6 курс / Кардиология / Иммунология_и_вирусология_Себякин_Ю_Л_
.pdf41
тем самым активируют T-хе!П1СРЫ, которые в свою очередь акгивируют В :шмфоциIы на выработку антиreл и макрофаги, что приводит к фагОЦИIозу и уничтожению бактерий при участии системы комrшемeнra.
Есть данные, что Т-супрессоры ассоциируются с ГJШКоnpотеинами класса П особой груrmы, структура которой пока неизвестна.
Предложены две гипотезы, объЯСЮlЮщие каким образом Т-клетки узнают и чужеродный aнmгeH и гликоnpoтeин МНС: "двойное узнавание" и
"узнавание измененного своего" (рис.24).
Таким образом, npoисходящее в ходе ассоциативного узнавания, взаимодействие с различными ЮIетками иммунной системы приводит к развиrию различных направлений действия иммунной системы органнзма,
позволяющих эффективно уничтожап, чужеродные aиrшeны:.
ВОПРОСЫ для САМОСТОЯТЕЛЬНОЙРАБОТЫ
1.Каковы основные функции Т-клеток?
2.Как осуществляется дифференцировка Т-лимфоцитов?
3.Особенности гетерогенных Т-хелперов.
4.Каковы механизмы взаимодействия Т-хелперов с В-лимфоцитами?
5.Что такое aнrnгeны главного комrшекса гистосовместимости'?
6.Особенности строения И свойства :МНС-I и :МНС-П.
7.Особенности функционирования Т-клеток
8.В чем закточается ассоциативное узнавание aнтиrена?
9.Гипотезы взаимодействия Т-клеток с ангигенами fv1НC.
10.Главные вопросы иммунологии и возможные ответы на них
http://www.mitht.ru/e-library
42
ОСНОВЫ ВИРУСОЛОГИИ Первые вирусологические лаборатории появились в СССР в 30-е
годы. ЧеС1Ъ открыrия вирусов ПРШlадлежиг нашему соотечественнику Д.И. Ивановскому, которой в 1892 г. открьт существование нового тшrа возбудителей болезней на примере мозаичной болезни табака, который первоначалъно был назван "фильтрующейся бактерией".
На протяжении всего последующего периода одними из вопросов
вирусологии бьvm: что относиrь к вирусам и являются ли вирусы
организмами.
В настоящее время принято следующее определение вирусов: это автономные струкгуры, способные функциониров81Ъ и репроДУЦИРОВ81Ъся В восприимчивых к ним клегках ЖИВ<YIНЫX, растеЮlЙ, npocтeЙIIlИX, грибов, бактерий. При этом вирусы подч:иняroтcя законам ОРГaIOfЧеского мира на Земле.
Существовало много ГШIотез о npoисхождении вирусов, этих
"взбесивпmxся генов", жак их раньше называли. Сейчас принято счиnm., чro
они возНИЮIИ И эволюционировали вместе с клеточной формой жизни. Природа как бы опробовала на вирусах все возможные формы генemческого материала, (разные виды дик и РНК), прежде чем окончательно остановила
свой выбор на двойной спирали днк.
РА3ДЕЛ5. Классификация и номеНJCшrгура вирусов. Химический состав
вирусов. Общая схема репродукции вирусов. Реализация генemческой информации вирусов. Сборка вирусных частиц и выход из клencи. Пpomвовирусный иммунитет.
КJI8ССнФиК!Uия И иомеmw:81УР8 ВИDVСОВ. В основу современной
классификации вирусов положены следующие :кригерии:
1.Тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДИК), ее C1p)'lCIYpa
(количество нитей);
2.Наличие лиrrопротеидной оболочки;
3.Стратегия вирусного генома (способ репродущии);
4.ВнеППIИЙ размер, 11ПI симмerpии;
5.Круг хозяев;
6.ГеографИ'lеское расI1pOC1pанение;
7.Amигeнные свойe'ma и некоторые другие.
На основании перечисленных принципов, вирусы делятся на семейства И подсемейства (пп. 1 и 2), роды и типы - остальные пункты. Современная классификация ох:ваlывает более 4/5 всех известных вирусов, которые распределены в ]9 семейств, из них - 7 ДНК-содержащих и ]2 рнк
содержапmx вирусов.
