусов и разделение их на ДНК-содержащие вирусы, плюс РНКсодержащие вирусы, минус РНК-содержащие вирусы и ретровирусы (РНК-содержащие). У ДНК-содержащих вирусов иРНК синтезируется на матрице одной из нитей ДНК, Формула переноса генетической информации у них такая же, как в любой живой клетке.

ДНК - транскрипция - м РНК - трансляция на рибосомах - - - белок

ДНК-содержащие вирусы, репликация которых происходит в ядре, используют для транскрипции клеточную полимеразу ( аденовирусы, герпесвирусы).

РНК-вирусы делятся на триюлассд по особенностям транскрипции: у РНК-содержащих "плюснитевых" вирусов, у которых функции иРНК выполняет сам геном, передача генетической информации осуществляется по наиболее простой формуле:

Вирусная РНК = мРНК --- белок

К этой группе относятся пикорнавирусы, тогавирусы. Транскрипцию как самостоятельный процесс у этих вирусов не выделяют.

У РНК-со держащих "минус-нитевых" вирусов геномная молекула не может выступать как матричная РНК. В клетке синтезируется комплементарная геному РНК, которая и является информационной. Передача генетической информации осуществляется по формуле

РНК - - - РНК - - - белок

У этих вирусов в составе вириона имеется вирусспецифический фермент - РНК-полимераза или транскриптаза. К таким вирусам относятся ортомиксовирусы, парамиксовирусы, рабдовирусы, реовирусы.

Ретровирусы имеют уникальный путь передачи генетической информации. РНК этих вирусов переписывается на ДНК, ДНК интегрирует с клеточным генол-юм и в его составе переписывается на РНК, которая обладает информационными функциями.

Вирусная РНК - действует ревертаза - ДНК - мРНК - - - белок.

В составе этих вирусов есть уникальный вирусоспецифический фермент, который переписывает РНК на ДНК (обратная транскриптаза, или ревертаза).

В этом случае сначала идет образование одной нити ДНК, затем образуется ДНК-провирус (двунитевой), этот провирус включается в ДНК-хромосому. Может быть два исхода процесса: 1 .транскрипцию интегрированной ДНК в составе клеточных геномов осуществляет клеточная РНКп-полимераза. 2. вирусная ДНК остается в ДНК (хромосоме) клетки хозяина,, наступает состояние вирогении.

Единственный прямой метод изучения вирусов является электронная микроскопия (рассматривается структура вириона), все остальные методы являются косвенными, которые по тем или иным структурным или функциональным изменениям, указывают на наличие вируса. К таким косвенным методам относятся цитопатическое действие (ЦПД) вирусов в культуре ткани, которое наступает через 3-5 дней после заражения вирусом тканевой культуры ( изменения в клеточном монослое видны под малым или большим увеличением микроскопа); обнаружение в пораженных клетках внутриклеточных вирусспецифических включений (тельца Негри в нервных клетках при бешенстве - посмертная диагностика заболевания, тельца Гварниери в пораженных клетках при натуральной оспе - пример классической вирусной инфекции, которую ликвидировали в 1980 году). К косвенным методам относится реакция гемагглютинации, которая позволяет обнаружить любой. вирус, который имеет в суперкапсиде фермент гемагглютинин (данная реакция проста в постановке , результаты можно читать через 1-2 минуты, по образованию хлопьев из эритроцитов на предметном стекле ). Реакция гемадсорбции основана на феномене образования скоплений эритроцитов в виде розеток на культуре ткани, которая заражена вирусом, в тех местах, где активно размножается вирус ( при этом ЦПД еще не наблюдается).

Люминесцентная микроскопия также является косвенным методом изучения вирусов "особенно иммунофлюоресцентный метод (необходимо иметь специфические диагностические иммунные сыворотки).

Метод Дюльбекко-Фохта (метод бляшек под агаром) является разновидностью цитопатического действия вируса в культуре клеток - это локальный цитопатический эффект. Демонстрация - блящкообразование под агаровым гелем во флаконе - видны "стерильные пятна" (агаровое покрытие ограничивает распространение репродуцированных вирионов после выхода их из клеток, поэтому очаги разрушения дискретны).

