Что такое вирусы и как с ними бороться

Сборка вирусных частиц

Репликационный цикл и точки приложения антиретровирусных агентов. Сборка и созревание – часть VI

Набор белковых «заготовок» ВИЧ и вирусная РНК транспортируются к мембране клетки, где происходит сборка вируса. Полипротеины, предшественники вирусных белков, самостоятельно опосредуют связывание с мембраной клетки и концентрацию всех вирусных компонентов в сферическое образование, которое является незрелым вирусом.

Электронная микроскопия флуоресцентно меченных белков Gag на плазматической мембране. Цветовая гамма инвертирована от оригинальной. Gross L.P Reconfirming the Traditional Model of HIV Particle Assembly. LoS Biol. 2006 Dec;4(12):e445.

На определенном этапе созревания вирус «в черновой отделке» покидает клетку, прихватывая с собой часть ее мембраны и белков клетки так, как если бы квартира из нового дома отправилась в самостоятельное путешествие с внешней стеной дома. Но данная частица еще не готова, и процесс созревания продолжается.

Этапы сборки и созревания. Адаптировано по Mailler E, Bernacchi S, Marquet R. и др.The Life-Cycle of the HIV-1 Gag-RNA Complex. Viruses. 2016 Sep 10;8(9). pii: E248.

В процессе сборки и созревания вируса белковые «заготовки» разрезаются на готовые вирусные белки. Например, полипротеин gp160 расщепляется в аппарате Гольджи клетки на белки gp41 и gp120 при помощи клеточного фермента фурина, а вот для подготовки из полипротеинов Gag (p55) и Gag-Pol (p160) целевых белков требуется вирусный фермент протеаза ВИЧ, та, что наряду с обратной транскриптазой и интегразой, в готовом виде присутствует в зрелом вирусе. Протеаза, «разрезая» на девяти участках «заготовки» полипротеинов Gag (p55) и Gag-Pol (p160), формирует группу зрелых белков, необходимых для сборки полноценного инфицирующего вируса.

Схема незрелого (слева) и зрелого (справа) вириона, а также соответствующие фото криоэлектронной микроскопии. Адаптировано по Sundquist WI, Kräusslich HG. HIV-1 assembly, budding, and maturation. Cold Spring Harb Perspect Med. 2012 Jul;2(7):a006924.

Ингибиторы протеазы препятствуют разделению полипротеиновых комплексов Gag и Gag-Pol протеазой ВИЧ на функциональные вирусные ферменты: протеазу, интегразу и обратную транскриптазу. Без данных ферментов вирусная частица не сможет эффективно инфицировать клетку. В классе представлены следующие препараты: атазанавир , дарунавир , фосампренавир , Калетра (лопинавир/ритонавир), саквинавир , типрановир и экспериментальный TMC-310911 .

Ингибиторы созревания блокируют разделение протеазой ВИЧ длинной белковой цепи, которая кодируется вирусным геном Gag, и содержит ряд протеинов суперкапсида и капсида вируса (матриксный белок p17, капсидный белок p24 и другие). Данные белки играют важную роль в процессе формирования зрелого вируса, а блокировка обработки этих белков приводит к выходу вируса, не способного инфицировать клетки. В классе изучались две молекулы: GSK3532795 и MPC-4326 , исследования прекращены в обоих случаях.

Так выделены в тексте вышедшие на рынок тех или иных стран препараты, синим выделены препараты, которые находятся в различных стадиях клинических испытаний, и таким цветом обозначены препараты, разработка и исследование которых прекращены.

Сборка вирусных частиц

Перед репликацией вирусная нуклеиновая кислота освобождается от капсида и оболочки. Например, у бактериофага Т4 капсид остается снаружи клетки-хозяина; у других капсид или оболочка отделяются от нуклеиновой кислоты внутри клетки; в третьем случае они могут растворяться ферментами клетки-хозяина. У некоторых вирусов часть белков должна внедриться в заражаемую клетку в комплексе с нуклеиновой кислотой, поскольку многие из них представляют собой полимеразы, которые необходимы для репликации вируса. Когда геном вируса освободится от капсида или оболочки внутри клетки-хозяина, дальнейшие события могут развиваться двумя путями.