По строению вирусы ДеЛЯГСЯ на простоорганизоваЮfые и
сложноорганизованные. В свою очередЬ, простоорганизованныс вирvсы
ПО.J:Рi:lJДС.1ЯЮТСЯ на
http://www.mitht.ru/e-library
43
а). спиральные и б). ш<осаэдричсские.
Спиральная структура характерна для нигевИДНЫХ вирусов. Они имеют трубчатую оболочку, образоВаниую множеством копий одного и того же бе.;ncа и называеМ)'ю капсидом, внутри которой располагается нуклеиновая
кислота.
Ихосаэдрическое строение характерно ~ сферических ВИРУСОВ. Икосаэдр - это многоrpaнник с 20-ю треугольными гранями. Грани запОJПIены
белкОВЫМИ чаcnщaми. образующими капсид. НyюIеиновая кислота ПЛO'IНО
CBepнyra внутри И нередко находится В KoмrmeKce с бenкaми.
СложноОРганизОванные ВЦРУСЫ MOгyr быrь:
а). без дополнительных оболочек. они состоп из частей с разной
формой сим:метрlЩ например, содержат икосаэдрическую ГОЛОВКУ, трубчmyю часть и фиБРИJIЛЯ]>ные окончания (бalcrepиофаги);
б). с ДОПОJIНИТeJIЬными оболочками. эго MOгyr быть ЛШlИДНЫе, липопротеидные, ГJПIКопротеидные ИJПI белковые оболочки, распoлarающиеся
поверх ICaПсида.
. .
:';..:.:.....:~
Рис. 25. Разнообразие форм и размероВ вирусов. Схемаmческое
изображение некоторых вирусов растений (а), ЖИВО11{ЫХ (б) И бактериофагов
(в).
НомеНЮIатура ВиРусов. для упорядочения наименований ВИРУСОВ
выработан ряд ПРавил. |
Название семейств оканчивается на {(viridae», |
|
подсемейств - «(Virinae», рода - «(Virns». |
|
|
Например, у |
ВИРУса гршmа' семейство |
ortllOmYX01,iridae, |
подсемейства нет, род - iпjluenzavirns А, В, С.
Химический состав ВИРУСОВ. Простоорганизованные вирусы
предстщ,ляют собой нуклеопротеиды или нуклеокапсиды и состоят из
http://www.mitht.ru/e-library
44
нуклеиновой lQIСЛОТЫ и нескольких кодируемых ею белков, формирующих вирусную оболочку вокруг нуклеиновой кислоты - капсид.
СложноорганиЗОВaJПIЫе вирусы содержат дополнительные оболочки,
липидные, JIИПопротеидные, гликопротеидные ИJШ белковые, Т.е. помимо
нуклешlOВЫХ кислот в состав входят ОО'IЩ липиды и углеводы.
1. Нуклеиновые кислоты. Клen<и всех живых организмов содержат
два вида нуклеиновых кислот - дик и РНК. Вирусы содержаТ только один вид
НК. При этом и та и Щ!угая нк может БыTh храни:гелем наследствешlOЙ
информации, вьmоJIЮIЯ таким образом функции генома.
а). Вирусные дик (мол..масса 1_250x106); молекула, может бьпъ
однонитчатой, двyнmчатой, mmейной, кольцевой.
1----_
Ш ШDO Ш
oll! III;J Ii •
р IHI!iJ"" I
о ое
Рис. 26. ТИПЫ молукул вирусных дик.
В геномах, представленных двунитчашми дик. Шiформация: обычно закодирована в обеих НImIX ДИК. Эro свидетельствует о максимальной ЭJCономии генетического материала. При этом, в основном,
набmoдается отсутствие повторов в последовtrrelIЬНОСТИ.
б) Вирусные РНК. Примерно 80010 изученных вирусов содержат Рнк геном, чro явля:стся: уникальной особенноС1ЪЮ вируса. Струхтура вирусных
РНК чрезвычайно разнообразна.