Как и ОРВИ, и грипп, новый коронавирус SARSCOV-2 (заболевание, к которому он приводит, принято теперь называть COVID-19) легко распространяется через капли, выделяющиеся при кашле или чихании инфицированных людей. Таким образом, соблюдение санитарно-гигиенических правил имеет решающее значение для профилактики этой инфекции.

Какой инкубационный период у вируса?

Ученые проанализировали данные о всех случаях заболевания новым коронавирусом (само семейство коронавирусов известно давно, к нему относят до 40 видов вирусов, которые поражали человека и животных, но смертельными их не считали). Вывод гласит: в среднем инкубационный период COVID-19 составляет пять дней, а первые симптомы могут проявиться в течение 11 дней. Таким образом, 14-дневный карантин, который ввели во многих странах, представляется вполне разумным.

Стоит отметить при этом, что ученые из Института психиатрии, психологии и нейробиологии Великобритании подчеркивают, что длительный карантин — непростое испытание для психики. Они проанализировали исследования в десяти странах, где люди перенесли в карантине тяжелый острый респираторный синдром (SARS), лихорадку Эбола, грипп H1N1, ближневосточный респираторный синдром (MERS), и отмечают: люди на карантине испытывают высокий уровень страха перед заражением и возможностью заражения других. Они часто склонны к катастрофическим интерпретациям событий, а отсутствие четкой информации может усугубить это. Рекомендация следующая: период карантина должен быть как можно короче (в разумных пределах, конечно), а негативные психологические последствия смягчает сознательная (добровольная) самоизоляция.

Есть ли лечение от COVID-19?

На данный момент специального лечения для этой инфекции нет. Заболевшим назначают поддерживающие меры, которые снимают симптомы. Поскольку это вирусная инфекция, антибиотики в данном случае бесполезны.

Почему вирус так легко заражает людей?

Можно ли было предотвратить появление новой инфекции?

Новые инфекционные заболевания появляются регулярно, за последние десятилетия мир узнал вирусы Зика и Эбола, ВИЧ, новые типы гриппа и вот теперь SARSCOV-2. Такие заболевания обычно возникают, когда животному вирусу удается проникнуть в организм человека из-за тесного контакта между людьми и животными. Вероятность предотвратить это в любой точке мира равна нулю. Что мы можем сделать, так это быть готовыми реагировать как можно быстрее, когда это произойдет.

Насколько эффективны санитарно-гигиенические меры?

При исследовании больничных палат, где лежали пациенты с COVID-19, вирус был обнаружен на множестве поверхностей, в том числе на перилах кроватей, дверных ручках, стульях, выключателях освещения, окнах, раковинах, стетоскопах, воздушных вентиляторах и туалетах. Но достаточно протереть поверхности обычным хлорсодержащим средством, чтобы ликвидировать вирус. То есть он не более живучий, чем грипп или норовирус (его еще называют кишечный грипп).

А вот смыв воды в туалете и воздушные сушилки для рук — самый эффективный способ распространения разных вирусов, в том числе и коронавируса.

Несколько случаев заболевания произошло в одной семье в результате совместного обеда, когда все ели из одной посуды.

Может ли этот вирус исчезнуть?

Единственный способ полностью уничтожить вирус — это разработать вакцину, как в случае с оспой. Во всех остальных случаях вирус так и будет циркулировать.

Когда закончится эпидемия?

По осторожным прогнозам, к лету все должно закончиться. Во-первых, большинство респираторных вирусов циркулируют именно в зимнее, холодное, время года. Во-вторых, в странах Южного полушария, где сейчас лето, случаи заболевания единичны. Еще один аргумент в подтверждение — SARS, близкий родственник нынешней SARSCOV-2, исчез как раз к июлю.

Можно ли заболеть дважды?

По идее после первой встречи с инфекцией организм вырабатывает иммунитет. Он может быть нестойким, как, например, после заболевания гриппом. Но вряд ли человек переболеет гриппом дважды за один сезон. Тем не менее в Китае и Японии зафиксировано несколько случаев повторного заражения коронавирусом. Пока ученые полагают, что эта информация нуждается в перепроверке. Впрочем, окончательную ясность о продолжительности иммунной защиты можно будет получить лишь после проведения серологического исследования (анализ антител) населения.

Кто уязвим больше всего?

Опаснее ли коронавирус, чем грипп?

