6.7. Дефектные вирусные геномы

Дефектные интерферирующие вирусы, представляют собой субгеномные деляционные мутанты, потерявшие существенный участок генома родительского вируса. Потеря может варьировать до 90 % генома. Для восстановления функций генома требуется одновременное заражение клеток родственным вирусо-помошником. Впервые эффект таких дефектных вирусов наблюдали В. Хенли и Г. Хенли в 1948 г.

Дефектный вирусный геном – это тот геном, в котором утрачены функции автономной репликации вируса. Дефектные вирусы нуждаются для репликации и созревания в помощи другого генома или гена. Их называют ДИ-частицы (дефектные интерферирующие). Они эффективно интерферируют с вирусом помошником. ДИ-частицы могут быть в вирусных препаратах и оказывать нежелательные влияния на биологическую активность вирусов. Наилучшей процедурой, исключающей ДИ-частицы из маточной взвеси вируса, является неоднократное клонирование вируса.

Для определения количества ДИ-частиц используют очистку и прямое наблюдение ДИ-частиц в сахарном градиенте. ДИ-частицы могут защищать клетки, зараженные стандартным вирусом.

Введение ДНК опухоли человека в чувствительные к трансформации клетки культуры ткани позволило идентифицировать некоторые onc-гены, которые могут быть связанными с развитием опухолей человека. Многие дефектные провирусы приобретают различные onc-гены и во время заражения переносят их в клетку хозяина. Эти взаимодействия дефектных вирусов и клеток выявлены при изучении канцерогенеза. Дефектные гены являются частью нашего генофонда, т.к. они широко взаимодействуют с бесчисленным количеством генов клеток.

Вирусы-сателлиты - это крайняя форма паразитизма. Вирусы-сателлиты относятся к частицам, паразитирующим на генных продуктах, образованных другими вирусами. Они дефектны. Сателлитный вирус, называемый дельта-агент, может ассоциировать с формами гепатита, вызываемыми вирусом гепатита В. Геном у сателлита вируса гепатита В – РНК небольших размеров. Вирусы-сателлиты ослабляют или утяжеляют заболевания, что хорошо показано на растениях. Иногда их невозможно отличить от ДИ-частиц.

Псевдовирионы - это дефектные частицы, содержащие нуклеиновую кислоту клетки хозяина, заместившую ему нуклеиновую кислоту вирусного генома. Их биологическая роль в инфекциях, вызываемых вирусами непонятна. Но для вирусов полиомы - псевдовирионы составляют значительную часть урожая в клетках некоторых типов. Фаги, осуществляющие генетические рекомбинации - трансдукцию, обычно содержат только последовательности ДНК-клетки хозяина. Фаговые псевдовирионы имеют у прокариотов огромное значение.

Условно-дефективные геномы - это важный класс дефектных вирусов. Это мутанты, дефектные в определенных условиях. Наиболее важные - температурночувствительные мутанты или мутанты по спектру хозяев. Часть их способны интерферировать с вирусами, иммитировать биологическое поведение ДИ-частиц и др.

6.8. Прион

Прион - это уникальный патоген, не имеющий нуклеиновой кислоты. Это белковая частица, проявляющая инфекционные свойства. Прион получил название из сочетаний двух сокращенных слов, обозначающих протеин (белок) и инфекционный. Отсутствие у него нуклеиновой кислоты возводит его в ранг самостоятельных форм существования материи. Он обладает устойчивостью к кипячению, действию формальдегида и 70 % этанола. Очень чувствителен к действию веществ, модифицирующих белки. Прион является возбудителем медленных инфекций человека - куру, болезни Крейтфельдта-Якоба, синдрома Герстмана-Страусслера-Шайнкера и амиотрофического лейкоспонгиоза, а также нескольких болезней животных. Заболевания, вызываемые прионом характеризуются поражением центральной нервной системы и смертью в течение 0,5-3 и более лет. Прионовые поражения людей не сопровождаются иммунным ответом.

В 1954 г D. Sigurdssen подробно изучил болезни овец, завезенных из Германии в Исландию. Несмотря на многообразие признаков, он нашел общие симптомы.

В 1957 г на острове Новая Гвинея было описано новое заболевание, которое назвали куру. Болели папуасы из племени каннибалов, поедающих мозг людей (D. Gajdusek).

В 1959 г W. Hallew обнаружил большое сходство между заболеваниями овец и папуасов-каннибалов.

