Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Конспект_лекцій_Заг.вірусологія_0

.pdf
Скачиваний:
296
Добавлен:
01.05.2015
Размер:
1.76 Mб
Скачать

У1952 році А. Херші і М. Чейз виявили, що для зараження бактеріальної клітини бактеріофагом достатньо, щоби в бактерію проникла ДНК бактеріофага.

У1952 р. американський вірусолог і фітопатолог К. Мараморош показав здатність вірусів рослин розмножуватися у своєму переноснику – комасі.

У1956 р. А. Гірер и Г. Шрамм, а також X. Френкель-Конрат встановили, що генетичним матеріалом вірусу тютюнової мозаїки є РНК.

У1971 році було встановлено, що деякі хвороби рослин, збудниками яких вважали віруси, насправді викликаються віроїдами. Віроїди відкрив і дав назву американський фітопатолог Теодор Дінер.

У1960–80-і роки активно проводилося вивчення етіології захворювань, що викликаються пріонами. Американський лікар Стенлі Прузинер встановив, що інфекційний агент є білком і не містить нуклеїнових кислот.

У1983 р. був відкритий вірус імунодефіциту людини.

У2002 році в Нью-йоркському університеті був створений перший синтетичний вірус (вірус поліомієліту).

Починаючи з 1960-х років XX століття розвиток вірусології тісно пов'язаний з молекулярною біологією. Жодне відкриття молекулярної біології не обходилося без вірусної моделі. Зокрема, вивчення експресії генів у вірусів еукаріот дало фундаментальну інформацію про молекулярну біологію самих еукаріот — існування кеп-структури мРНК і її роль в трансляції РНК, наявність поліаденілової послідовності на 3'-кінці мРНК, сплайсинг і роль енхансерів в транскрипції уперше виявлені саме при вивченні вірусів тварин.

Вивчення вірусів зіграло найважливішу роль в розвитку епідеміології, імунології, молекулярної генетики і інших розділів біології. У різні роки як мінімум шість Нобелівських премій по фізіології і медицині і три Нобелівські премії по хімії було вручено за дослідження, безпосередньо пов'язані з вивченням вірусів.

ЛЕКЦІЯ 3. ХІМІЧНИЙ СКЛАД І ФІЗИЧНА СТРУКТУРА ВІРУСІВ

Одиниці вимірювання маси і довжини вірусів Хімічний склад вірусів. Нуклеїнові кислоти, білки, ліпіди, вуглеводи, компоненти клітини-господаря.

Біофізичні властивості вірусів. Морфогенез вірусів

Віруси — облігатні внутрішньоклітинні паразити тварин, рослин, комах, бактерій, грибів, найпростіших і інших живих істот. Це неклітинні форми життя, що володіють власним геномом і здатні до відтворення лише в клітинах більш високоорганізованих істот.

11

Одиниці вімірювання маси і довжини вірусів.

Одиниця маси. Маса віріонів і їх компонентів — нуклеїнових кислот, білків, ліпідів, вуглеводів — виміряється в дальтонах (Д). Для зручності використовуються похідні від дальтону одиниці — кілодальтон (КД), мегадальтон (МД), мілідальтон (мД): 1 Д = 1,67 ·10-24 г; 1 КД =1000 Д; 1 МД=1000 КД = 106 Д, 1 мД = 10 -3 Д.

Молекулярна маса (ММ) нуклеїнових кислот більшості вірусів, що мають односпіральну РНК, лежить у межах 2—4 МД, у вірусів, що мають двоспіральну РНК, вона досягає 15 МД. Мол. маса нуклеїнових кислот ДНКмістких вірусів коливається в більш широких від 1,5—2 МД у парвовірусів до 160—180 МД у поксвірусів.

Одиниця довжини. Віруси через невеликий розмір їх звичайно вимірювали в мілімікронах (ммк), але прийнята Міжнародна система одиниць (СІ) запровадила альтернативні методи виміру. По цій системі мікрон тепер називається мікрометром (мкм), мілімікрон — нанометром (нм). Деякі вчені для виміру дуже маленьких структур, таких, як капсомери вірусу, використовують як одиницю виміру ангстрем (А, чи АІ). Відносини між цими одиницями довжини наступні: 1 мкм = 10 -6 м; 1 нм = 10 -9 м; 1 мм = 1000 мікрометрам (мкм); 1 мкм = 1000 нанометрам (нм); 1 н = 10 ангстремам (А, чи АІ).