Пока преждевременно оценивать его опасность или безопасность. Смертность от сезонного гриппа составляет 0,1 процента. От коронавируса — на данный момент в пределах 2–3 процентов. Но окончательные цифры можно будет понять лишь по окончании эпидемии. Коронавирус кажется более заразным, чем грипп. Но в большей степени это связано с более пристальным вниманием к этой инфекции.

Стал ли он опаснее после мутации?

SARSCOV-2 действительно в процессе эпидемии приобрела генетические мутации, разделившие ее на два штамма. Китайские исследователи утверждают, что наиболее вирулентный является и самым распространенным. Но их исследование было основано на анализе лишь сотни генетических последовательностей вируса. Чтобы делать выводы, этого слишком мало. В Институте Пастера считают, что мутации, которые совершенно ожидаемы для этого типа вируса, привели лишь к его незначительным модификациям, не сделав его особо опасным.

Но даже если вирус продолжит мутировать, эти мутации не сделают его смертельным для человека. Почему? Вирус, убивающий всех инфицированных, сам неминуемо погибнет. Так что убийство не в его интересах. Эволюция отбирает не самые смертоносные вирусы, а те, которые лучше распространяются. Пример — вирус чикунгунья, который переносят комары: в начале 2000-х из-за потепления он из тропиков распространился на гигантские территории, вплоть до юга России. Инфекция не стала более опасной, но легче передавалась.

Появится ли вакцина?

Работы ведутся разными институтами в разных направлениях. Одни добиваются иммунного ответа, используя фрагменты генетического кода коронавируса, которые помещают в безвредные вирусы. Другие используют ДНК либо РНК вируса напрямую: после инъекции они начинают производить кусочки вирусных белков.

Но и эти, более быстрые способы создания вакцины могут оказаться недостаточно эффективными. Дело в том, что SARSCOV-2 может мутировать еще быстрее. Поэтому наиболее перспективным считается использование методов синтетической биологии. Исследователи предполагают создать наночастицы из белков и прикрепить к ним вирусные молекулы в повторяющемся ряду с расчетом на то, что наша иммунная система воспримет такое повторяющееся расположение как опасность, с которой надо бороться (дело в том, что такое строение имеют клеточные стенки бактерий). Если это удастся, то такие наночастицы можно будет использовать для борьбы и с другими коронавирусами — SARS, MERS, что даст шанс защититься от всех разом. К тому же такой подход позволяет быстро создать миллионы и даже миллиарды доз вакцин.

Нужно ли отказаться от поездок в другие страны?

Анализ запретов на поездки внутри Китая и за его пределами и математический расчет показали: запреты задержали развитие эпидемии всего на три-пять дней в материковом Китае и на две-три недели в других странах. Объяснение простое — до 60 процентов случаев коронавирусной инфекции оставались незамеченными и продолжали невидимо распространяться по миру. И как только эти случаи попадают в новую страну, начинаются локальные вспышки, уже не связанные с Китаем. И хотя запреты на поездки сыграли некоторую положительную роль, наиболее эффективными мерами предотвращения распространения вируса ученые считают быструю идентификацию инфицированных, изоляцию их и отслеживание контактов.

Источники:Институт Пастера (Франция), Клиника Майо (США), Университет Торонто (Канада), Университет Джонса Хопкинса (США), Университет науки и техники Хуачжун в городе Ухане

Вирусы, лишённые суперкапсида (например, аденовирусы) проникают в клетки путём виропексиса, а имеющие таковой (покс- и герпесвирусы) — за счёт слияния суперкапсида с клеточной мембраной. Репродуктивный цикл ДНК-содержащих вирусов включает раннюю и позднюю стадии (рис. 5-4). У крупных ДНК-вирусов имеется явное несоответствие между кодирующе ёмкостью генома и молекулярной массой вирусиндуцированных белков и белков, входящих состав вирионов. Например, у герпесвирусов лишь 15% ДНК кодирует все белки вирионов и их предшественников. Возможно, значительная часть генома содержит гены, кодирующие синтез ферментов и регуляторных белков. Папова-, адено- и герпесвирусы репродуцируются относительно однотипно, в то время как репродукция поксвирусов имеет некоторые особенности.

