Токсические свойства вирусов.

Патологические эффекты при вирусных заболеваниях складываются из взаимодействия нескольких факторов: токсического воздействия продуктов вирусных генов на метаболизм зараженных клеток; реакции хозяина на экспрессию вирусных генов в зараженных клетках; модификации экспрессии генов хозяина в результате их структурного или функционального взаимодействия с генетическим материалом вируса. В большинстве случаев симптомы острых вирусных заболеваний могут быть непосредственно связаны с разрушением клеток инфицирующим их вирусом.

На клеточном уровне вирусная инфекция может вызвать очень широкий диапазон эффектов, от отсутствия видимых клеточных повреждений, до быстрого разрушения клеток. Некоторые вирусы (например, полиовирус, возбудитель полиомиелита) вызывают гибель клетки (цитоцидный эффект) или даже лизис (цитолиз). Другие могут вызывать пролиферацию (размножение) клеток, например, возбудитель контагиозного моллюска, или злокачественнуютрансформацию (например, онкогенные вирусы). В некоторых случаях вирус и клетка-хозяин вступают в мирное сосуществование, оба размножаются независимо друг от друга без какого-либо ущерба для клетки, это состояние известно как «стационарная инфекция».

В культуре тканей вирусная инфекция может приводить к легко заметным изменениям клеток (цитопатическое действиe вирусов, ЦПД). Они могут не быть аналогичны изменениям у инфицированного животного, поскольку в этом случае инфекция находится под влиянием различных механизмов защиты организма.

Поражения клеток могут развиваться по многим причинам. Ранние или неструктурные вирусные белки часто вызывают остановку синтеза белка и ДНК хозяина. Большие количества вирусных макромолекул, которые накапливаются в инфицированной клетке, могут нарушать клеточную архитектуру и вызывать токсическое действие. Может изменяться проницаемость плазматических мембран с выходом лизосомальных ферментов, что приводит к автолизу клеток.

Многие вирусы вызывают изменения в цитоплазматической мембране инфицированных клеток. Некоторые (например, респираторно-синцитиальный вирус) вызывают слияние смежных клеточных мембран, приводя к формированию поликариоцитоза (многоядерности) или синцития. Вирусиндуцированные антигены могут появляться на поверхности инфицированных клеток. Эти антигены могут придавать клеткам новые свойства. Например, вирусный гемагглютинин появляется на поверхности клеток, инфицированных вирусом гриппа, и вызывает адсорбцию эритроцитов на поверхности клетки (гемадсорбцию). Вирусиндуцированные антигены могут также появляться на поверхности клеток, трансформированных онкогенными вирусами.

Некоторые вирусы, например, кори, паротита, цитомегалии, ветряной оспы, аденовирусы вызывают повреждения хромосом клеток хозяина. В клетках, инфицированных аденовирусами типа 12 и 31, часто наблюдаются пробелы и разрывы хроматид.

 

ВОПРОС 10.

Нуклеиновые кислоты, как хранители и переносчики наследственных признаков вирусов, в том числе и фактора инфекционности.    

Нуклеиновые кислоты представляют собой линейные полимеры, состоящие из нуклеотидов. Нуклеотиды состоят из трех частей: остатка фосфорной кислоты, углеводного остатка (дезоксирибозы для ДНК, рибозы для РНК) и азотистого основания. Разнообразие структуры нуклеиновых кислот обусловлено различным порядком чередования в их цепях нуклеотидов. В отличие от клеток, вирусы содержат лишь один вид нуклеиновой кислоты – либо РНК, либо ДНК. И та, и другая может быть хранителем наследственной информации, выполняя таким образом, функции генома.