Читайте также:  Агар агар для похудения в сыроедение - Моя живая еда

1. Вирус размножается, используя генетический аппарат клетки. Размножение вируса происходит в три этапа. Во-первых, вирусные нуклеиновые кислоты «заставляют» клетку синтезировать новые вирусные ферменты. Во-вторых, синтезируются в необходимом количестве вирусспецифические нуклеиновые кислоты и белки. И наконец, происходит сборка вирусных частиц. Перечисленные этапы перекрываются во времени и регулируются генетически; в результате образуется большое количество (иногда тысячи) вирусных частиц на клетку. В случае бактериофагов дочерние вирусные частицы выходят из клеток хозяина, разрушая их. Про такие клетки говорят, что они подверглись лизису (от греч. lysis — распад), а подобные вирусы называют литическими. Продуктивная инфекция не всегда приводит к лизису. Многие вирусы животных выходят из клетки, отпочковываясь от клеточной мембраны, а вирусы растений перемещаются по плазмодесмам и в конце концов по проводящим тканям в другие части растения.

2. Геном вируса встраивается в геном клетки-хозяина. Некоторые бактериофаги, например, имеют фрагменты ДНК, гомологичные участкам бактериального генома. Данные вирусы могут встраиваться в геном клеток путем рекомбинации, и в этом случае их называют умеренными фагами, поскольку лизиса клеток не происходит. Встроенный вирус называют профагом. Вирусы, участвующие в трансдукции, являются умеренными фагами. К умеренным вирусам относятся и некоторые вирусы животных, однако среди вирусов растений подобные случаи неизвестны.

У ДНК-содержащих вирусов, например, вируса осповакцины, вызывающего болезнь скота, ДНК направляет синтез мРНК, которая в свою очередь служит матрицей для синтеза различных белков. ДНК может быть одно- или двухцепочечной. У большинства РНК-содержащих вирусов, например, вируса табачной мозаики, геном представлен одноцепочечной молекулой. На ней в клетке-хозяине образуется комплементарная цепь, которая служит матрицей для синтеза новых РНК. Они связываются с рибосомами клетки и функционируют как информационная РНК, обеспечивая синтез ферментов и белков вирусной оболочки.

Метаболическая активность вирусов может существенно изменять метаболизм клетки-хозяина. У одного вида Clostridium образование смертельных токсинов, вызывающих ботулизм, происходит только при активном и продолжительном участии специфических бактериофагов. Неинфицированные бактерии не образуют токсины. Еще более удивительно, что заражение другим бактериофагом вызывает у того же самого штамма бактерий образование токсинов, способствующих развитию газовой гангрены и многих других болезней. Совсем недавно считали, что ботулизм и газовая гангрена вызываются разными видами Clostridium , однако сейчас полагают, что одним, но инфицированным различными бактериофагами. Аналогично некоторые «новые» виды растений и грибов, как выяснилось позже, — это давно известные виды, которые под влиянием вирусной инфекции приобрели специфические особенности.

Разнообразие вирусов

Никто не знает, сколько существует вирусов, и почти всегда можно выделить новые их виды, исследуя новые группы организмов. Номенклатура вирусов в настоящее время усиленно разрабатывается; латинские двойные названия, принятые в современной систематике, к вирусам обычно не применяются. Бактериофаги обозначают буквами и цифрами, например, Т7 (Т означает «тип»). Вирусы растений обычно имеют «народные» названия, например, «ВТМ» — вирус табачной мозаики; вирусам животных иногда дают латинские названия, как бактериям. Основные типы вирусов обсуждаются ниже.

Одноцепочечные РНК-содержащие вирусы подразделяют на вирусы с позитивным (плюс-нитевые) и негативным (минус- нитевые) геномами. В первом случае РНК функционирует как матричная, во втором случае на ней образуется комплементарная цепь, которая служит матрицей для синтеза мРНК вируса. В свою очередь плюс-нитевые РНК-содержащие вирусы подразделяются на две группы в зависимости оттого, имеется ли у них оболочка. Например, вирус табачной мозаики не имеет оболочки. К безоболочечным РНК-содержащим вирусам с позитивным геномом относятся вирусы полиомиелита и ящура. Более того, к этому типу относится около одной трети вирусов, вызывающих респираторные заболевания человека.

Читайте также:  Процедура ЭКО как проходит, этапы, длительность, подготовка

К оболочечным РНК-содержащим вирусам с позитивным геномом относятся арбовирусы, переносимые членистоногими и вызывающие многие болезни, особенно в тропиках. Желтая лихорадка передается, например, от инфицированных обезьян к человеку с помощью москитов.

Минус-нитевые РНК-содержащие вирусы вызывают такие заболевания, как бешенство, корь, свинка, болезнь Ньюкасла домашних птиц и чума многих животных. Все перечисленные вирусы, кроме вируса бешенства, относятся к группе парамиксо вирусов и имеют сложное строение. Они покрыты оболочкой, имеют диаметр 300 нм и внутри аналогичны вирусу табачной мозаики, у которого вокруг РНК по спирали располагаются белковые субъединицы. Вирус гриппа относится к минус-нитевым РНК-содержащим вирусам; геном его представлен одноцепочечной РНК. К вирусам с двухцепочечной РНК относится вирус раневых опухолей растений (рис. 12-8), имеющий необычный процесс репликации и переносимый цикадками.