Регуляторные белки выполняют различные функции. При заражении клетки они блокируют синтез клеточных РНК, ДНК и белка и одновременно способствуют экспрессии вирусного генома, изменяя специфичность реагирования клеточных полимераз и полирибосом. Они так же запускают репликацию клеточной ДНК, модифицированной встроенными геномами ДНК содержащих вирусов и ретровирусов, то есть репликацию вирусных геномов. Вирусспецифические полимеразы. В репликацию вирусных геномов также вовлечены вирусоспецифические ДНК-полимеразы, участвующие в образовании молекул ДНК дочерних популяций.

Матричные белкинеобходимы для репликации нуклеиновых кислот и сборки дочерних популяций. Они образуют электронно-плотные скопления в клетке, известные как тельца включений (например, тельца Гварнери при натуральной оспе).

Паповавирусы и аденовирусы. Репродукция паповавирусов. Репродукция аденовирусов.

Адсорбция, проникновение и депротеинизация аналогичны таковым у РНК-содержащих вирусов, но у папова- и аденовирусов депротеинизация протекает в ядре, а у РНК-вирусов — в цитоплазме.

начальный период включает стадии адсорбции вируса на клетке, проникновения в клетку, дезинтеграции (депротеинизации) или "раздевания" вируса. Вирусная нуклеиновая кислота была доставлена в соответствующие клеточные структуры и под действием лизосомальных ферментов клетки освобождается от защитных белковых оболочек. В итоге формируется уникальная биологическая структура: инфицированная клетка содержит 2 генома (собственный и вирусный) и 1 синтетический аппарат (клеточный);

• после этого начинается вторая группа процессов репродукции вируса, включающая средний и заключительный периоды, во время которых происходят репрессия клеточного и экспрессия вирусного генома. Репрессию клеточного генома обеспечивают низкомолекулярные регуляторные белки типа гистонов, синтезируемые в любой клетке. При вирусной инфекции этот процесс усиливается, теперь клетка представляет собой структуру, в которой генетический аппарат представлен вирусным геномом, а синтетический аппарат — синтетическими системами клетки.

2. Дальнейшее течение событий в клетке направлено на репликацию вирусной нуклеиновой кислоты(синтез генетического материала для новых вирионов) и реализацию содержащейся в ней генетической информации (синтез белковых компонентов для новых вирионов). У ДНК-содержащих вирусов, как в прокариотиче-ских, так и в эукариотических клетках, репликация вирусной ДНК происходит при участии клеточной ДНК-зависимой ДНК-полимеразы. При этом у однонитевых ДНК-содержащих вирусов сначала образуется комплементарная нить — так называемая репликативная форма, которая служит матрицей для дочерних молекул ДНК.

3. Реализация генетической информации вируса, содержащейся в ДНК, происходит следующим образом: при участии ДНК-зависимой РНК-полимеразы синтезируются и-РНК, которые поступают на рибосомы клетки, где и синтезируются вирусспе-цифические белки. У двунитевых ДНК-содержащих вирусов, геном которых транскрибируется в цитоплазме клетки хозяина, это собственный геномный белок. Вирусы, геномы которых транскрибируются в ядре клетки, используют содержащуюся там клеточную ДНК-зависимую РНК-полимеразу.

У РНК-содержащих вирусов процессы репликацииих генома, транскрипции и трансляции генетической информации осуществляются иными путями. Репликация вирусных РНК, как минус-, так и плюс-нитей, осуществляется через репликативную форму РНК (комплементарную исходной), синтез которой обеспечивает РНК-зависимая РНК-полимераза — это геномный белок, который есть у всех РНК-содержащих вирусов. Репликативная форма РНК минус-нитевых вирусов (плюс-нить) служит не только матрицей для синтеза дочерних молекул вирусной РНК (минус-нитей), но и выполняет функции и-РНК, т. е. идет на рибосомы и обеспечивает синтез вирусных белков (трансляцию).

У плюс-нитевыхРНК-содержащих вирусов функцию трансляции выполняют ее копии, синтез которых осуществляется через репликативную форму (минус-нить) при участии вирусных РНК-зависимых РНК-полимераз.