000
Рис. 27. Типы ЧО.l\1(\':r вирусных РНК
http://www.mitht.ru/e-library
45
Вирусы, содержащие однонитчатые PНI<, деляrся на две грynпы- у первой группы вирусов геном оБЛaдIleГ функциями и-РНI<, Т.е. обладает спосоБНOCThю непосредственно перенocmъ генетическую информацию на рибосомы (условно их называют «ПЛIос-нитевые РНК вирусы» - РНК(+) вирусы).
у второй груIпIы геномная РНК не оБЛaдIleГ свойcmaми и-РНК.
Фymщию и-РНК может выплшrrь только РНК, комnлемeнrapна.и геномной.
Процесс трансхрmщии осущecmля:e'l'aI в зараженной ЮIerке, при этом вирус
несет с собой фермеиr - 'Ip8НClCpИПТ83у, Т.к. ecтecmeннoгo аналога такого
фермeнra в ЮIетках нет. Такие вирусы называют РНК(-)-вируcы.
Двyнитчamе PНI< - неоБъlчный 1ИП НI<, распространен среди вирусов
животных и растеllИЙ. Общей их особениOCThЮ является фрагмеmиpoванное
состояние генома (оБычнo 8-11 фparмemoв).
2. ~ В зараженной ЮIетке вирусный геном кодирует cmrreз двух групп белков - структурных, которые BXOДIIТ в состав вирусных часпщ
потом:ства, и неструктурных, которые обслуживают 1IpoЦесс внyJpИЮIеточной
репродукции вируса.
k) Структурные белки. Различают две группы структурных бел:ков:
-кan:сидные белки, образующие кan:сид (футляр) ДJIJI НI<, геномных белков и ферм:ешов. Эrи бemcииногда называют кan:coм:epы:
-суперкanсидные белки, вхоД\ПЦИе в состав наружной вирусной оболочки. Поскольку сynерIC8IICИД также называют ''пеlDIОС· (мaиrIOI). то ЗIИ белки еще вaзывaюr пеlDIОМерами. Простоорганизованнее вирусы имеют
кan:Сид, сложноорганизованные - кan:СИД и nenлос.
Основным IIpИНЦШIом CТPOeНmI кan:сидной оболочки вирусов является npинцип Субьединичности, Т.е. пocrpoeниe капсида из идeн:mчныx
ПОВТОРЯЮЩИХСЯ цепщ склонных к самосбор:ке. Самосборха субъединиц
зanpoграмм:ирована в первичной cтpyкrype белха и npиводиr к строго упорядоченной cтpyкrype оболочки, обладающей наименьшей свободной
энергией
Суперкanсидные белки (оБычнo гликоnpотеины) являюrcя внутримембранными беmcами сложно организованных вирусов и образуют "IIIИПЫ" на поверхнocrн кanсида. Основной их функцией является взаимодействие со специфическими рецепторами ЮIеточной поверхности. Причем в процессе эволюции у вирусов выработалась адресная функция, Т.е.
Сllособность связываться только С клerкaми, имеющими ядро, за счет
специфических рецепторов метки-МIШIсни - ан'ТШ'енов МНС.
б). НеСТР)Ъ.1)'рные бе.ЧJ<И. К неструктурным беmcам относятся
предшественники вирусных беmcов, фермента сИНI'eЗ<J , белки-регуляroры. В
большинстве случаев, они не идеНТИфlЩИpOваны, т к. сложно выде.1JИI'Ь и oTдemrrь эти белки от "собственных" белков клетки.
3. Липиды. В COCТ'dВe сложно оргаНИЗОВaIШЫХ вирусов липиды
образуют липидный бислой, в который ВС1рОены суперкалсидные бemcи.
http://www.mitht.ru/e-library
4Ь
Липиды составляют 15-35% сухого веса вируса и состоят на 50-60% из фосфолиnидoв и 20-3()о/о холестерина
4. УглеводЫ. Углеводный КОМIlонеш вирусов находится в составе гликоnpoтеинов и составляет 10-15% от массы вирусов. При этом углеводы играют значиreльную роль в струюуре и функциях ГЛlПCоnpoтeинов поверхносm вируса, npeдотврaIЩiSl белок от разрушения ферменгамн и
участвуя в peaIЩИЯX узнавания И связывания с клеткамн-мшпенямн.