Рис. 12-8. А. Опухоли донника белого ( Melilotus alba), вызванные вирусом раневых опухолей. Б. Частицы вируса раневых опухолей (отменены стрелками) на электронной микрофотографии клетки растения-хозяина. В. Цикадка (Agallia constricta ) — переносчик вируса раневых опухолей. Электронная микрофотография эпидермальной клетки Agallia. Вверху слева видны многочисленные вирусные частицы, скопления которых напоминают соты. Внизу справа видны отдельные вирусные частицы. Вирус раневых опухолей, подобно многим вирусам растений, содержит двухцепочечную РНК

Двухцепочечные ДНК-содержащие вирусы вызывают папилломы (вирусы папилломы) и герпес (вирусы герпеса). Заражение вирусами герпеса приводит к появлению язв и гнойных пузырьков на слизистых оболочках (так называемых «весенних лихорадок»). Во многих случаях герпесвирусы вызывают заболевание половых органов, ветряную оспу, опоясывающий лишай, мононуклеоз, некоторые виды рака и летальные системные инфекции у новорожденных. Другая группа таких ДНК-содержащих вирусов — поксвирусы — включает более сложные и крупные вирусы, такие, как вирус осповакцины. Гепатит В вызывается вирусом, содержащим частично двухцепочечную ДНК, гепатит А вызывается РНК-содержащим вирусом.

Две группы ДНК-содержащих вирусов — каулимовирусы и 1«минивирусы — поражают растения. Молекулярные свойства геминивирусов необычны; они представлены двумя вирионами, имеющими структуру несовершенных икосаэдров. В каждом вирионе заключена одноцепочечная молекула ДНК, причем для развития инфекции необходимы обе молекулы. Золотая мозаика бобов вызывается геминивирусами, которые переносятся белокрылками. Другая болезнь — полосатость кукурузы — вызывается вирусом, который распространяется цикадками.

Вирус мозаики цветной капусты переносится тлями; он относится к группе каулимовирусов, содержащих двухцепочечную ДНК. Частицы этих вирусов имеют икосаэдрическую форму. Разрывы в молекуле ДНК препятствуют образованию двойной спирали по всей ее длине. Каулимовирусы интенсивно изучаются, поскольку они могут быть переносчиками желаемых генов в растения.

Вирусные болезни растений

Более тысячи известных заболеваний растений вызываются вирусами, относящимися примерно к 100 различным типам (рис. 12-8). Вирусные болезни растений, как правило, распространяются с помощью беспозвоночных — насекомых или нематод. Сосущие насекомые, такие, как тли и цикадки, переносят вирус вместе с соком, который извлекают из флоэмы или клеток эпидермиса. Некоторые вирусы размножаются в переносчике так же хорошо, как и в клетках инфицированного растения.

Некрозы характеризуются появлением участков мертвых тканей; в случае мозаичных болезней листья или другие части растения покрываются пятнами; оба эти широко распространенные заболевания вызываются вирусами. При мозаичной болезни на листьях или других зеленых частях растения появляются светло-зеленые и желтые маленькие крапинки или большие полосы. Иногда все инфицированное растение может быть более светлым, чем здоровое. Желтые пятна или окаймление листьев некоторых сельскохозяйственных культур вызываются вирусами, пестрая окраска цветов —тоже результат вирусной инфекции, передающейся от поколения к поколению (рис. 12-9).

Рис. 12-9. Пестрые цветки тюльпана. Подобная окраска вызвана вирусом

Вирусы мозаики преимущественно поражают ткани паренхимы, уменьшая или сводя к нулю количество хлоропластов. Другие накапливаются в богатом сахарами соке флоэмы и могут приводить к гибели ее клеток. Вирусные болезни в значительной степени снижают продуктивность зерновых культур во всем мире, причем они поражают огромное число видов. Безвирусные растения можно получать с помощью культуры ткани; при этом кончик меристематической ткани, не содержащий вируса, отделяют от родительского растения и культивируют in vitro , где он дает начало новому растению. Данный метод позволил увеличить урожай картофеля и ревеня.