У некоторых РНК-содержащих вирусов (реовирусы) имеется совершенно уникальный механизм транскрипции. Он обеспечивается специфическим вирусным ферментом — ревертазой (обратной транскриптазой) и называется обратной транскрипцией. Суть ее состоит в том, что вначале на матрице вирусной РНК при участии обратной транскрипции образуется транскрипт, представляющий собой одну нить ДНК. На нем с помощью клеточной ДНК-зависимой ДНК-полимеразы синтезируется ,вторая нить и формируется двунитевой ДНК-транскрипт. С него обычным путем через образование и-РНК происходит реализация информации вирусного генома.

Результатом описанных процессов репликации, транскрипции и трансляции является образование дочерних молекул вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков, закодированных в геноме вируса.

После этого наступает третий, заключительный период взаимодействия вируса и клетки. Из структурных компонентов (нуклеиновых кислот и белков) на мембранах цитоплазматического ретикулума клетки собираются новые вирионы. Клетка, геном которой был репрессирован (подавлен), обычно гибнет. Вновь сформировавшиеся вирионы пассивно (в результате гибели клетки) или активно(путем почкования) покидают клетку и оказываются в окружающей ее среде.

Таким образом, синтез вирусных нуклеиновых кислот и белков и сборка новых вирионов происходят в определенной последовательности (разобщены во времени) и в разных структурах клетки (разобщен в пространстве), в связи с чем способ репродукции вирусов и был назван дизъюнктивным (разобщенным). При абортивной вирусной инфекции процесс взаимодействия вируса с клеткой по тем или иным причинам прерывается до того, как произошло подавление клеточного генома. Очевидно, что в этом случае генетическая информация вируса реализована не будет и репродукции вируса не происходит, а клетка сохраняет свои функции неизменными.

При латентной вирусной инфекции в клетке одновременно функционируют оба генома, а при вирус-индуцированных трансформациях вирусный геном становится частью клеточного, функционирует и наследуется вместе с ним.

Дата добавления: 2018-05-09 ; просмотров: 480 ;

Для того чтобы вирусы могли размножаться, они должны внедриться в клетки-мишени хозяина. Одни вирусы имеют широкий спектр хозяев, другие имеют тропизм лишь к клеткам определенного типа. Вначале инфекции вирус вводит в клетку генетический материал (РНК или ДНК). Способность вирусов к размножению и судьба будущих клеток зависят от синтеза и функции вирусных генов и белков.

Для репликации вируса наличие собственных вирусных белков бывают недостаточным и в большей или меньшей степени они используют белки клетки-хозяина. Через несколько часов после заражения, в клетке обнаруживается лишь часть родительских вирусов. Эту фазу называют эклипсная. В это время геном вируса взаимодействует с хозяйским геномом или вирусным аппаратом для экспрессии. Затем следует несколько жизненноважных этапов и начинает накапливаться внутри клетки вирусное потомство. Это фазасозревания.

Жизненный цикл вирусов включает несколько обязательных этапов:

1. Адсорбция на клетке-мишени. Это первый необходимый этап, когда вирус через рецепторы (гликопротеины) распознает клетки-мишени по их рецепторам (например, для нервной ткани - N-ацетилнейраминовая кислота и др.). Происходит адсорбция вируса на клетках тканей или органов, этот процесс является пусковым механизмом в реализации дальнейших проявлений, иначе вирус проникнуть в клетку не может. Связывание требует определенной концентрации ионов в среде - для уменьшения процесса электростатического отталкивания. Когда проникновение вируса в клетку не происходит, то вирус отделяется от клетки и вновь адсорбируется на другой клетке-мишени с соответствующими рецепторами.

Оригинальной является адсорбция на клетке вируса гриппа. Белок НА - как главный вирусный антиген, имеет на N-конце сигнальный пептид из 16 гидрофобных аминокислот. Молекула НА заякоривается в мембране клетки карбоксильным концом НА2 (221 остаток), при этом гидрофильные остатки с 185-го по 211-ый пронизывают липидный бислой клетки, а последние 10 остатков выступают в цитоплазму.

2. Проникновение вируса. Этот процесс является зависимым от энергии и происходит практически мгновенно после прикрепления вириона к рецепторам клетки в результате одного из трех явлений: перемещения всего вируса через мембрану, пиноцитоза вирусных частиц, слияния вирусной оболочки с цитоплазматической мембраной. Вирусы без оболочки проникают с помощью первых двух механизмов.