Хімічний склад вірусів

Віріони простих вірусів являють собою вірусну нуклеїнову кислоту, укладену в оболонку (капсид), що складається з повторюваних субодиниць (капсомерів). Кожен капсомер побудований з одного чи декількох білків, закодованих у геномі вірусу. У складних вірусів, крім нуклеїнової кислоти і білків містяться ліпіди і гліколіпіди, які здебільшого розташовуються в зовнішній (суперкапсидній) оболонці віріонів. До складу останніх часто входять глікопротеїди (гліколізовані білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані вуглеводні ланцюги), ліпопротеїди, найчастіше ациліровані білки (білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані залишки жирних кислот) і фосфопротеїди (білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані залишки фосфорної кислоти). Здебільшого ліпіди і гліколіпіди клітинного походження, за винятком, можливо, поксвірусів. Ліпіди не завжди розташовані в зовнішній оболонці віріону.

Вуглеводи, що входять до складу вірусних білків, являють собою полімерні ланцюги, синтезовані з мономерних ланок, що поставляються клітиною. Причому, у поксвірусів структура олігосахаридних ланцюгів залежить від структури білка, до якого вони приєднані.

Приєднання до вірусних білок залишків фосфорної і жирної кислот і вуглеводних ланцюгів здійснюється, як правило, клітинними ферментами, але специфічність приєднання залежить від структури білка.

Вірусні нуклеїнові кислоти. Клітини всіх живих організмів містять два види нуклеїнових кислот ДНК і РHК. На відміну від клітин віруси

12

містять лише один вид нуклеїнової кислоти — або РНК, або ДНК. І та й інша може бути носієм спадкоємної інформації, виконуючи в такий спосіб функції генома.

Вірусні нуклеїнові кислоти характеризуються разючою розмаїтістю форм. Вірусний геном може бути представлений як односпіральними, так і двоспіральними молекулами РНК і ДНК. ДНК може бути як лінійною, так і кільцевою молекулою.

Вірусні ДНК. Мол. маса вірусних ДНК варіює в широких межах від 106 до 25·107 Д. Найбільші вірусні геноми містять кілька сотень генів, а самі маленькі містять інформацію, достатню для синтезу лише декількох білків.

Увірусних геномах, представлених двоспіральними ДНК, інформація може бути закодована на обох нитках ДНК. Крім того, відомо, що у вірусних геномах зустрічається перекриття генів (використання частини інформації про один білок для кодування другого білка). Це свідчить про максимальну економію генетичного матеріалу у вірусів, що є невід'ємною властивістю їх як генетичних паразитів. У зв'язку з цим оцінка обсягу генетичної інформації може бути проведена по мол. масі молекул.

Здатність до придбання кільцевої форми, що потенційно закладена в кінцевих прямих і інвертованих повторах, має велике значення для вірусів. Кільцева форма забезпечує стійкість ДНК до екзонуклеаз. Стадія утворення кільцевої форми обов'язкова для процесу інтеграції ДНК із клітинним геномом. Нарешті, кільцеві форми являють собою зручний і ефективний спосіб регуляції транскрипції і реплікації ДНК.

Ускладі віріонів, що містять односпіральну ДНК, звичайно містяться молекули ДНК однієї полярності. Виключення складають аденоасоційовані віруси, віріони яких містять ДНК або однієї полярності (умовно називаної "плюс"), або ДНК із протилежним знаком (умовно — "мінус"). Тому тотальний препарат вірусу складається з двох типів часток, що містять по одній молекулі плюс - чи мінус – ДНК. Інфекційний процес при зараженні цими вірусами виникає лише при проникненні в клітину часток обох типів.

Вірусні РНК. З декількох сотень відомих у даний час вірусів людини і тварин РНК - геном містить близько 80% вірусів. Здатність вірусів зберігати спадкову інформацію - унікальна особливість їх. У деяких РНК - геномних вірусів нуклеїнова кислота при відсутності білка може викликати інфекційний процес.

Структура вірусних РНК надзвичайно різноманітна. У вірусів виявлені односпіральні і двоспіральні, лінійні, фрагментовані і кільцеві РНК. РНК - геном є здебільшого гаплоїдним, але геном ретровірусів — диплоїдний, тобто складається з двох ідентичних молекул РНК.