Американский биохимик S. Prusinner в 80-е годы показал, что возбудителем этих заболеваний является низкомолекулярный белок (2?-30 Д), который был назван им белок инфекционный прионный, а в качестве инфекционной единицы его назвали прионом.

В последние годы у людей были выявлены: ген (PRNP), который контролирует синтез клеточного прионного белка; PrP – прионный белок; PrP^C – неинфекционный прионный белок: PrP^SC – прионный белок инфекционный; прионные палочки – это белковые структуры мозговой ткани зараженного человека. Ген локализован в 20 хромосоме.

PrP^C – это клеточный прионный белок. Он имеет жизненноважное значение для многих людей. Белок имеет значение в выживании клеток Пуркинье, активации лимфоцитов, в регуляции сна. Выявлено, что при нарушениях функции этого белка возникают смертельные семейные бессоницы. Продолжительность полураспада белка 5-6 дней. После синтеза он транспортируется через аппарат Гольджи из клетки на ее поверхность и связывается там с гликофосфатидом.

Прионный ген имеет 20 типов мутаций, которые связаны с семейными болезнями. Например, мутация в 102 кодоне пролина на лейцин связана с болезнью Герстмана. Мутации в 178 кодоне связаны с заболеванием Крейтцфельда-Якоба и семейной бессоницей. Есть и другие конформационные изменения, действующие на переход в инфекционную форму.

Было установлено, что переход нормального прионного белка в инфекционный связан с конформационными изменениями. Например, белок PrP^C содержит 40 % -спиралей и не содержит -тяжей. Инфекционный белок PrP^SC содержит 30 % -спиралей и 45 % -тяжей. Идет перестройка укладки белка и другие причины при переходе в инфекционный белок. При отсутствии в геноме организма прионного гена, заболевания прионного характера у таких людей не отмечены.

Болезни, вызываемые прионом

Существуют несколько форм неконвекционных инфекций (неклассифицированных или вызываемых дефектными частицами). К ним относят куру, болезнь Кройтцфельдта-Якоба, синдром Герстмана-Страусслера-Шайнкера, амиотрофический лейкоспонгиоз и др. болезни людей и животных. Они имеют определенные особенности, но их объединяет нечеткость иммунных реакций и , самое главное - необычный возбудитель, названный прионом.

Куру, медленная инфекция, возникшая в восточных регионах Новой Гвинеи, среди тех племен, которые употребляли в пищу мозг, но не мясо людей. Болезнь характеризуется расстройством координации движений, дрожанием, психоэмоциональными расстройствами, эйфорией и пр. Смерть наступает через год или полтора. Лабораторная диагностика куру основана на биологической пробе (заражение мышей-сосунков). При заражении таких мышей в мозг получают симптомы куру.

Болезнь Кройтцфельдта-Якоба. В 1920 г была впервые описана прогрессирующая деменция у женщины. Заражение этой болезнью возможно при употреблении мозга или мяса животных плохо термически обработанного. Инкубационный период может быть до 20 лет. Болезнь проявляется нарушением зрения, болями в конечностях, затем слабоумием с миопией, паркинсонизмом и смертью. Болезнь распространена в странах США, Англии и др. европейских странах.

Синдром Герстмана-Страусслера-Шайнкера, медленная инфекция, наследственная, характеризуется дегенеративными поражениями ЦНС. Заболевают лица молодого возраста. Утрачиваются рефлексы ног, нарушается глотание, гипотония и слабоумие. Смерть через 4- 5 лет. Диагностика аналогична.

Амиотрофический лейкоспонгиоз, медленная инфекция. Первые случаи отмечены в Белоруссии (1957). Болезнь характеризуется атрофическими парезами скелетных мышц с расстройствами дыхания и смертельным исходом. Инкубационный период 3-14 лет. Болезнь диагностируется аналогично с другими медленными инфекциями.

Спонгиоформная энцефалопатия, медленная инфекция, зооноз, заражается скот при скармливании ему мясной муки из туш павших овец. Человек заражается при употреблении мяса плохо термически обработанного или через микротравмы. Опасность представляют биопрепараты, приготовленные из больных животных. Инкубационный период до 35 лет. Доминирует губчатое перерождение мозга человека, прогрессирует слабость. В клинике этой болезни отмечают нарушение двигательной активности, смерть наступает через полгода или год. Диагностика аналогична остальным медленным инфекциям.