РецрOlD'ISUВЯ вирусов. Процесс репродУКЦИИ вирусов может бmъ уrловно разделен на ~ фазы. Первая фаза oxвluывет события, которые
ведУТ к адсорбции и проникновению вируса в клетку, освобождению его
Bнyrpeннeгo комnoнeиra и модификацию его 'IaЮIМ образом, чro он I1pиобретает способноC'IЪ вьnы:втъ ИНфеIЩВIO. Первая фаза npoцесса
репродукции вирусов вклю"ЧаеТ В себятри стадии:
. |
1). Адсорбция вируса на поверхности КЛe'IXИ; |
|
2). Проникновение в клетку; |
|
3). Раздевание вируса в кле:псе. |
после ТОГО, как только Э1И соБЫТЮI nPOИЗОIIIЛИ, начинается вторая
стадия npoцесса, в:ключающая зкс:npeccию вирусного генома:
1). Транскрипция;
2). Транcляциg;
3). РeпJIIOOЩВIIгенома;
4). Сборка вирусных компонeпroв;
5). Выходвируса из кле:пси.
Адсорбция: ВИРУса на пошmхнQC'IИ клетки. Взаимодействие вируса с
кле:псой начинается с npoцесса адсорбции, Т.е. взаимодействия aпmreиныx
детерминанг, расположенных на поверхности вируса, С рецешорами клe1.1Ql
мишени.
Наличие специфических рецешоров на поверхности клenm в ряде
случаев обуславливает феномен зависимого от "хозя:ииа" ограиичевия. Т.е. способности вируса зapaжar.ь JПШIЬ оnpeделеивые виды ЖИВО1НЫХ.
Aнmrениые дerepминаиrы шm :как их еще называют, "вирусв:ые npикреплешlыe бeJПcи" хорошо различимы в ЗЛeIcrpoнном МИIq>OCICопе И имеют различное строение (ШИПЫ у оболочечнъrx. корона у корона-вирусов н
т.До) И расположение на поверxнocm.
ПРОНИI<Новение вирусов в клецу. Исторически сложилось
представление о двух механизмах проникновения вируса в клeucy: путем
эндоцитоза или слияния.
Рецепторный эндоцитоз - "ВИРОПСI<СИС" (рис. 28) представляет собой обычный механизм поступлеЮfе в клетку rrитате.?lЫlЫХ веществ. на fЩа3матичеСI<ОЙ мембране имеются специа'1ы{ые ямочки, покрытые СО
стороны ЦИТО11Ла3~fЬJ 6еmcом к.lаТРИНО~1. Связываясь с реllеmорющ вир~'С
http://www.mitht.ru/e-library
47
попадает в ямочку, обволакивается белком клcrmином с образованием
вакуоли, далее продвигается в цитоплазме и после слияния с ядерной
мембраной высвобождает свой геном.
р
-(§-(J:)-Q-O
а
о
- cj-
б
Рис. 28. Схема npони:кновения вируса в клетку путем рецешорного
эндоцитоза с выходом Bнyrpeннero содержания вируса в ЦИТОIL'Iазму (а) R1Ш слиянием рецепгосомы с наружной ядерной оболочкой (6).
в случае слияния вируса и ЮleтI<И (рис. 29) происходиr икгеграция
ЛИПИ.ДН:ЫХ оболочек вируса и клетки. При этом внутреннее содержимое вируса
ока%IваеI'СЯ в ЦIfГOплазме.
http://www.mitht.ru/e-library
4~
Поверхностные бсmш
Iщруса
Рис. 29. Схема проникновения вируса в ЮIетку пyreм сл:ияния оболочки с rmазмаmческой мембраной.
Раздевание ВШD'са в клетке. для того, чroбы ВЫЗВIПЬ инфекционный
процесс, проникнувшие в ЮIетку вирусные чac'lшI,ы должны проЙlИ стадию
модификации, Которая называется разДeвaшlем. Смысл раздевания заключается в удалении вирусных 3Iuцитных оболочек, преlIЯ.ТC'Шующих
экспрессии вирусного геномз. КонечныйПРОДYICI' раздевания - нк. Раздевание
происходит в специализированных участках ЮIeткR - лизосомах, aIПJap!Пе
Гольджи, околоядерном пространстве.