Односпіральні РНК. Молекули односпіральних вірусних РНК існують

уформі одиночного полінуклеотидного ланцюга зі спіралізованими ДНК - подібними ділянками. При цьому не комплементарні нуклеотиди, що розділяють комплементарні ділянки, можуть виводитися зі складу спіралізованих ділянок у формі різних "петель" і "виступів". Сумарний відсоток спіралізації вірусних РНК варіює в широких межах.

13

Віруси, що містять односпіральну РНК, поділяються на дві групи. У вірусів першої групи вірусний геном має функції інформаційної РНК, тобто може безпосередньо служити матрицею для синтезу білка на рибосомах. За пропозицією Д. Балтімора (1971), РНК із властивостями інформаційної умовно позначена знаком «плюс», і в зв'язку з цим віруси, що містять такі РНК (пікорнавіруси, тогавіруси, коронавіруси, ретровіруси), позначені як плюс-нитчасті віруси, чи віруси з позитивним геномом.

Друга група вірусів, що містять РНК, мають геном у виді односпіральної РНК, що сама не володіє функцією іРНК. У цьому випадку функцію іРНК виконує РНК, комплементарна геномній. Синтез цієї РНК (транскрипція) здійснюється в зараженій клітині на матриці геномної РНК за допомогою вірусоспецифічного ферменту - транскриптази. У складі мінус - нитчастих вірусів обов'язковим є наявність власного ферменту, що здійснює транскрипцію геномної РНК і синтез іРНК, тому що аналога такого ферменту в клітинах немає. Геном цих вірусів умовно позначають як мінус-РНК, а віруси цієї групи - як мінус-нитчасті віруси, чи віруси з негативним геномом. До цих вірусів відносяться ортоміксовіруси, параміксовіруси, буньявіруси, рабдовіруси. РНК цих вірусів не здатна викликати інфекційний процес.

Відповідно до різних властивостей вірусних РНК між двома групами вірусів є і структурні розходження. Оскільки РНК плюс-нитчастих вірусів виконує функцію іРНК, вона має специфічні структурні особливості, характерні для 5'-3'- кінців цих РНК. 5’- кінець клітинних і вірусних РНК здебільшого має структуру в вигляді шапочки (з англ. "cap"). Ці модифікації кінців іРНК, які здійснюються після синтезу полінуклеотидного ланцюга, мають істотне значення для функції іРНК - "шапочка" потрібна для специфічного впізнавання іРНК рибосомами. Такими ж модифікованими кінцями володіють геномні РНК плюс-нитчастих вірусів. Геномні РНК мінус-нитчастих вірусів не мають "шапочки". Модифіковані кінці характерні для іРНК цих вірусів, синтезуються в клітині на матриці віріонної РНК і комплементарні їй. Геномна РНК ретровірусів хоча і є плюс-нитчастою, однак не містить "шапочки"; цю структуру має гомологічна РНК, яка синтезується на матриці інтегрованої провірусної ДНК. Існують віруси, що містять як плюс-нитчасті, так і мінус-нитчасті РНК гени (амбісенс - віруси). До них відносяться аренавіруси.

В основному односпіральні РНК є лінійними молекулами, однак РНК - фрагменти буньявірусів виявлені у вигляді кільцевої форми. Кільцева форма виникає за рахунок утворення водневих зв'язків між кінцями молекул.

Двоспіральні РНК. Цей незвичайний для клітини тип нуклеїнової кислоти, уперше виявлений у реовірусів, широко розповсюджений серед вірусів тварин, рослин і бактерій. Віруси, що містять подібний геном, називають диплорнавірусами. Особливістю їх є фрагментований стан геному. Так, геном реовірусів складається з 10 фрагментів, а ротавірусів — з 11 фрагментів.

Вірусні білки. Вірусні (вірусоспецифічні) білки — білки, що кодуються геномом вірусу, — синтезуються в зараженій клітці. Виходячи з

14

функції, локалізації, структури і регуляції синтезу, вірусні білки поділяють на структурні і неструктурні; ферменти, попередники, гістоноподібні капсидні білки; мембранні, трансмембранні і т.д.

