Р 16 епликативный цикл вирусов – фазы взаимодействия с клеткой Продуктивный тип взаимодействия вируса с клеткой

Рассматриваемые ниже этапы репродукции происходят при литическом взаимодействии вируса с клеткой. Процесс репродукции вирусов может быть условно разделен на 2 фазы.

Первая фаза охватывает события, которые ведут к адсорбции и проникновению вируса в клетку, и она включает в себя три этапа:

• Адсорбция вируса на клетках.

• Проникновение в клетку и раздевание вируса.

Во второй фазе происходит экспрессия вирусного генома:

• Синтез вирусных частиц (транскрипция, трансляция информационной РНК, репликация генома);

• Сборка вирусных частиц;

• Выход вируса из клетки – заключительная стадия репродукции.

Р

17

ассмотрим характеристику закономерностей стадий каждой фазы.

1.Адсорбция на клетке обеспечивается электростатическим взаимодействием строго специфических прикрепительных белков вируса со специфическими поверхностными (обычно гликопротеиновыми) рецепторами клеточных мембран. Рецепторы для орто- и парамиксовирусов – ганглиозиды (сиалосодержащие гликолипиды. На процесс адсорбции существенное влияние оказывает тканевая специфичность (например, полиовирус адсорбируется только на клетках человека и приматов).

Обычно животная клетка содержит около 500 000 рецепторов, её заражение носит множественный характер, т.е. на клетке могут адсорбироваться множество вирионов. Специфические рецепторы обеспечивают внутриклеточный транспорт и доставку вируса в определенные участки клетки (цитоплазма, ядро), где произойдет инициация инфекционного процесса.

А

18

дсорбция может быть обратимой в случае образования единичных связей вирусных частиц с рецепторами клетки и не обратимой, если произойдет стабильное прикрепление.

2.Проникновение в клетку Проникновение в клетку может происходить двумя путями - путем виропексиса или путем слияния вирусной и клеточной мембран.

Виропексис (пиноцитоз) происходит путем инвагинации участка плазматической мембраны, покрытые рецепторами снаружи, на которых адсорбируется вирус. Затем происходит образование вакуоли вокруг вируса в цитоплазме клетки. Вакуоли сливаются с вакуолью цитоплазмы, а затем сливаются с лизосомами, где и происходит их распад на аминокислоты. Рецепторный эндоцитоз – наиболее частый способ проникновения вируса в клетку. Он характерен для аденовирусов, вирусов гриппа и др.

Проникшие вирусы в составе вакуоли проходят рад этапов до момента проявления инфекционного процесса. Большое значение имеет состояние рН.

Слияние вирусных и клеточных мембран. Слияние обусловлено наличием соответствующих вирусных гликопротеинов (например, у парамиксо- и ретровирусов). В этом случае вирусная оболочка сливается с плазматической мембраной клетки хозяина, в результате чего внутренние структуры вириона оказываются в цитоплазме зараженной клетки, а при слиянии с ядерной мембраной – в клеточном ядре, вирусные оболочки оказываются на поверхности клеток. Такой тип слияния характерен для вирусов герпеса, онковирусов, медленных вирусов (персистирующих инфекций).

3

19

. «Раздевание» вируса – удаление вирусных защитных оболочек для дальнейшей экспрессии генома – депротеинизация. Конечный продукт раздевания – или нуклеокапсид или нуклеиновая кислота, связанная с внутренним вирусным белком. Транспорт и раздевание - процессы взаимосвязанные. Если вирус не хочет раздеваться или клетка не может его раздеть, он транспортируется в лизосому и раздевается лизосомальными ферментами.

Раздевание вириона начинается сразу же после его прикрепления к клеточным рецепторам и продолжается в эндоцитарной вакуоли и её слиянии с лизосомами при участии протеолитических ферментов.

П

20

осле депротеинизации вирус невозможно выделить из культуры клеток, этот этап репродукции известен как теневая фаза, или фаза эклипса. (т.к. на данном этапе вирус представляет собой РНК или ДНК, расположенную в клетке-хозяине).