Читайте также:  Fillerina, Швейцария неинвазивные филлеры

Недавно сделано интересное открытие, касающееся вируса некротической мозаики риса, который при заражении растения подавляет его рост. С. К. Гхош из Индийского центрального института научных исследований в 1982 г. обнаружил, что другие растения (например, джут — источник грубых волокон для мешков и канатов) лучше растут, когда поражены вирусом, чем в здоровом состоянии. Этому явлению еще нет объяснения. Данный пример свидетельствует о сложной природе взаимодействия между вирусом и растением, но логично предположить, что в будущем подобные случаи будут выгодно использованы в экономическом отношении.

Вирусы растений, как правило, содержат РНК, за исключением каулимовирусов и геминивирусов (см. с. 179). В большинстве случаев капсид вирусов растений состоит из одного типа белка (комовирусов — из двух). Наиболее характерной особенностью PHК-содержащих вирусов растений можно считать часто фрагментированный геном. Препараты некоторых вирусов содержат несколько идентичных внешне типов вирусных частиц. Каждая частица имеет свой фрагмент РНК. Геном многих вирусов представлен двумя — четырьмя фрагментами РНК различного размера, каждый из которых заключен в отдельный капсид, так что вирусные частицы могут быть гетерогенными по форме и плотности. Пути взаимодействия фрагментов РНК, обеспечивающие инфекционность, неодинаковы у различных групп вирусов. У плюс-нитевых РНК-содержащих вирусов репликация происходит в два этапа: сначала на матрице исходной РНК образуется минус-нить; а затем на вновь образованной матрице синтезируется плюс-нить (мРНК).

Сборка вирионов

Смотреть что такое «Сборка вирионов» в других словарях:

Вирус гепатита A — ? Вирус Гепатита А Научная классификация Царство: Вирусы Семейство: Picornaviridae … Википедия

Поксвирусы — Поксвирусы … Википедия

КАЛЬЦИВИРУСЫ — (Calcivirus), род вирусов семейства Picornaviridae. Содержат однонитчатую РНК с молекулярной массой 2,5—2,8×106 дальтон. Вирионы изометричны, без оболочки, их диаметр 30—40 нм с икосаэдральным типом симметрии. Сборка вирионов происходит … Ветеринарный энциклопедический словарь

ОРБИВИРУСЫ — (Orbivirus), род вирусов семейства Reoviridae, имеющих двунитчатую РНК с десятью линейными сегментами. Молекулярная масса 12 × 106 дальтон, симметрия кубическая, тип икосаэдральный, без внешнего капсида, капсомеров 32, диаметр сферического… … Ветеринарный энциклопедический словарь

РОТАВИРУСЫ — ротавирусы, Rotavirus, род вирусов семейства Reoviridae с двунитчатой РНК, без оболочки. Диаметр вириона 65 нм. Сборка вирионов происходит в цитоплазме. Вирусы обладают способностью к гемагглютинации. Род включает вирусы гастроэнтерита детей,… … Ветеринарный энциклопедический словарь

ТОГАВИРУСЫ — (Togaviridae), семейство вирусов, состоящее из родов Alphavirus, Flavivirus, Rubivirus и Pestivirus. Вирусы содержат однонитчатую РНК с молекулярной массой 3—4×106 дальтон, линейной формы, которая является инфекционной. Вирионы диаметром… … Ветеринарный энциклопедический словарь

Вирус SV40 — Simian virus 40 Научная классификация … Википедия

Ви́русы — (лат. virus яд) мельчайшие микроорганизмы, не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы и способные к воспроизведению лишь в клетках высокоорганизованных форм жизни. Они широко распространены в природе, поражают животных, растения и … Медицинская энциклопедия

ВИРУСЫ — (от лат. virus яд), неклеточные формы жизни, способные проникать в определённые живые клетки и размножаться только внутри этих клеток. Подобно всем др. организмам В. обладают собств. генетич. аппаратом, к рый кодирует синтез вирусных частиц из… … Биологический энциклопедический словарь

Ссылка на основную публикацию
Что произойдет с телом, если ходить каждый день и много
Ходьба пешком: виды, польза, расход калорий Ходьба пешком – такое простое и естественное для каждого человека движение. Ходьба может принести...
Что находится справа в животе краткое описание строения внутренних органов человека, их назначение,
Боль в правом боку: что болит в животе справа покажет УЗИ Боль в правом боку — один из самых частых...
Что нейтрализует алкоголь в организме человека
6 фактов о биохимии этанола 6 фактов о биохимии этанола Люди с давних времен тесно связаны с алкоголем. Об опьяняющих...
Что происходит в организме бросившего курить
Что происходит после отказа от курения в организме курильщика Зависимость от курения это огромная проблема человечества. Как помочь заядлому курильщику...
Adblock detector