При слиянии вирусной оболочки с цитоплазматической мембраной клетки внутренние структуры вириона проникают в клетку (цитоплазму), а оболочка остается на поверхности клетки-хозяина.

Раздевание – это общепринятый термин для событий, когда вирусный геном получает возможность экспрессировать свои функции – наступает процесс депротеинизации генома. Клеточные ферменты дезагрегируют капсид до ДНК или ДНК-белки. При реовирусной инфекции в них удаляется только часть капсида, но геном экспрессирует свои функции. Для поксвирусов стадии делится на две: на первой стадии ферменты хозяина удаляют наружное покрытие, на второй - ДНК освобождается из сердцевины.

3. Синтез вирусных частиц. Транскрипция - важное событие из ранних циклов вируса с негативным РНК-геномом. На втором месте стоит другой процесс- репликация генома. До тех пор, когда концентрация новосинтезируемых белков, считанных с мРНК, не станет критической величиной, аппарат синтеза РНК будет работать на транскрипцию. Когда нуклеокапсидные белки свяжутся с мРНК, произойдет переключение синтеза на репликацию. Она приводит к сборке новых нуклеокапсидов.

В ходе размножения вируса в клетке необходимыми являются следующие этапы:

а) Организация вирусных геномов и их кодирующих функций,

б) Экспрессия вирусных генов,

в) Репликация вирусных геномов,

г) Сборка и созревание новых вирионов.

Общим положением является: клеточную транскриптазу для синтеза вирусной мРНК могут использовать только ДНК-содержащие вирусы, проникающие в ядро, другие вирусы вынуждены создавать собственные ферменты для синтеза мРНК.

Вирусы с одноцепочечной РНК по механизму размножения в клетке можно поделить на три группы: в первую входят РНК, геном которых выполняет две функции, например, как мРНК (позитивный геном).

Третья группа. РНК-содержащие вирусы с монолитным геномом, имеют диплойдную структуру. На РНК-матрицах очищенный фермент синтезирует одноцепочечную ДНК или комплементарную кДНК - это минус-цепь. Синтез минус цепи проходит справа налево - относительно РНК. В синтезе плюс-цепи ДНК затравкой является вирусная РНК. Одна копия ДНК вируса интегрирована с ДНК клетки. Провирус реплицируется и только тогда передается дочерним клеткам. Свободные линейные провирусы ДНК – это предшественники интегрированных провирусов. Часть линейных свободных молекул вирусной ДНК может превращаться в ядрах в ковалентно замкнутые кольца, количество которых нарастает до 100 копий. Вирусная РНК связывается с интегрированным провирусом и транскрибируется РНК-полимеразой-2 хозяина. Первичным продуктом транскрипции провируса, является РНК полноразмерная. Около половины полноразмерной РНК упаковывается в вирионы.

Вирусы, содержащие двухцепочечную РНК. Геном реовируса транскрибируется внутри частично раздетого капсида вирионной полимеразой, через его открытую вершину выходят 10 мРНК-плюс транскриптазы 10-ти генов. Молекулы мРНК транслируются, обеспечивая синтез вирусных белков, и включаются по 1 молекуле мРНК каждого из 10 генов в состав частиц-предшественников. Каждая мРНК служит матрицей для синтеза комплементарной цепи, что ведет к образованию двухцепочечных сегментов генома.

Геномные ДНК- содержащие вирусы делятся на 4 группы.

1). Геномы папова-, адено- и герпесвирусов транскрибируются и реплицируется в ядре клетки-хозяина. После проникновения в клетку капсиды транспортируются к порам ядерной мембраны, затем под влиянием вирусных факторов вирусные ДНК выходят в нуклеоплазму и накапливаются в ядре клетки. При этом вирусы используют мРНК и ферменты клетки-хозяина. Первыми экспрессируются a-белки, затем b-белки и после g-белки. мРНК образуется из a-22 и a-47. Транскрипция ДНК осуществляется РНК-полимеразой. ДНК реплицируется по механизму катящегося кольца. Из белка g -5 образуется капсид.

