8. Какие есть примеры вирусных частей со сложной морфологией?

Некоторые вирусы, а именно реовирусы, имеют очень сложную структуру вириона, который состоит из капсида, заключенного в другом капсиде. Диаметр внутреннего капсида равен 51 нм, внешнего капсида – 73 нм. Вирион образуют восемь полипептидов, четыре формируют внешний капсид, и четыре – внутренний капсид (слайд).

Оба капсида имеют икосаэдрическую симметрию, и внешний имеет триангуляционное число 13 (симметрия типа T = 13). Соотвественно, капсид имеет 780 субъединиц. Однако остается непонятным, как 600 молекул белка μ1 и 600 молекул белка σ3 выстраиваются во внешнем капсиде с формированием субъединиц. Третий белок внешнего капсида, σ1, является белком прикрепления и располагается в каждой из 12 вершин. Молекулы этого белка в каждой вершине поддерживаются башенками из пяти молекул белка λ2, который раньше считали белкам внутреннего капсида, но сейчас его относят к белкам внешнего капсида. Два белка внутреннего капсида (кора) (λ1 и σ2) имеют симметричное построение. Основной скелет формируется белком λ1, который организован в 12 декамеров, каждый из которых окружает вершину. Эта структура скрепляется белком σ2.

9. Каким образом вирусы приобретут липидную оболочку?

Окруженные оболочкой вирионы имеют обычную спиральную или изометрическую структуру, которая окружена мембраной – липидным бислоем толщиной 4 нм, содержащим белки. Большинство имеющих оболочку вирионам принадлежат к вирусам животных, и только несколько относятся к вирусам растений или бактерий. Оболочка вириона происходит от мембраны клетки хозяина и получается вирионом посредством отпочковывания вируса от мембраны хозяина. Это может быть цитоплазматической мембраной, мембраной эндоплазматического ретикулюма или аппарата Гольджи, или ядерной мембраной. В большинстве случаев оболочка не содержит белков клетки. Как клеточные белки исключаются из оболочки и почему в этом отношении исключением являются ретровирусы, у которых белки хозяина не исключаются, остается неясным. Внешнюю оболочку еще называют пеплосом или суперкапсидом.

10. Как вирусы преодолевают отталкивание совокупных негативных электростатических заря-дів фосфатных групп скелета нуклеотида нуклеиновой кислоты при ее упаковке в капсиде?

Распространенной ошибкой является представление, что нуклеиновая кислота вируса в капсиде имеет вид вытянутой ниточки, и на многих схематических изображениях вирионов она именно так и показана. На самом деле нуклеиновые кислоты и ассоциированные с ними белки формируют в капсиде суперспиралные сложные структуры.

Вполне понятно, что белок капсида должен так или иначе взаимодействовать с нуклеиновой кислотой генома. Это взаимодействие очевидно для вирусов со спиральной симметрией, у которых каждая субъединица белка одинаковым образом взаимодействует со спиральной цепью нуклеиновой кислоты.

Однако у вирионов с икосаэдрической симметрией все обстоит сложнее. Проблему представляет собой физическая упаковка относительно большой молекулы нуклеиновой кислоты в относительно маленький капсид. В большинстве случаев, когда геном вирусов вытягивается в растворах, он имеет размер по меньшей мере на порядок больше, чем диаметр капсида. Простое свертывание генома для упаковки его в такое ограниченное пространство является в некотором роде чудом топологии само по себе, но проблема усугубляется фактом, что отталкивание совокупных отрицательных электростатических зарядов фосфатных групп нуклеотидного остова означает, что геном оказывает сопротивление попытке втиснуть его в ограниченное пространство. Вирусы преодолевают это затруднение путем упаковки вместе с геномом ряда положительно заряженных молекул, нейтрализующих отталкивание отрицательных зарядов. В число этих молекул входят положительно заряженные ионы (Na, Mg, K и др.), полиамины и различные связывающие нуклеиновые кислоты белки. Некоторые из таких белков кодируются геномом вируса и содержат аминокислотные остатки с основными боковыми цепями, такие как аргинин и лизин, которые взаимодействуют с геномом. Многие вирусы с двухцепочечными ДНК имеют основные подобные гистонам белки, тесно связанные с ДНК. Некоторые из этих белков кодируются вирусами. В других случаях вирусы используют белки хозяина, например геном вируса полиомы принимает подобную хроматину структуру благодаря ассоциации с четырьмя гистонами клетки (H2A, H2B, H3 и H4), подобно тому, как организован геном хозяина.

11. Что такое структурные и не структурные белки вирусов? Примеры первых и вторые.

Структурные белки (VP, Virion Proteins) – белки, которые входят в состав зрелого вириона, независимо от того, участвуют ли они в построении капсида или нет. В их число входят белки капсида, ферменты, упакованные в капсиде, компоненты липидной мембраны, белки матрикса, геномные белки, связанные с нуклеиновой кислотой, белки кора и другие.

Неструктурные белки (NS, Non-Structural) – белки, которые кодируются геномом вируса и синтезируются в зараженной клетке, но не упаковываются в зрелую вирусную частицу. Это предшественники структурных белков, регуляторные белки и ферменты, обслуживающие процесс внутриклеточной репродукции вируса и не входящие в состав вирусной частицы.

В состав вирионов входят белки с различной молекулярной массой (от 4 до 100 кД), состоящие из одной или нескольких полипептидных цепей. Количество этих белков также различно у разных вирусов. В состав нуклеокапсида ВТМ входит один белок. У других вирусов в состав вириона может входить несколько десятков белков, имеющих различные физико-химические свойства. Белки, формирующие капсид, нуклеокапсид и оболочку ядра, обладают одним общим свойством — способностью к самосборке.