Как и в других живых системах, у вирусов соответствие между аминокислотной последовательностью белка и нуклеотидной последовательностью геномной нуклеиновой кислоты устанавливается с помощью универсального вырожденного генетического кода, где кодирующей единицей является триплет нуклеотидов (кодон). В вирусных системах используются те же наборы кодоновых значений, что и в бактериальных, архейных и эукариотических системах. Однако у вирусов генетическая информация может храниться, как в смысловой полинуклеотидной цепи, так и в последовательности матричной цепи. Несмотря на микроскопические размеры, нуклеиновые кислоты вирусов несут информацию не только о капсидных белках, но и о ферментах, необходимых для синтеза ДНК, РНК и их модификации, для синтеза РНК транскриптов и их процессинга, для обеспечения синтеза белков и их посттрансляционной модификации и воздействия на биосинтетические процессы клетки-хозяина. Например, геном бактериофага Т4 кодирует несколько сотен белков, из них не менее 30-ти – ферменты. Для сохранения генетической информации в окружающей среде и передачи ее новому поколению вирусы упаковывают геномные нуклеиновые кислоты в белковый капсид и часто в суперкапсид (липидсодержащая оболочка), формируя внеклеточную форму вируса – вирион. Как правило, вирионы, попадая в клетку, обеспечивают продуктивный инфекционный цикл, давая вирусное потомство. Однако целый ряд так называемых интегративных вирусов встраивают свой геном в хромосомы хозяина, в том числе клеток зародышевой линии, обеспечивая длительное сохранение генетической информации вируса в ряду поколений хозяина.

ВОПРОС 11.

Вирусные белки, их значение и характеристика.

Белки составляют от 50 до 90% всей массы вирусов. По аминокислотному составу вирусные белки принципиально не отличаются от белков позвоночных. Основная часть белка входит в состав вирусных оболочек. Небольшое количество белка связано с нуклеиновой кислотой и сосредоточено в центральной части вириона.

Вирусные белки подразделяются на структурные и неструктурные. Структурные вирусные белки входят в состав зрелых внеклеточных вирионов. В зависимости от места расположения в вирионе выделяют следующие структурные белки: капсидные белки, матриксные белки и суперкапсидные белки (рисунок 1).

Рисунок 1 – Локализация структурных вирусных белков.

 

Белки вирусного капсида (капсомеры) являются собственно капсидными белками. Среди капсидных белков выделяют группу полипептидов, образующих комплекс с вирусными нуклеиновыми кислотами. Эти белки называются нуклеокапсидными (NP-белками). Некоторые вирусы в составе нуклеокапсида несут ферменты, необходимые для репликации вируса в инфицированной клетке. Например, в вирионах минус-нитевых РНК-содержащих вирусов имеется РНК-зависимая РНК-полимераза (транскриптаза); в вирионах ретровирусов присутствует РНК-зависимая ДНК-полимераза (обратная транскриптаза, ревертаза). У простых вирусов в составе капсида находятся также поверхностные или рецепторные белки.

Среди суперкапсидных белков выделяют:

- наружный белок (выполняет функции рецепторного белка),

- мембранный белок (обеспечивает интернализацию вируса, то есть проникновение вируса в клетку и его депротеинизацию,

- матриксный белок (выполняет структурные функции).

Суперкапсидные белки (пепломеры) располагаются в липопротеиновой оболочке сложных вирусов и являются гликопротеинами. У большинства сложных вирусов гликопротеины формируют на поверхности вириона выступы или шипы длиной 7-10 нм.

Неструктурные вирусные белки не входят в состав вириона. Они кодируются вирусным геномом, образуются внутри инфицированной клетки и принимают участие в процессах внутриклеточной репродукции вирусов. В последующем они не встраиваются в состав дочерних вирионов. К неструктурным белкам относятся регуляторы экспрессии вирусного генома, предшественники вирусных белков, ингибиторы клеточного биосинтеза, вирусные ферменты.

Вирусные белки выполняют следующие функции:

- защитная - экранирование нуклеиновой кислоты вируса от ультрафиолетовых лучей, химических веществ, нуклеаз.

- адресная - адсорбция вируса на клеточных рецепторах с помощью прикрепительных белков и проникновением вириона в чувствительную клетку хозяина. У сложных вирусов адресную функцию выполняют белки суперкапсида, а у простых вирусов - один из белков капсида. На поверхности одной клетки имеется до 104 -105 рецепторов для адсорбции вирусов. Для каждого вируса имеются определенные чувствительные клетки (тропизм вирусов): для вируса гриппа чувствительными клетками является мерцательный эпителий верхних дыхательных путей (эпителиотропный вирус), для вируса бешенства - нейроны головного мозга (нейротропный вирус).

- регулирующая - регулирование процессов репродукции вирусов. Эту функцию выполняют структурные или неструктурные вирусные белки (ферменты). Ферменты играют важную роль в репродукции вируса, так как участвуют в репликации вирусных нуклеиновых кислот.

ВОПРОС 12