Структурні білки. Структурними називають усі білки, що входять до складу зрілих позаклітинних віріонів. Структурні білки у віріоні виконують ряд функцій:

1)захист нуклеїнової кислоти від зовнішніх факторів;

2)взаємодія з мембраною чуттєвих клітин у ході першого етапу їх зараження;

3)взаємодія з вірусної нуклеїновою кислотою в ході і після її упакування в капсид;

4)взаємодія між собою в ході самозбирання капсида;

5)організація проникнення вірусу в чуттєву клітину.

Ці п'ять функцій властиві структурним білкам усіх без винятку вірусів.

Усі функції можуть реалізуватися одним білком. Наприклад, у вірусу тютюнової мозаїки є лише один структурний білок, що складається з єдиного поліпептидного ланцюга з молекулярною масою 17—18 КД. В інших вірусів ці функції розділені тим чи іншим способом між різними білками. Так, наприклад, віріони вірусу ящуру включають три різних поліпептиди, що позначаються як VP1, VP2 і VP3. Взаємодія з мембраною чуттєвих клітин здійснює білок VP1. У реалізації інших чотирьох функцій беруть участь усі три поліпептиди;

6)здатність до руйнування в ході звільнення нуклеїнової кислоти. Ця функція властива білкам усіх вірусів, крім деяких сателітних вірусів, не здатних до самостійної репродукції при відсутності вірусу-помічника;

7)організація виходу з зараженої клітини в ході формування віріону. Цю функцію виконують структурні білки вірусів, віріони яких виходять із зараженої клітки шляхом брунькування;

8)організація "сплавлення" і злиття клітинних мембран. Ця функція часто іменується F-активністю (фьюжн -активність, від англ. "злиття") і властива білкам вірусів, що проникають у клітини шляхом злиття суперкапсидних оболонок віріонів із клітинними мембранами.

Крім названих вище, структурні білки можуть мати властивості каталізувати ті чи інші біохімічні реакції. Деякі вірусологи виділяють їх в особливу групу, іменовану "ферменти віріонів". Звичайно структурні білки віріонів мають ті види ферментативної активності, що необхідні для репродукції вірусу, але відсутні в клітині. Дві з цих ферментативних активностей так важливі, що їх корисно виділити окремо:

9)РНК - залежна РНК - полімеразна активність. Цю функцію виконують структурні білки усіх вірусів, у віріонах який міститься РНК, яка немає ролі мРНК;

10)РНК - залежна ДНК - полімеразна активність. Цю функцію виконують спеціальні білки ретровірусів, іменовані ревертазами, чи зворотними транскриптазами. Крім цих ферментів у складно організованих віріонах, наприклад, покс-, герпес- і іридовірусів містяться кінази, нуклеази, протеази,

15

фосфорилази, трансферази й ін.; 11) захист і стабілізація вірусної нуклеїнової кислоти після її виходу з

капсида в зараженій клітині. Ця функція реалізується ковалентно і нековалентно зв'язаними з нуклеїновою кислотою білками пікорна-, папова-, адено-, орбі-, поксвірусів.

Такий неповний перелік функцій структурних вірусних білків.

У залежності від розташування того чи іншого білка у віріоні виділяють групи білків:

а) капсидні білки. У віріонах складно організованих вірусів ці білки можуть виконати тільки 2—3 функції - захист нуклеїнової кислоти, здатність до самозбирання і руйнування в ході звільнення нуклеїнової кислоти. У віріонах простих вірусів їх функції звичайно більш різноманітні;

б) білки вірусної суперкапсидної оболонки. Маються у вірусів, що виходять із клітин шляхом брунькування (параміксо-, ортоміксо-, рабдо-, тога-, бунья-, корона-, аренавіруси). Їх роль зводиться в основному до організації брунькування віріонів, здатності до самозбирання, взаємодії з мембраною чуттєвих клітин, організації проникнення в чуттєву клітину, тобто до F-активності, і захисту нуклеїнової кислоти. Ці білки формують пепломери — білкові вирости на суперкапсидній оболонці - і є, як правило, глікопротеїдами;

в) матриксні білки. Це білки проміжного шару віріонів, розташованого відразу під суперкапсидною оболонкою деяких вірусів. Їх основні функції: організація брунькування, стабілізація структури віріону за рахунок гідрофобних взаємодій, посередництво в здійсненні зв'язку суперкапсидних білків з капсидними;

г) білки вірусних серцевин. Маються в покс-, іридо-, орбі-, рео-, герпесвірусів. Представлені в основному ферментами. Віруси, що мають багатошарові капсиди, можуть мати і захисну роль;

д) білки, асоційовані з нуклеїновою кислотою. Білки самого внутрішнього шару віріонів. Представлені в складних вірусів гістоноподібними білками, ферментами синтезу і модифікації нуклеїнових кислот.

