Родина poxviridae (поксвіруси)

Таксономія. До родини Poxviridae (від англ. рох - віспа, пустула) входять ДНК-геномні віруси складної будови та великих розмірів. Родина розділена на дві підродини - хордопоксвірусів (Chordopoxvirinae), патогенних для хребетних, і ентомопоксвірусів (Entopoxvirinae), патогенних для комах. До вірусів хребетних віднесено 8 родів: Orthopoxvirus, Parapoxvirus, Avipoxvirus (від лат. avis - птах), Capripoxvirus (від лат. caper - коза), Leporipoxvirus (від лат. lepus - заєць), Suipoxvirus (від лат. suis - свиня), Molluscipoxvirus (від лат. molluscum - молюск), Yatapoxvirus (за назвою вірусів Yaba і Тапа).

Рід Orthopoxvirus включає в себе віруси натуральної віспи, вісповакцини, віспи мавп, віспи корів, віспи мишей, віспи кролів. Ці віруси резистентні до дії ефіру та мають гемаглютинуючі властивості. Рід Molluscipoxvirus включає в себе тільки один збудник - вірус контагіозного молюска, який викликає захворювання у молодих людей та осіб з імунодефіцитом.

Структура. Розміри найбільших вірусів родини Poxviridae становлять 300-450 × 170-260 нм, тобто на межі роздільної здатності оптичного мікроскопа. Форма віріона - цеглоподібна із заокругленими кутами. Серцевина віріона добре розрізняється і має вигляд двояковигнутої лінзи чи диска, обабіч якого розташовані овальні структури - латеральні тіла. Серцевина містить геномну ДНК, упаковану в білковий футляр - мембрану серцевини. Серцевина і латеральні тіла оточені зовнішньою оболонкою.

Антигенна структура вірусів родини Poxviridae складна. Вони містять нуклеопротеїновий спіральний антиген, структурні та розчинні термолабільні і термостабільні антигени, групо- і видоспецифічні антигени. Близькі види вірусів мають спільні антигени з перехресно-протективними властивостями. До складу віріонів входить ряд ферментів, зокрема РНК-полімераза, ДНК-полімераза, а також ферменти, що модифікують іРНК, протеїнкінази та протеази.

Стратегія вірусного геному та репродукція. Геном вірусу представлений двонитковою лінійною ДНК з великою молекулярною масою - 1,3×10⁸, містить 240 000 пар нуклеотидів, що набагато більше, ніж у будь-якого іншого представника царства вірусів. У геномі є нуклеотидні послідовності, що здатні до включення чужих генів (інсерції).

Репродукція поксвірусів - це складний багатоступеневий синхронний процес, що починається через 1-1,5 години після зараження і триває майже 5 годин.

Репродуктивний цикл вірусів родини Poxviridae порівняно з репродуктивними циклами вірусів інших родин має певні особливості:

1/ вірусам притаманний найбільш складний репродуктивний цикл, під час якого синтезується більш ніж 100 різних білків, які утворюють віріон (значна частина білків входить до складу суперкапсида віріона);

2/ у репродуктивному циклі виділяють три стадії: початкову, ранню та пізню;

3/ транскрипція ДНК починається ще до повної депротеінізації віріона, так як вона повністю здійснюється вірусними полімеразами;

4/ реплікація генетичного матеріалу віруса відбувається виключно у цитоплазмі клетини-хазяїна та повністю не залежить від клітинних полімераз, так як віруси родини Poxviridae мають власну ДНК-залежну РНК-полімеразу, яка забезпечує зчитування більш ніж половини вірусного генома протягом початкової та ранньої стадій репродуктивного циклу;

5/ початкова стадія репродуктивного циклу запускається відразу після "роздягання" віріона та коли вірусна ДНК виходить у цитоплазму клітини-хазяїна;

6/ у продовж ранньої стадії репродуктивного циклу транскрибується майже половина вірусної ДНК, синтезуються ферменти, які кодуються "ранніми" генами, приймають участь у реплікації вірусної ДНК та одночасно синтезується невелика кількість структурних білків;

7/ пізня стадія репродуктивного циклу співпадає з початком реплікації ДНК, регуляторні білки блокують транскрипцію "ранньої мРНК" та запускають синтез пізніх (структурних) білків;

8/ збирання віріонів відбувається тільки у цитоплазмі клітини-хазяїна за допомогою реакцій мембранного синтезу. Усі процеси репродукції відбуваються в обмежених ділянках цитоплазми біля ядра клітини ("фабрики збирання"), які виявляються при мікроскопії заражених клітин як цитоплазматичні специфічні включення - тільця Гварнері. Вивільнення дочірньої популяції віріонів завершується лізисом клітини-хазяїна (екзоцитоз).

Р епродукція віруса починається з адсорбції віріона на поверхні клітини-хазяїна та відбувається за рахунок взаємодії специфічних білків віріона з відповідними специфічними білками клітини-хазяїна.

Віріон потрапляє у клітину-хазяїна шляхом рецепторного ендоцитозу. У фагоцитарній вакуолі, яка утворилася, суперкапсид віріона видаляється. Потім, за участю ферментів віруса, здійснюється транскрипція ранніх генів (1). Синтезуються іРНК, які кодують ранні ферменти: "які роздягають білок" (2), що руйнує мембрану серцевини, вивільняючи вірусну ДНК у цитоплазму клітини-хазяїна; вірусна ДНК-полімераза, яка забезпечує реплікацію генома віруса. Під час пізньої транскрипції (3) ДНК та білки віруса формують серцевину віруса і вкриваються серцевинною мембраною. Віріони, які утворилися, вкриваються модифікованою мембраною комплексу Гольджі. Суперкапсид та зовнішня мембрана вкривають серцевину, латеральні тіла та ферменти; віріони виходять з клітини-хазяїна шляхом брунькування через плазматичну мембрану, а клітина-хазяїн лізується.

Репродукція вірусів родини Poxviridae унікальна для ДНК-геномних вірусів, оскільки весь репродуктивний цикл віруса відбувається у цитоплазмі клітини-хазяїна (формуються тільця Гварнери – цитоплазматичні включення). Під час репродуктивного циклу віруси родини Poxviridae також повинні кодувати ферменти для синтезу інформаційної (іРНК) та ДНК, тоді як інші ДНК-геномні віруси отримують ці ферменти від клітини-хазяїна.