9. Вирусоподобные инфекционные агенты

К этой группе относятся неканонические инфекционные агенты, или обладающие геномом небольшого размера (сателлиты, вироиды), или им полностью не обладающие (прионы).

Сателлиты (вирусы-сателлиты)

Это небольшие молекулы РНК, которым для своего размножения необходимо присутствие в клетке специального вируса-помощника. Большинство из них ассоциированы с вирусами растений, но некоторые с бактериофагами или с вирусами животных. К последним относятся аденоассоциированные сателлиты, сопутствующие аденовирусам.

Можно отметить типичные свойства сателлитов:

• геном состоит из одноцепочечной РНК размером 500-2000 нуклеотидов;

• первичная структура генома не сходна с геномами вирусов-помощников;

• они вызывают специфические заболевания у растений, но при инфицировании растений только вирусом-помощником болезнь не обнаруживается.

Вироиды

Другими неканоническими инфекционными патогенами являются вироиды, возбудители 35 инфекционных болезней растений (вероятно, и животных). Прототипной вироидной инфекцией является веретеновидность клубней картофеля. Геном представляет собой молекулу односпиральной, ковалентно замкнутой РНК, с участками из двухспиральных сегментов. Размер молекулы 200-400 нуклеотидов, Молекулярная масса 120-170 кДа. По ряду характеристик вироиды отличаются от сателлитов.

Вироиды не кодируют никаких белков и реплицируются при помощи РНК-полимеразы клетки-хозяина. Предположительно, процесс протекает по механизму «катящегося кольца» с последующим аутокаталитическим расщеплением и лигированием.

Разные формы вироидов различаются по первичной структуре, что может лежать в основе их разделения на отдельные виды. В то же время в центральной части вироидной РНК имеется общая последовательность нуклеотидов — центральный консервативный домен, важный для процесса репликации.

Показано сходство вирионов по первичной структуре с некоторыми нуклеотидными последовательностями генома эукариотической клетки-хозяина — с интроном, в локусе между 5,8S и 25S рРНК. Поэтому не исключается, что вироиды могут нарушать посттранскрипционный процессинг РНК инфицированной клетки.

Описан уникальный вирус гепатита дельта (ВГД), у которого РНК имеет свойства и вироида, и сателлита. Вирусом-помощником, обеспечивающим его репликацию, является вирус гепатита В (ВГВ). ВГД находят в клетках, инфицированных ВГВ. Он покрыт защитной оболочкой из липида и белка ВГВ. Из клеток, инфицированных ВГВ/ВГД, выделяют частицы — капсид ВГВ, содержащий ковалентно замкнутую кольцевую РНК ВГД. В отличие от других вироидов, РНК ВГД кодирует белок дельта-антиген, который является фосфопротеином. Как полагают, геном ВГД реплицируется путем РНК-зависимого синтеза РНК с использованием ДНК-зависимой РНК-полимеразы. ВГД усиливает патогенные эффекты ВГВ.

Прионы

Прионы представляют собой инфекционные агенты, вызывающие трансмиссионные спонгиоформные (от «спонги» — губка) энцефалопатии человека и животных. Среди них: скрепи овец (от англ. scrape — скоблить, тереть), губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота (коровье бешенство), трансмиссивная энцефалопатия норок, куру человека и др. Сам термин «прион» — это слово-акроним, образованное по аналогии со словом вирион (от англ. proteinacous infection practicle). При всех прионовых заболеваниях в мозгу у больных накапливаются отложения белка амилоида (парамилоида), при этом ткань мозга принимает пористую форму наподобие губки.

Инфекционным агентом прионов является белок-конформер (изоформа) получивший название Рг Р^Sc (от англ. Scrapie). Прузинер (1984) уставил, что в геноме млекопитающих имеется ген prp, кодирующий белок, по первичной структуре идентичный PrP^Sc. В нормальных клетках его обозначают РгР^C. Прионовые гены картированы у человека (20-я хромосома) и у мыши (2-я хромосома).

Прионовый белок — это гидрофобный и термостабильный белок (инактивируется только при автокланировании в течение 30 мин при 135^◦С) с длиной полипептидной цепи 253-254 а. о. и с Молекулярной массой 27-30 кДа. Мутанты, у которых ген prp отсутствует или поврежден, не восприимчивы к прионовой инфекции. Физиологические функции прионового белка сводятся к защите нейронов от оксидативного стресса.

Между РгРC и прионом не обнаружено никаких химических различий. Возникло предположение, что фундаментальное отличие между инфекционной изоформой (PrPsc) и непатогенной эндогенной изоформой (РrРС) заключается в конформации этих молекул. Считается доказанным, что пространственная конфигурация структуры РrРC представляет собой α-спираль, тогда как прион имеет складчатую β-структуру. Молекула РrРC при взаимодействии с прионом сама превращается в прион. Это приводит к амплификации прионов и исчезновению пула белка-предшественника. Процесс носит характер цепной реакции.

Конверсия изоформ прионного белка — это необратимое превращение PrP^C PrP^Sc в ходе инфекции вследствие нарушения кинетически контролируемого равновесия между изоформами прионного белка, которое в норме регулируется как РrР^C PrP^Sc. Медленный процесс конверсии значительно ускоряется в присутствии большого количества конвертируемой изоформы или экзогенного приона.

При межвидовом заражении наблюдается пониженная инфекционность чужого приона. Это обусловлено снижением способности белка РгР^C передаватъ свою инфекционность белку РrР^C. Первичная структура прионов высоко консервативна, с незначительными различиями у разных видов млекопитающих. Но межвидовые барьеры на пути передачи все же существуют. Получены данные о существовании прионов у пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae, связанное с нехромосомно наследуемыми детерминантами у этого вида. В итоге можно сформулировать следующее определение:

Прионы — это белки, способные посредством взаимодействия друг с другом передавать свое конформационное состояние от одной молекулы к другой. В таком значении понятие «прионы» может быть распространено на белки дрожжей и аналогичные белки других эукариот.

В настоящее время изучение прионов приобретает не только теоретический, но и все более прикладной характер в связи со вспышками эпизоотий среди сельскохозяйственных животных в европейских странах. Изучается также возможность передачи этих болезней от животных к человеку.