При слиянии вирусной и клеточной мембран ПРОНИlCНовение
сочетается с раздеванием.
Стадия раздевания является лимиrиpующей стадией инфекции. эго
связано в первую очередь с местом раздевания вируса, Т.К. только пyreм
внутриклеточного продвижения к ядерным порам возможно достичь
связывания генома вируса и генома клепси, а, во-вторых, раздевание
происходит через несколько стадий, связанных с внyrpеиней перестройкой вирусных частиц нарушение в которых снижаer инфекционную активность
вируса.
ТрансIфИIП.IИЯ. Строение вирусного генома у различных вирусов
различно. Так у ДИК-вирусов и-РНI< сингезируется на матрице одной из цепей дик по формуле:
l{HK Ч'<lНС.:РS!ШSУ,я) и-РНК ТР3Ij('<,j\~ЕШ1 ) белОК
При этом днквирусы, репродукция которых происходИТ в ядре, испо.'1ЬЗ}'ЮТ ДШI транскриции клетО'ffiУ:Ю PHK-ПОJШМеразу-Il. К таким вирусам оrnосится, например, вирус геРПеса. днк-вирусы, репродукция которых ~южет ПРОИСХОДИТЬ В ЩfТОIL1<IЗ~fе, ИCl10:IЬЗ~ЮТ собственный феР~fею - днк
ПОiШ~1еразу, ВХОДЯ:Щ)Ю в СОСТаВ вируса. Пример - вирус оспы. у PI{}(( +) вирусов решеЮlе ЩJДЧИ наиБО.Jее простое
http://www.mitht.ru/e-library
49
РНК _--,,·гр<-.:.,,:.:..:I\.;..:(,Ж:;.:·'·'.:::ЦI,,-,11I_~) белок
Пример |
корона-вирус, вызывающий у человека леГIGfе |
ресrшpаторные заболевания.
у РНК(-}-вирусов передача генemческой информaцmt. осущecrnля:ется
по схеме:
PВIC 'fj)JI"Wj)lfJfl/H>I)н-РНК |
ЧlQlllt.\\ЩН* ) бeJюк |
Образование и-РНК (КОМIDIементарной последовательнocm)
осуществляется с помощью сoбcmeнного фермеша - транскрипгазы..
Среди РНК-вирусов ЖИВО1ВЫХ есть семейC'mО petpoвирусов, которые имеют уникальный пyrь передачигенemческой информациипо схеме:
РНК m.=~.) дик ·r;r"НCКJll!U\in.) н-РНК ~I~:WIRII ) беооJC
В составе этих: вирусов есть yниkaJJЬНЫЙ фермeнr - обрlПШlЯ транскриmaзa или ревертаза, которая переnисываег информацию с РНК на дик. Тот же фермeнr .щшее удваиваег молекулу дик, Т.е. на мщрице полученной дик сиигезирует еще одну цепь. Двyниrчaraя ДНI< замыкается в
кольцо и далее интегрирует с клеточным геномо:м. Последующую транскрицию
уже иатегрированной вирусной дик клетки осуществляет клеточная РНК полимераза-П.
Поскольку получающаяся при этом и-РНК гомологична геномной РНК
вируса, а не КОМIDIемешарна ей, ретровирусы называют "IIЛЮC-:ниreвыми"
вирусами.
У сложноорганизованных вирусов транСICpШЩWI происходит не на матрице голой РНК, а в составе так назшаемых транс:криrщиоВНЬ1Х комплексов, в состав которых BXOДjIТ геномны:е бепхи. Эm бeпm обеспечивaюr npaвильную конформацию тяжа PНIC, зaщиry его от нуклеаз, а 18ICЖе
регуляцию транс:кршщии.
Регушщия транскршщии вирусного генома кошролируется на протяжении всего инфекционного цикла как клеточными, так и вирус
специфическими механизмами.
ТранCдЯШIЯ. В состав геноМНЬ1Х белков BXOДjIТ вирус специфические инициаторные факторы, которые попадая в клетку npиводsrr к парадоксальной ситуации - за счет специфического узнавания рибосомой вирусных и-РНК прекращается трансляц:иsщия. собственных и-РНК и начинается трансляция вирусных и-РНК.