Неструктурні білки. Неструктурні вірусні білки - це всі білки, що кодуються вірусним геномом, але не входять у склад зрілих віріонів. Вони вивчені набагато гірше, ніж структурні, що пов'язано з незрівнянно великими труднощами, що виникають при їх ідентифікації і виділенні в порівнянні зі структурними білками. Неструктурні білки в залежності від їх функцій поділяють на п'ять груп:

1)регулятори експресії вірусного генома;

2)попередники вірусних білків;

3)нефункціональні пептиди;

4)інгібітори клітинного біосинтезу й індуктори руйнування клітин;

5)вірусні ферменти.

Білки, що входять у першу групу, безпосередньо впливають на вірусну

нуклеїнову кислоту, перешкоджаючи синтезу інших вірусних білків, чи

16

навпаки, запускаючи їх синтез. Крім того, у ряду вірусів білки, що входять у цю групу, модифікують білоксинтезуючий апарат клітини так, що він починає вибірково синтезувати вірусні, а не клітинні білки.

Білки, що входять у другу групу, є попередниками інших вірусних білків, що утворюються із них у результаті складних біохімічних процесів. Сума цих процесів називається процессингом, чи постсинтетичною модифікацією білків.

Білки, що входять у третю групу (нефункціональні пептиди), утворюються в зараженій клітині двома шляхами: перший – по принципу процессингу попередників; другий полягає в тім, що ряд білків синтезується

внеактивній формі, що формально можна також назвати попередниками. Разом з тим на відміну від «звичайних» попередників з них у ході процессингу утворюється не декілька, а лише один білок.

До четвертої групи відносяться білки, що руйнують клітинні ДНК і мРНК, модифікують клітинні ферменти, додаючи їм вірусоспецифічну активність. Сюди ж відносяться білки вірусів, що не мають стадії брунькування, дестабілізуючі клітинні мембрани, що викликають їхній лізис і вихід сформованих віріонів у позаклітинний простір.

До останньої групи неструктурних білків відносяться ферменти, які кодуються вірусним геномом, але не входять до складу віріонів.

Ліпіди. Виявлені в складно організованих вірусів і в основному знаходяться в складі ліпопротеїдної оболонки (суперкапсида), формуючи її ліпідний подвійний шар, у який вставлені суперкапсидні білки.

Усі складно організовані РНК-вмістні віруси, мають у складі значну кількість ліпідів (від 15 до 35% від сухої маси). З ДНК-містких вірусів ліпіди мають віруси віспи, герпесу і гепатиту В. Приблизно 50—60% ліпідів у складі вірусів представлено фосфоліпідами, 20—30,% складає холестерин.

Ліпідний компонент стабілізує структуру вірусної частки. У складі суперкапсидних оболонок вірусів ліпіди забезпечують взаємодію пепломерів, ізолюють внутрішні шари віріонів від гідрофільних речовин, які знаходяться

взовнішньому середовищі, приймають участь в процесі депротеїнізації віріонів при заражені чутливих клітин, стабілізують структуру віріонів. Екстракція ліпідів органічними розчинниками, обробка вірусної частки детергентами чи ліпазами призводять до деградації вірусної частки і втраті інфекційної активності.

Віруси, що містять ліпопротеїдну мембрану, формуються шляхом брунькування на клітинних мембранах (плазмолемі, мембранах ендоплазматичної мережі, комплексу Гольджі, ядерній мембрані). Тому ліпопротеїдна оболонка цих вірусів являє собою мембрану клітини-хазяїна, модифіковану за рахунок наявності на її зовнішній поверхні вірусних суперкапсидних білків. Білки, що входять до складу ліпопротеїдної оболонки вірусів, що брунькуються, за рахунок структури своєї внутрішньо мембранної (гідрофобної) зони мають різне споріднення до різних ліпідів. Тому в зонах агрегації таких білків ліпідний склад мембрани відрізняється від складу в інтактній клітинній мембрані. Зони агрегації мембранних

17

вірусних білків формують у складі мембрани області, через які відбувається брунькування віріонів. Тому якісний склад ліпідів вірусних оболонок подібний з таким у тих мембран, через які відбувається брунькування, але відмінний від нього по кількісному співвідношенню різних класів ліпідів. Так, наприклад, вірусні суперкапсидні оболонки часто збагачені холестерином. З цього випливає, що склад ліпідів вірусів, що брунькуються, близький до складу ліпідів клітини-хазяїна.