4. Синтез вирусных частиц включает образование посредством трансляции нуклеиновых кислот вирусспецифических белков, которые синтезируются в цитоплазме, а место сборки генома вирусов может быть различным (в ядре или цитоплазме).

Обычно первыми образуются продукты, регулирующие репродукцию, - ферменты и регуляторные белки (некоторые из них могу первоначально входить в состав вирионов). Позднее синтезируются белки, обеспечивающие сборку дочерних популяций; их синтез включает несколько этапов, специфичных для различных групп вирусов.

Транскрипция - это переписывание ДНК на РНК по законам генетического кода с помощью РНК-полимеразы на спаренные комплементарно основания (аденин - тимин, урацил - аденин; гуанин - цитозин, цитозин - гуанин). Такая связь возможна в присутствии ДНК матрицы. Продукт транскрипции – образование информационной РНК – РНК-посредника. Этот этап – основание центральной догмы биологии ДНК:

ДНК– транскрипция – иРНК –трансляция – белок.

Различия касаются только происхождения фермента ДНК-зависимой РНК-полимеразы, необходимой для данного процесса.

ДНК-содержащие вирусы, репродуцирующиеся в ядре, используют для транскрипции клеточную РНК-полимеразу. Вирус оспы, репродуцирующийся в цитоплазме, имеет свою РНК-полимеразу, которая является структурным вирусным белком.

У

21

РНК-содержащих вирусов транскрипция их генома осуществляется несколькими путями.

1. У вирусов с положительным геномом (плюс-нитевые), к которым относятся пикарно- (вирус полиомиелита, Коксаки, гепатит А), тогавирусы (краснуха, омская геморрагическая лихорадка), функцию иРНК выполняет сам геном, который транслирует содержащую в ней информацию на рибосомы клетки хозяина.

2. Вирусы с негативны геномом (минус-нитевые), к которым относятся орто (вирус гриппа)-, парамиксовирусы (вирус парагриппа, паратита, кори)-, рабдовирусы (вирус бешенства) имеют в своем составе вирусспецифическую РНК-полимеразу или транскриптазу. Они синтезируют иРНК на матрице геномной РНК.

3

22

. Особняком стоит группа РНК-содержащих ретровирусов, в составе которых имеется обратная транскриптаза, или ревертаза. Уникальность этого фермента состоит в его способности переписывать информацию с РНК на ДНК. Этот процесс называется обратной транскрипцией.

Трансляцией называется процесс перевода генетической информации, содержащейся в иРНК, на специфическую последовательность аминокислот в белках.

5 стадия – полная сборка внутриклеточного вируса

В этой фазе капсиды связываются с НК, формируя нуклеокапсид. У оболочечных вирусов собранный нуклеокапсид связывается со специфическими локусами на ЦПМ, обеспечивающими образование вирусной оболочки.

23

6 стадия – выход вирусных частиц из клетки. Существует два способа:

• Путем «взрыва», лизиса клетки.

• Путем почкования.

Первый способ выхода из клетки присущ вирусам, не содержащим липопротеидной оболочки (простые, или голые, вирусы – аденовирусы, пикорнавирусы). Почкование присуще сложным вирусам, содержащим липопротеидную оболочку, которая является дериватом клеточных мембран. В результате клетка остается живой. Это характерно, например, для вируса гриппа.

Вирусы, формирующиеся в ядре клетки (например, герпесвирусы), почкуются в перинуклеарное пространство через модифицированную ядерную мембрану, приобретая таким образом липопротеиновую оболочку. Затем они транспортируются в составе цитоплазматических везикул на поверхность клетки.

Интегративный тип взаимодействия вируса с клеткой - вирогения

П

24

ри персистентных вирусных инфекциях происходит не репликация вируса, а встраивание (интеграция) вирусной НК в клеточный геном:– их взаимное сосуществование – совместная репликация . Этот путь взаимодействия не одинаков для ДНК и РНК-содержащих вирусов. При интеграционных инфекциях нет ни сборки вирусной частицы, ни выхода вируса из клетки.