2). Вторую группу составляют поксвирусы. Начальные события происходят в среде цитоплазмы, где нуклеотиды высвобождаются и инициируют транскрипцию. Через четыре пять минут появляется мРНК. При раннем синтезе образуются 70 белков, ДНК-полимераза. На ранних стадиях ДНК-полимераза расщепляет двухцепочечную ДНК. Для ее репликации используются вирусные белки. Репликация начинается на двух концах генома, где вначале происходит расщепление и расплетение цепей на мелкие фрагменты ДНК. ДНК-полимераза заполняет промежутки по принципу репарации ДНК.

3). Третью группу составляют парвовирусы. Репликация ДНК проходит в ядре клетки-хозяина и зависит от клеточных функций. ДНК сворачивается в шпилечную структуру и она является затравкой. Первые 125 пар оснований проходят с родительской цепи на дочернюю и этот фрагмент служит матрицей. Расщепление цепи приводит к инверсии и появлению 2-х типов концевых последовательностей. ДНК образует одноцепочечное кольцо и далее может синтезироваться популяция ДНК-цепей, комплементарных одноцепочечной геномной ДНК. Для синтеза необходима клеточная ДНК-полимераза. Происходит транскрипция генома вируса.

4). Эту группу составляет вирус гепатита В. Кольцевые вирусные ДНК функционируют как матрицы для синтеза вирусной мРНК и плюс-цепи РНК, которая служит матрицей для синтеза минус-цепи ДНК. Плюс-цепь РНК, новосинтезированная вирусная ДНК-полимераза (обратная транскриптаза) и блок затравки для синтеза минус-цепи ДНК собираются вместе в комплекс с полипептидом сердцевины вируса и образуют нуклеокапсид вириона. Внутри нуклеокапсида синтезируется минус-цепь вирусной ДНК. На матрице минус-цепи ДНК в кольцевой конформации синтезируется плюс-цепь ДНК и частицы собираются в вирион.

Трансляция белков. Ранние вирусные мРНК вскоре после их синтеза транслируются на клеточных рибосомах. Количество ранних белков разных вирусов неоднозначно. Ранние белки - это вирусные полимеразы, матричные протеины, регулярные белки, структурные белки полипептидов. Ранние и поздние белки - это удобные термины, их нельзя понимать буквально. Многие ранние белки синтезируются и на более поздних стадиях (мРНК), и часть структурных белков- Iva2 и IX синтезируются в ранней стадии и т.д. Ранние белки - необходимая стадия данной реакции.

Регуляторные белки запускают репликацию вирусных геномов, вирусспецифические полимеразы участвуют в образовании молекул ДНК дочерних популяций, матричные белки служат для репликации нуклеиновой кислоты или регуляции относительного количества различных транскриптов.

Поздние вирусные белки синтезируются, примерно, через 17-20 ч после заражения клеток хозяина. Большинство вирусных белков представляют структурные белки вириона или их предшественники. Продолжают синтезироваться и некоторые ранние белки, например, ранний неструктурный ДНК-связывающий белок. Другие белки, которые участвуют в этапах сборки, синтезируются как поздние белки.

Сборка, созревание и выход вириона из клетки. Сборка и выход новых вирионов у разных вирусов происходит

по нескольким путям: это может быть путь отпочковывания (клетка остается жизнеспособной), или выход через аппарат Гольджи или выход с лизисом клетки.

Например, Тогавирусы (РНК-позитивный геном). По мере продвижения белков через аппарат Гольджи происходит модификация их, в том числе гликопротеинов. Наблюдается 25-мин лаг-фаза между окончанием синтеза гликопротеина и появлением его на мембране клетки-хозяина. При воссоединении трех структур (бислоя липидов, гликопротеновых полимеров и нуклеокапсида) образуется вирион.

Это происходит на мембране клетки-хозяина.

Нуклеокапсиды образуются в цитоплазме при связывании плюс-цепи 49s-РНК с капсидными полипептидами. Белок нуклеокапсида имеет на карбоксильном конце домен, который связывается с цитоплазматическим доменом. Это запускает процесс почкования. К этому времени гликопротеины собрались на поверхности клетки. Нуклеокапсиды узнают скопления гликопротеинов и связываются с ними. Это запускает механизм обволакивания мембраны вокруг сферических нуклеокапсидов. Достраивание мембраны, обволакивающей нуклеокапсид, приводит к освобождению вириона путем отпочковывания от клетки.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет