 |
Механизм взаимодействия с клеткой хозяина.
|
|
|
|
Занятие 6. Вирусы. Морфология и строение вирусов. Механизм взаимодействия вирусов с клеткой хозяина. Методы выделения вирусов. Культивирование.
Вирусы, морфология, строение. Классификация вирусов.
Слово “вирус” в переводе с латинского - яд (животного происхождения). Этот термин применяют для обозначения уникальных представителей живой природы, не имеющих клеточного (эукариотического или прокариотического) строения и обладающих облигатным внутриклеточным паразитизмом, т.е. которые не могут жить без клетки.
Вирусы – наименьшие по размерам инф. агенты, имеющие геном, окружённый белковой оболочкой (капсидом).
Основные свойства вирусов (и плазмид), по которым они отличаются от остального живого мира:
1.Ультрамикроскопические размеры (измеряются в нанометрах). Крупные вирусы (вирус оспы) могут достигать размеров 300 нм, мелкие - от 20 до 40 нм. 1мм=1000мкм, 1мкм=1000нм.
2. Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа - или ДНК (ДНК - вирусы) или РНК (РНК - вирусы). У всех остальных организмов геном представлен ДНК, в них содержится как ДНК, так и РНК.
3. Вирусы не способны к росту и бинарному делению.
4. Вирусы размножаются путем воспроизводства себя в инфицированной клетке хозяина за счет собственной геномной нуклеиновой кислоты.
5. У вирусов нет собственных систем мобилизации энергии и белок - синтензирующих систем, в связи с чем вирусы являются абсолютными внутриклеточными паразитами.
6. Средой обитания вирусов являются живые клетки - бактерии (это вирусы бактерий или бактериофаги), клетки растений, животных и человека.
Формы существования:
- вирион – сформированная вирусная частица, существует вне клетки, содержит: нуклеиновую кислоту (НК) - геном, защитную протеиновую оболочку (капсид), структурные белки, ферменты.
|
|
|
- вирус – внутриклеточная форма, содержит НК.
Строение (морфология) вирусов:
1. Геном вирусов образуют нуклеиновые кислоты, представленные одноцепочечными молекулами РНК (у большинства РНК - вирусов) или двухцепочечными молекулами ДНК (у большинства ДНК - вирусов).
2. Капсид - белковая оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота. Капсид состоит из идентичных белковых субъединиц - капсомеров. Существуют два способа упаковки капсомеров в капсид - спиральный (спиральные вирусы) и кубический (сферические вирусы).
При спиральной симметрии белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная нуклеиновая кислота (нитевидные вирусы). При кубическом типе симметрии вирионы могут быть в виде многогранников, чаще всего - двадцатигранники - икосаэдры.
3. Просто устроенные вирусы имеют только нуклеокапсид, т.е. комплекс генома с капсидом и называются “ голыми ”.
4. У других вирусов поверх капсида есть дополнительная мембраноподобная оболочка, приобретаемая вирусом в момент выхода из клетки хозяина - суперкапсид. Такие вирусы называют “ одетыми ”.
Классификация вирусов:
1.) Вирусы с оболочкой:
- ДНК – двунитевые вирусы – Herpesviridae, Hepadnaviridae, Poxviridae.
- РНК – однонитевые вирусы – Coronaviridae, Paramyxoviridae, Bunyaviridae, Arenaviridae, Orthomyxoviridae, Retroviridae, Rhabdoviridae, Togaviridae, Flaviridae, Filoviridae.
2.) Вирусы без оболочки:
- ДНК – двунитевые вирусы – Adenoviridae, Polyomaviridae, Papillomaviridae.
- ДНК – однонитевые вирусы – Parvoviridae, Circinoviridae.
- РНК – двунитевые вирусы – Reoviridae.
- РНК – однонитевые вирусы – Picomaviridae, Caliciviridae.
По форме: палочковидные (вирус Эбола), пулевидные (вирус бешенства), нитевидные (филовирусы), сферические (герпесвирусы), овальные (вирус оспы).
Механизм взаимодействия с клеткой хозяина.
Основные этапы взаимодействия вируса с клеткой хозяина:
|
|
|
1.) Адсорбция – взаимодействие специфических рецепторов вириона и клетки хозяина. У ВИЧ: белок gp120 и CD4 рецептор клетки хозяина.
2.) Проникновение - путем слияния суперкапсида с мембраной клетки или путем эндоцитоза (пиноцитоза).
3.) Освобождение нуклеиновых кислот - “раздевание” нуклеокапсида и активация нуклеиновой кислоты (депротеинизация нуклеокапсида).
4.) Синтез нуклеиновых кислот и вирусных белков, т.е. подчинение систем клетки хозяина и их работа на воспроизводство вируса (транскрипция и трансляция).
5.) Сборка вирионов - ассоциация реплицированных копий вирусной нуклеиновой кислоты с капсидным белком.
6.) Выход вирусных частиц из клетки, приобретения суперкапсида оболочечными вирусами.
Исходы взаимодействия вирусов с клеткой хозяина:
1.) Абортивный процесс - когда клетки освобождаются от вируса:
- при инфицировании дефектным вирусом, для репликации которого нужен вирус - помощник, самостоятельная репликация этих вирусов невозможна (так называемые вирусоиды). Например, вирус дельта (D) гепатита может реплицироваться только при наличии вируса гепатита B, его Hbs - антигена, аденоассоциированный вирус - в присутствии аденовируса;
- при инфицировании вирусом генетически нечувствительных к нему клеток;
- при заражении чувствительных клеток вирусом в неразрешающих условиях.
2.) Продуктивный процесс - репликация (продукция) вирусов:
- гибель (лизис) клеток (цитопатический эффект) - результат интенсивного размножения и формирования большого количества вирусных частиц - характерный результат продуктивного процесса, вызванного вирусами с высокой цитопатогенностью. Цитопатический эффект действия на клеточные культуры для многих вирусов носит достаточно узнаваемый специфический характер;
- стабильное взаимодействие, не приводящее к гибели клетки (персистирующие и латентные инфекции) - так называемая вирусная трансформация клетки.
3.) Интегративный процесс - интеграция вирусного генома с геномом клетки хозяина. Это особый вариант продуктивного процесса по типу стабильного взаимодействия. Вирус реплицируется вместе с геномом клетки хозяина и может длительно находиться в латентном состоянии. Встраиваться в ДНК - геном хозяина могут только ДНК - вирусы (принцип “ДНК - в ДНК”). Единственные РНК - вирусы, способные интегрироваться в геном клетки хозяина - ретровирусы, имеют для этого специальный механизм. Особенность их репродукции - синтез ДНК провируса на основе геномной РНК с помощью фермента обратной транскриптазы с последующим встраиванием ДНК в геном хозяина.
|
|
|
Методы культивирования вирусов: на животных, куриных эмбрионах, на клеточных культурах (виды клеточных культур, питательные среды, используемые для культивирования клеток, изменения в клеточных культурах при заражении их вирусами).
Основные методы культивирования вирусов:
1.) В организме лабораторных животных.
2.) В куриных эмбрионах.
3.) В клеточных культурах - основной метод.
Типы клеточных культур:
1.) Первичные (трипсинизированные) культуры - фибробласты эмбриона курицы (ФЭК), человека (ФЭЧ), клетки почки различных животных и т.д. Первичные культуры получают из клеток различных тканей чаще путем их размельчения и трипсинизации, используют однократно, т.е. постоянно необходимо иметь соответствующие органы или ткани.
2.) Линии диплоидных клеток пригодны к повторному диспергированию и росту, как правило, не более 20 пассажей (теряют исходные свойства).
3.) Перевиваемые линии (гетероплоидные культуры), способны к многократному диспергированию и перевиванию, т.е. к многократным пассажам, наиболее удобны в вирусологической работе - например, линии опухолевых клеток Hela, Hep и др.
|
|
|