Узв'язку з клітинним походженням ліпідів загальний склад ліпідної фракції і вміст її окремих компонентів у того самого вірусу можуть істотно розрізнятися в залежності від клітини-хазяїна, де відбувалася репродукція вірусу. Навпаки, якщо різні віруси, що брунькуються, репродукувалися в тих самих клітинах, їх ліпіди виявляються більш-менш подібними.

Увірусів віспи і гепатиту В ліпіди мають інше походження, тому що ці віруси не брунькуються через плазматичну мембрану. У вірусу віспи ліпіди не утворюють диференційованої оболонки. У них ліпідна оболонка, за допомогою якої відбувається вихід віріонів віспи з заражених клітин, формується в цитоплазмі de novo і втрачається в процесі виходу з клітини. Обробка цього вірусу ефіром не призводить до втрати інфекційної активності чи яким-небудь структурним змінам віріону. Ліпіди вірусу гепатиту В і його HBs-антигену утворюються шляхом інвагінації мембран ендоплазматичної мережі. Вірус герпесу формується шляхом брунькування через ядерну оболонку, тому в його складі є ліпіди ядерної оболонки.

Вуглеводи. Вуглеводний компонент вірусів знаходиться в складі глікопротеїдів і гліколіпідів. Наявність глікопротеїдів у вірусів і їхній процентний уміст коливається від 3 до 9%.

Кількість вуглеводів у складі глікопротеїдів може бути досить великим, досягаючи 10—13%. Хімічна специфічність їх визначається клітинними ферментами, що забезпечують перенесення і приєднання відповідних цукрових залишків, і структурою гліколізованого білка. Звичайними цукровими залишками, що виявляються у вірусних білках, є фруктоза, сахароза, маноза, галактоза, нейрамінова кислота, глюкозамін. Вуглеводний компонент гліколіпідів по своїй структурі цілком визначений клітиною. У той же час вуглеводний компонент глікопротеїдів визначається, з одного боку, клітиною-хазяїном, а з іншого боку, вірусом, а саме структурою його гліколізованих білків.

Вуглеводний компонент глікопротеїдів відіграє істотну роль у структурі і функції білка. Він є каркасом для локальних ділянок глікопротеїду, забезпечуючи збереження конформації білкової молекули, і обумовлює захист молекули від протеаз.

Компоненти клітини-господаря. У складі віріонів можуть знаходитися компоненти клітини-господаря. До таких компонентів можуть відноситися білки і навіть цілі клітинні структури. Так, наприклад, у складі ряду оболонкових вірусів може знаходитися білок цитоскелету актин, а у складі паповавірусів містяться клітинні гістони. Ряд вірусів містить клітинні ферменти, наприклад протеїнкінази. У складі аренавірусів виявлені

18

рибосоми.

Клітинні компоненти можуть включатися у віріон випадково чи закономірно. У деяких випадках вони відіграють істотну роль у репродукції вірусу, як, наприклад, гістони в репродукції паповавірусів.

Біофізичні властивості вірусів.

Біофізичні властивості вірусів характеризуються багатьма показниками, у тому числі константою седиментації, плавучою щільністю, дифузійними властивостями. Усі ці характеристики відносяться також до субвірусних компонентів. Найбільш важливими біофізичними характеристиками вірусів є седиментаційні властивості. Вони найчастіше виміряються при досліджені вірусів.

Седиментаційні властивості вірусів і субвірусних компонентів вимірюють за допомогою центрифугування в аналітичних і препаративних ультрацентрифугах. Коефіцієнт седиментації виражають в одиницях Сведберга в перекладі на стандартні умови (при температурі 20 °С в воді) і

позначають як S20w.

