5. Взаимодействие вирусов с клеткой:

Основные этапы взаимодействия: адсорбция вируса на клеточной поверхности; проникновение-раздевание вируса; реализация генетической информации; морфогенез вирусных частиц; выход вирусов из клетки.

• Адсорбция вируса на клеточной поверхности

Первый этап взаимодействия вируса с клеткой — адсорбция вируса на клеточной поверхности, инициирует цепь динамических событий, конечной целью которых является проникновение вируса в клетку.

Специфическое сродство вирусов к клеткам и тканям определяется присутствием на клеточной поверхности мембранных молекул, называемых рецепторами и способных связываться с вирусными поверхностными образованиями, называемыми антирецепторами.

Вирусные антирецепторы — это белки и гликопротеины, их также называют прикрепительными белками. Часто (но не всегда) прикрепительные белки образуют выступы на поверхности вириона (шипы, пепломеры), однако собственно антирецептор (функциональная часть молекулы прикрепительного белка), как правило, экранирован от случайных взаимодействий и находится в углублении.

Одни и те же белки могут принимать участие в проникновении разных вирусов.

Рецепторы распределены в мембране клетки диффузно. Подвижность (текучесть) белково-липидного слоя мембраны определяет возможность концентрации рецепторов в ограниченном участке. Такая концентрация способствует образованию мультивалентных связей между рецептором и антирецептором, которые необходимы для необратимой адсорбции вируса. Количество молекул рецептора в участке адсорбции вируса может достигать нескольких тысяч.

Взаимодействие между рецептором и антирецептором прикрепительного белка вируса происходит по принципу комплементарности. Комплементарность — дополнительность (пространственная, по заряду, электронной структуре и т. д.) является основой взаимного сродства молекул.

Необратимая адсорбция вируса на клеточной поверхности является пусковым механизмом для следующего этапа взаимодействия вируса с клеткой.

6. Пронинновение и раздевание вирусов:

Установлены и охарактеризованы два ведущих механизма проникновения вирусов в клетку — трансмембранное проникновение и проникновение путем рецепторного эндоцитоза. Выбор пути, по которому происходит проникновение вируса, зависит от индивидуальных особенностей вируса, типа клеток, температуры и рН среды. Однако эти два механизма не исчерпывают всего многообразия путей, которыми пользуются вирусы для проникновения в клетку. Так, многие вирусы растений не могут преодолеть клеточную стенку и попадают внутрь только при ее механическом повреждении. Уникальным механизмом введения генома в клетку хозяина обладают бактериофаги с сократительным хвостовым отростком. Они прокалывают оболочку бактериальной клетки и впрыскивают геном в тело клетки хозяина («шприцевой» механизм). Другие бактериофаги для преодоления клеточной стенки применяют ее ферментативный лизис.

Трансмембранное проникновение вирусов

Трансмембранное проникновение вирусов или, другими словами, прямая пенетрация через клеточную мембрану, происходит, минуя стадию эндоцитоза. В основе трансмембранного проникновения вируса лежит взаимодействие со специфическим рецептором, что приводит к конформационным изменениям белков вирусной поверхности, а также конформационным изменениям компонентов цитоплазматической мембраны. Следствием конформационных изменений является проникновение в клетку нуклеокапсида или геномной нуклеиновой кислоты. Такой способ проникновения используют как оболочечные, так и безоболочечные вирусы.

Теория рецепторного эндоцитоза

Теория проникновения вирусов в клетку путем рецепторного эндоцитоза впервые сформулирована в 1979 г. Голдстайном и в общих чертах повторяет хорошо изученный механизм рецепторного эндоцитоза белков и гормонов (рис. 5). С использованием механизма рецепторного эндоцитоза в клетку проникают как оболочечные, так и безоболочечные вирусы.

Стадия 1. Вирус связывается с клеточной поверхностью за счет комплементарного взаимодействия антирецепторных участков прикрепительных белков и рецепторов клетки мультивалентным способом.

Стадия 2. Комплекс «ВЧ-рецепторы» мигрирует в область окаймленной ямки, которая может быть ассоциирована с цитоскелетом.

Стадия 3, 4. Появление комплекса «ВЧ-рецепторы» в окаймленной ямке является сигналом для активизации процесса эндоцитоза (образования эндосомы), который включает следующие стадии — переход цитоплазмы в области ямки из золя в гель за счет полимеризации актина и инвагинацию окаймленной ямки, происходящую при сокращении нитей актина (3), замыкание мембраны (4). Образуется покрытая клатрином вакуоль (эндосома).

Стадия 5. На следующем этапе происходит цепь взаимодействий покрытой эндосомы с клеточными непокрытыми везикулами, в основе которых лежит механизм слияния мембран. Слияние эндосомы с клеточной везикулой преследует своей целью освобождение от клатриновой оболочки и завершается образованием так называемой рецептосомы, теряющей клатрин.

Стадия 6. Дальнейшие события, происходящие в рецептосоме, различаются в каждом конкретном случае в зависимости от свойств белков капсида и от наличия или отсутствия вирусной оболочки. Однако общим является акт взаимодействия вирусных белков слияния с мембраной рецептосомы, с последующим раздеванием вирусной частицы и проникновением нуклеиновой кислоты к месту репликации.