Обнаружены два способа трансляции:
-и-РНК транслируется в огромный потmептид-предшествешiИI<,
который затем нарезается на зрелыIe акгивные белки;
-и-РНК транслируется с образованием зрелых белков, которые затем
модифицируются.
Первый способ трансляции характерен ДJIЯ РНК(+) вирусов. Образующийся ПОЛЮ1ротеид нарезается на зрелые белки клеточными ферментами.
http://www.mitht.ru/e-library
50
Второй способ характерен для ДНК-вирусов И РНКН вирусов.
Постrpаllсляционные модификации заключаюгся в гликозилировании. мети..тrnровании, auилировании, сульфировании и фосфорилировании белков.
В результате получаемые после :-.юдификации зрелые белки часто не
идетwmы своим предшественникам.
РеIJЛИКaШIЯ генома вцруса. Цель этого процесса аналогична КJlеточному - создание гомологичного генома. для вирусных ДНК процесс
катализируется КJlеточными ферментами и имеет механизм реnликацни клеточных ДНК. для вирусных РНК репликация происходит в два этапа:
сначала образуется комплементарная копия, а затем на полученой матрице
геномная Рнк. Процесс кошролируется собственным ферментом репликазой. Вновь образовавшаяся молекула геномной НК может бьnъ в
дальнейшем использована различными nyrям:и:
-она может ассоциироваться с капсвдным:и белками и в виде нового вируса выйгв из ЮIе1Щ
-может cлyжmъ мarpицей для свнгеза новых геномных молекул;
-может npeвpaтиrьcя в и-РНI< (1Сроме РНК(+) вирусов) и траиСЛИРОВlПЬся на рибосомах.
Сборка вирусных чacтиu. в основе самосборm лежит специфическое белок-нуклеиновое и белок-бепковое узнавание. Способы формирования вирусных частиц разнообразны. Сборка простоорганизованны:х вирусов
заюпочается в ассоциации вирусного генома с вирусными капсидными
белками с образованием нукпеОКaIlСида, У сложноорганизованных вирусов компоненты - нyюIеокапсиды и суперкanсидные белки прибывают к месту сборки независимо. Суперкanсидные белки встраиваются в определенные
зоны бислоя и модифицируют мембрану. НYЮIеокanсид узнает эти учаCТl(lf с помощью специальных маЧIнксных белков (М-бen:ки). подходит к ним,
участок мембраны постеренно выпячивается и затем О1Почковывается. В
основе выпячнвания лежar обычные ЮIегочные процессы, направленные на oтroржение непригодиого материала и обновление мембран.
Выход вирусных частип из ICJIeТICИ. Существуют два способа
выходавирусов из клeтm: путем "взрыва" и путем почкования.
Выход из клетки путем "взрыва» связан с дec-rpукцией ЮIетки, нарушением ее целОС1НОСТВ, в результате чего ЮIeIXa погибает.
Выход из ЮIeтJ<И путем "почкования" способствует более длительной
эксплуатации ЮIeтI<И, ВЮIЮчaIOщей репродукцшо вируса, пока не пронзойдет
полное истощение ее ресурсов. И в том, и в другом случае клетка в конце КОJЩОВ погибает
ПротивовирvсныЙ иммyшrrет. Нейтрализация инфекпионноЙ
активности вируса ангитела..\fИ осуществляться раз.'IИчными пугsг.-.m:
Инактивauия вируса ~южет бьтгь достЮ'нуга 6.10КИРОВКОЙ
ат-игенны;.; |
детерминант, |
в |
результате |
чего |
вирус |
не |
!-южет |
взаимодеЙствовать с К:lеТКОЙ-~IИШенъю. Вирусные часпщы чог\"т 6ыть разр:.wены '311 lЧ':Т а!',:пmации систе)fы ко:-,ппе~1еша и 06ра:ювания
.1lпического КО)II!.It:Одl OJ:НaKo. основньш ор' ,JJ1t:)! ПРОТlmОВИР\l:НОГО
http://www.mitht.ru/e-library