Коефіцієнти седиментації віріонів залежать від багатьох факторів: розміру, маси, плавучої щільності, форми. Для визначення плавучої щільності віріонів і субвірусних структур застосовують рівноважне центрифугування в градієнтах щільності. Для віріонів і вірусних нуклеопротеїдів здебільшого використовують градієнти щільності сахарози і хлориду цезію. Плавуча щільність віріонів і субвірусних структур залежить насамперед від їх складу. Вона збільшується зі збільшенням відсотка вмісту нуклеїнових кислот і зменшується при підвищенні вмісту білків і ліпідів

Морфогенез вірусів

При внутрішньоклітинній репродукції вірусів формуються структури, відсутні в незаражених вірусом клітинах. Ці утворення — місця синтезу і зборки субвірусних структур (компонентів дочірніх віріонів) — одержали різні найменування — клітинні матрикси, «фабрики», віропласти, включення. Ці структури є продуктами кооперативних процесів клітини і вірусу, де чільна роль належить клітині.

Морфологічно матрикси виглядають по-різному в різних вірусів. Звичайно це місця синтезу білків, і тому в матриксах виявляються значні скупчення рибосом (полісоми). У їх склад входять також різні клітинні структури — мембрани, мікротрубочки, осміофільні волокна і т.п. При цьому матрикси здійснюють відповідний цикл розвитку. Якщо спочатку в них превалюють полісоми, то пізніше з'являються субвірусні компоненти, які можна виявити при використанні серологічних методів дослідження типу ІФ чи ІЕМ, а нерідко і при звичайній ЕМ. При деяких інфекціях матрикси зв'язані з мембранами ендоплазматичної мережі, апаратом Гольджі й іншими клітинними структурами, куди транспортуються усі вірусні компоненти.

Утворення, подібні з цитоплазматичними матриксами, виявлені також у ядрах, де відбувається репродукція більшості ДНК-містких вірусів. При

19

фарбуванні клітин вони мають вид внутрішньоядерних включень. На пізніх стадіях інфекції в матриксах чи по сусідству з ними накопичується велике число віріонів, часто утворюючих кристалоподібні формування. Внутрішньоядерні кристалоподібні включення виявлені, наприклад, у рео-, адено-, папова-, парвовірусів. Процес формування віріонів у вірусів, що мають ліпопротеїдні оболонки, значно більш складний, чим у просто улаштованих, і протікає складніше. Так, наприклад, ізометричні нуклеокапсиди вірусу герпесу формуються в ядрах і надалі транспортуються в цитоплазму шляхом брунькування через ядерну мембрану. Після цього віріони транспортуються до апарата Гольджі, проходячи через мембрану ендоплазматичної мережі і захоплюючи її, як це було при проходженні через ядерну мембрану. Тому позаклітинний вірус має дві оболонки, одна з яких формується з ядерної, і з цитоплазматичної мембран.

Формування рибонуклеїнопротеїдних віріонів параміксовірусів відбувається в цитоплазмі, де вони накопичуються у виді тяжів і потім транспортуються до плазматичної мембрани. У цей час плазматична мембрана клітини вже модифікована, тому що в неї убудовані з зовнішньої сторони вірусні глікопротеїди, а з внутрішньої сторони — матриксний білок. При наближенні до таких модифікованих ділянок плазматичної мембрани рибонуклеопротеїдні тяжі згортаються в щільно упаковані клубки і, проходячи через плазматичну мембрану, покриваються нею, здобуваючи таким шляхом зовнішню оболонку. Цей тип формування віріонів називається брунькуванням. Брунькування може відбуватися і в внутрішньоклітинні вакуолі.

Морфогенез вірусу віспи ще більш складний. У цитоплазмі утворюються складні матрикси, у яких відбувається синтез численних вірусоспецифічних структур. Тут же відбувається і формування віріонів, що спочатку представляють пухирчасті утворення, і лише пізніше з цих попередників формуються зрілі віріони. Вихід вірусних часток із клітини здійснюється або шляхом брунькування через мембрани у внутрішньоклітинні вакуолі, або при руйнуванні клітини.

ЛЕКЦІЯ 4. ІСТОРІЯ ТА СУЧАСНІ ПРИНЦИПИ НОМЕНКЛАТУРИ ТА КЛАСИФІКАЦІЇ ВІРУСІВ.

Гіпотези походження вірусів. Таксономічна класифікація вірусів

Гіпотези походження вірусів

Число відомих вірусів сьогодні перевищує 7000. Вочевидь, є необхідність якось упорядкувати усе це різноманіття, виділити загальні властивості та відмінності близьких груп вірусів, які б дозволили вивчати характерних представників кожної групи, а не кожен вірус окремо.

20