Строение вируса бешенства, этапы репродукции

Строение вируса бешенства

Вирус бешенства имеет цилиндрический вид. Покрыт оболочкой и имеет одноцепочечную РНК генома (мол. масса 4,6·10^6 Да). На поверхности вирионов имеется множество мелких шипов.

Генетическая информация поставляется в виде рибонуклеопротеинового комплекса, в котором РНК тесно связана с нуклеопротеином. РНК-геном вируса кодирует пять генов, порядок которого высоко консервативен. Эти гены кодируют нуклеопротеиды (N), фосфопротеин (Р), матрицу белка (М), гликопротеин (G) и вирусные РНК-полимеразы (L) — совместно с Р-белком

(фосфопротеином) L-белок обеспечивает транскрипцию и репликацию генома. Полные последовательности генома в пределах от 11615 до 11966 нуклеотидов в длину.

N-белок в виде чехла покрывает вирусную РНК и защищает ее от действия клеточной протеазы.

Белок М (матриксный белок) располагается с внутренней стороны суперкапсидной оболочки. Он участвует в заключительной стадии сборки дочерних вирионов и обеспечивает стягивание рибонуклеопротеина в цилиндр. Белок М

принимает участие в завершающей стадии морфогенеза вируса в зараженной клетке.

Гликопротеин G входит в состав суперкапсидной оболочки вириона и

образует на его поверхности шипы длиной 5-10 нм и диаметром 3 нм. Он участвует в адсорбции вириона на клеточной поверхности, проникновении и эндоцитозе вируса в клетку. Качественный состав белковой части молекулы варьирует в зависимости от вирулентности вируса. Например, в более вирулентном варианте аргинин замещается глутамином и изолейцином. Играет ведущую роль в процессах адсорбции на поверхности чувствительных клеток. G-белок является протективным антигеном, т.е. индуцирует образование вируснейтрализующих антител, которые блокируют адгезию вируса. Он также обладает гемагглютинирующими свойствами.

Вирион, прикрепляясь белком G к рецепторам чувствительной клетки, проникает в нее путем эндоцитоза, а не вследствие слияния суперкапсида с ее мембраной (у рабдовирусов нет белка, ответственного за этот процесс). Внутри клетки вирус обнаруживается в эндосомах, где при кислых значениях рН меняется конформация его G-белка, делая его чувствительным к клеточным протеазам. В результате ограниченного протеолиза обнажаются пептиды, вызывающие слияние суперкапсида вируса и эндосомальной мембраны. Благодаря этому нуклеокапсид освобождается и выходит в цитоплазму.

Схема строения вируса бешенства представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Строение вируса бешенства.

Все транскрипции и репликации событий происходят в цитоплазме внутри тельца Бабеша — Негри. Диаметр составляет 2—10 мкм.

ВБ имеет спиральную симметрию, так что его инфекционные частицы имеют практически цилиндрическую форму. Они характеризуются чрезвычайно широким спектром поражения, начиная от растений и заканчивая насекомыми и млекопитающими; вирус, которым может заразиться человек, чаще имеет кубическую симметрию и принимает формы, аппроксимирующие правильные многогранники.

Вирус бешенства имеет форму пули с длиной около 180 нм и поперечный разрез диаметром около 75 нм. Один конец закруглён или имеет коническую форму, а другой конец имеет плоскую или вогнутую форму. Содержит в себе липопротеины, состоящие из гликопротеина G. Шипы не покрывают плоский конец вириона (вирусной частицы). Под оболочкой имеется мембрана или матрица (М) слоя белка, который имеет возможность инвагинации на плоском конце. Ядро вириона состоит из спирально расположенных рибонуклеопротеидов.

Рис. 2. Электронная микрофотография ВБ.

В центре вириона располагается геном. Геном вируса бешенства представлен одноцепочечной несегментированной молекулой минус-РНК. Схема строения генома и кодируемые им белки представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Геном вируса бешенства и кодируемые им белки.

Этапы репродукции вируса бешенства

Репродукция вирусов семейства Rhabdoviridae происходит в цитоплазме клетки-хозяина.

Рис. 4. Схема репродукции рабдовирусов.

1. Адсорбция вируса на клетках-мишенях (нейроциты).

Рабдовирусы связываются с рецепторами клетки-хозяина при помощи гликопротеинов G суперкапсида. (Цифра 1 на рисунке 4.)

Такими рецепторами могут быть никотиновый ацетилхолиновый рецептор (н-холинорецептор), молекула адгезии клеток нервной ткани (NCAM), клатрин и рецептор фактора роста нервов (NGER).

2. Проникновение вируса в клетку по типу эндоцитоза.

После связывания вируса с клеточным рецептором вирионы проникают в клетки посредством рецептор-опосредованного эндоцитоза, то есть в результате образования покрытых оболочкой крупных эндосом (цитоплазматических везикул), содержащих вирусные частицы.

3. Депротеинизация в вакуоли клетки.

Внутри везикул происходит снижение рН среды и конформационное изменение гликопротеина G, что приводит к слиянию оболочки вириона с мембраной везикулы и высвобождению рибонуклеопротеина вириона в цитоплазму клетки (цифра 2 на рисунке 4).

После высвобождения в цитоплазму клетки рибонуклеопротеиновый комплекс переходит из скрученной формы в релаксированную и становится способным к транскрипции.

4.Транскрипция (синтез иРНК для трансляции вирусных белков и плюс-РНК- матрицы для репликации генома).

5.Трансляция (синтез структурных белков вириона и ферментов для репликации). В цитоплазме клетки-хозяина с помощью РНК-зависимой РНК-полимеразы (3 на рис.

4), синтезируется неполные (4 на рис. 4) плюс - нити РНК (пять индивидуальных иРНК для синтеза вирусных белков) и полные (6 на рис. 4) плюс - нити РНК, являющиеся матрицей для синтеза геномной РНК. Во время трансляции иРНК рибосомами (5 на рис. 4) клетки-хозяина синтезируются вирусные белки.

Гликопротеин G гликолизируется в эндоплазматическом ретикулуме, а затем окончательно преобразуется в комплексе Гольджи и включается в плазмолемму клетки-хозяина (8 на рис. 4). Матриксный белок (М-белок) сразу после синтеза встраивается в плазмалемму с внутренней цитоплазматической стороны билипидного слоя. Включение матриксного белка М в плазмалемму является сигналом к формированию вириона.

6.Репликация вирусного генома (минус-РНК).

7.Сборка вириона.

8.Выход вируса из клетки по типу почкования (9 на рис. 4).

Сердцевина вируса, состоящая из РНК, N-, Р- и L-белков, собирается в виде отдельной структуры в цитоплазме. Одновременно происходит модификация клеточной мембраны: с внутренней стороны клеточной мембраны располагается белок М, а снаружи в клеточную мембрану встраивается белок G. Через модифицированную клеточную мембрану происходит почкование дочерних вирионов.

Почкование зрелых вирионов — сложный процесс, для которого необходимы ассоциированный с мембраной G-белок, М-белок и рибонуклеопротеиновые частицы. Все они собираются на определенном участке мембраны. Ключевую роль в сборке и почковании играет М-белок. Он связывает рибонуклеопротеин и оболочку, кроме того, способен вызывать сворачивание удлиненных рибонуклеопротеиновых частиц с образованием той уплотненной конфигурации, которая присутствует в вирионах.

Рис. 5. Схема жизненного цикла вируса бешенства.