Экзаменационные вопросы по Микробиологии / экзаменационная вирусология / Вопрос 77

Вопрос 77.

Формы существования вирусов. Морфология и биохимическая структура вирионов. Структура, свойства и функции нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов вирионов. Прионы.

Формы существования вирусных молекул:

а) внеклеточная (элементарные частицы, вирусные частицы, вирионы) – корпускулярные частицы сферической, кубической, нитевидной формы. Размеры: 15-30 до 200-500 нм. Обладают скрытой инфекциозностью.

б) внутриклеточная – репродуцирующая, вегетативная форма. Тесна связана с генетическим аппаратом и метаболизмом кл. Проявляет патогенность.

в) интегрированная с клеточным геномом - провирус

Вирусы: 1) инфекционные с автономной репликацией нуклеиновых к-т и продукцией вирионов (продуктивная инфекция) 2) интеграционные вирусы, способные интегрироваться с геномом кл и утрачивающие способность вызывать продуктивную инфекцию.

Структурная организация вирионов простая, органеллы отсутствуют, у многих нет даже ферментов, различают вирионы а) простые – нуклеиновая к-та, окруженная снаружи белковой оболочкой – капсидом б) сложные – имеют дополнительно внешнюю оболочку – суперкапсид (пеплос).

Структура и химический состав простых вирионов.

В основном состоят только из капсидных белков (1-3 вирусоспецифических белка), у некоторых содержатся также терминальные, ковалентно связанные с концом вирионной НК белки, участвующие в регуляции вирусного генома.

Капсид имеет строго упорядоченную структуру, в основе которой принципы а) спиральной (вирусы растений) – у палочковидных и нитевидных вирионов б) кубической (большинство патогенных для ч-ка вирусов) – у сферических вирионов или в) смешанной симметрии. Капсид спиральной симметрии: капсомеры уложены в виде спирали вокруг оси, кубической симметрии: в основе – фигура икосаэдра. Формирование нуклеокапсидов происходит самопроизвольно.

Структура и химический состав сложных вирионов.

Имеют много разновидностей белков (кроме капсидных и геномных также ферменты транскрипции и репликации вирусного генома и т.д.). Цикл образования сложных капсидов носит многоступенчатый характер.

В суперкапсиде – липидном бислое – превалируют гликопротеиды, часто образующие поверхностные «шипы». Функции гликопротеидов: 1) прикрепительные белки – распознают специфические клеточные рецепторы и взаимодействуют с ними 2) белки слияния – обуславливают проникновение вируса в кл, инициируя слияние его с мембранами кл. Кол-во углеводов в гликопротеидах – до 10% общей массы вириона. Углеводы гликопротеидов обеспечивают сохранение конформации белка и его устойчивость к протеазам. Липиды суперкапсида в основном представлены фосфолипидами (2/3) и холестеролом (1/3), также являются стабилизаторами, поэтому обработанные эфиром, дезоксихолатом, детергентами вирионы распадаются и утрачивают инфекциозность. Липидно-углеводные компоненты суперкапсида клеточного происхождения (включаются из плазматических мембран при отпочковывании от них вирусов).

Т.о., по хим. структуре все вирусы – нуклеопротеиды, а по организации – простые и сложные.

Прионы – белковые молекулы определенной структуры, способные индуцировать деструктивные процессы в кл организма человека и животных. Отсутствие в составе прионов нуклеиновых кислот определяет необычность некоторых из свойств: устойчивость высоким температурам, ионизирующей радиации, УФ, но чувствительны к фенолу и детергентам при нагревании. Ген, кодирующий прионовый белок, находится не в составе приона, а в клетке. Прионовый белок, попадая в организм, активирует этот ген и вызывает индукцию синтеза аналогичного белка. Вместе с тем прионы (необычными вирусами) обладают рядом свойств обычных вирусов: 1) проходят через бактериальные фильтры б) не размножаются на искусственных питательных средах 3) репродуцируются до концентраций 105—1011 на 1 г мозговой ткани 4) адаптируются к новому хозяину 5) изменяют патогенность и вирулентность 6) воспроизводят феномен интерференции 7) обладают штаммовыми различиями и способностью к персистенции в культуре клеток, полученных из органов зараженного организма 8) могут быть клонированы.

Персистируют в организме ч-ка длительное время, не вызывают ГИО и КИО, не являются индукторами ИФН и не чувствительны к нему. Являются возбудителями медленных инфекций, существуют в двух формах: нормальной (являются естественным компонентом кл здорового организма, принимают участие в механизме старения мозга и нервной системы) и патогенной.

Инфекции, вызываемые прионами: Куру ( “хохочущая смерть”), болезнь Крейтуфельда-Якоба, болезнь Геротнера-Штреуспера, амиотрофический лейкоспонгиоз.

Существует мнение, что вирусы и прионы имеют большое значение в процессе старения, которое происходит при ослаблении иммунитета.

Структурно-функциональная организация генома вирусов.

Геном вируса гаплоидный, т.к. представлен одним набором генов. Частично диплоидны ДНК-содержащие вирусы с повторяющимися последовательностями. Полностью диплоидны ретровирусы, геном которых содержит две идентичные молекулы РНК.

Считывание информации с оперона вирусов регулируется энхансером (усилитель транскрипции), промотором (инициирует транскрипцию), оператором и терминатором. В структурных генах имеются экзоны (несут информацию) и интроны (некодируемые вставочные последовательности, вырезаемые посредством сплайсинга).

Экономия генетического материала вирусов достигается:

1. вирусные иРНК могут направлять синтез двух-трех белков (за счет двухкратного считывания одной и той же РНК с находящихся в ней в разных участках двух-трех инициирующих кодонов АУГ)

2. сдвига рамки считывания на один или два кодона при транскрипции

3. трансляция гигантских полипептидов-предшественников с последующих их нарезанием на более мелкие.

Общий механизм реализации генетической информация:

Существует несколько путей реализации генетической информации: 1) ДНК  иРНК  белок (как в кл) 2) +РНК  белок 3) –РНК  иРНК  белок 4) РНК  ДНК  иРНК  белок (позитивный геном с наличием обратной транскриптазы) 5) одноцепочечная ДНК  промежуточный двухцепочечный ДНК-транскрипт иРНК  белок (у парвовирусов).

Вирусные ДНК:

Молекулярная масса примерно в 10-100 раз меньше, чем у ДНК бактерий. В геноме до нескольких сотен генов. ДНК могут быть однинитевыми или двунитевыми, кольцевыми или линейными, цельными или с «разрывом-дефектом» в одной цепи, на концах находятся инвертированные последовательности, функциональное назначение которых: 1) маркеры, позволяющие отличать вирусную ДНК от клеточной 2) способность замыкаться в кольцо.

Вирусные РНК:

могут быть однонитевыми или двунитевыми, кольцевыми или линейными, фрагментированными (РНК гриппа) или нефрагментированными (РНК парамиксовирусов). В составе однонитевых РНК часто имеются спиральные участки типа двойной спирали ДНК.

Группы однонитевых РНК в зависимости от их функций: а) плюс-нить (позитивный геном) – РНК, выполняющие функцию иРНК. Имеют модифицированные концы в виде «шапочки» для прикрепления рибосом б) минус-нить (негативный геном) – РНК, служащие матрицей для образования иРНК. Некоторые вирусы могут содержать и плюс, и минус нити РНК (амбисенсвирусами).

У двунитевых ДНК- и РНК-содержащих вирусов информация обычно записана в одной цепи и лишь у некоторых для хранения информации используется вторая цепь (экономия ген. материала).

Геномная РНК ретровирусов, имеющих в своем составе обратную транскриптазу (РНК-зависимую ДНК-полимеразу), относятся к плюс нитевым, т.к. иРНК у них синтезируется по схеме РНК  одна нить ДНК  вторая нить ДНК  интеграция в клеточный геном  иРНК и она не просто комплементарна геномной, а полностью гомологична ей.

Вирусные белки.

а) структурные – входят в состав вирусного капсида: капсидные белки, белки, несущие «адресную функцию» и узнающие рецепторы кл хозяина, белки адсорбции вирусов на поверхности кл, защитные белки и т.д. Особенность капсидных белков: строго упорядоченная структура, обеспечивающая построение капсида из субъединиц-капсомеров, состоящих из идентичных полипептидных цепей, способных к самосборке.

Внешняя оболочка сложных вирионов состоит из белков, входящих в состав гликолипидов и гликопротеидов. Гликопротеиды обладают антигенными свойствами и ответственны за адсорбцию на специфических рецепторах кл. Гликолипиды стабилизируют структуру вирионов. Липидный и углеводный состав сложного вириона определяется кл хозяина, но модифицируется суперкапсидными белками.

б) функциональные – ферменты, участвующие в репродукции вирусов:1) ферменты репликации и транскрипции, 2) ферменты, участвующие в проникновении вирусной НК в кл хозяна и выходе образовавшихся вирионов из нее (нейраминидаза, лизоцим).

Ферменты вирусов: а) вирионные – ферменты транскрипции и репликации (ДНК- и РНК-полимеразы), обратная транскриптаза ретровирусов, экзо- и эндонуклеазы, АТФаза и т.д. б) вирусиндуцированные – структура которых закодирована в вирусном геноме – РНК-полимеразы пикорна-, тога-, орто- и парамиксовирусов, ДНК-полимераза покс- и герпесвирусов в) клеточные ферменты, модифицируемые в процессе репродукции вируса.