.1 Открытие основных групп вирусов.

Основоположник вирусологии − русский ученый Дмитрий Иосифович Ивановский, установивший в 1892 году, что мозаичная болезнь табака (МБТ) вызывается инфекционным агентом, фильтрующимся через фарфоровые фильтры с такими мелкими порами, которые задерживали известные в то время микроорганизмы. Кроме того, он предположил, что этот мельчайший агент имеет корпускулярную структуру, т.е. состоит из дискретных частиц.

При микроскопировании в клетках пораженных МБТ листьев Ивановский увидел кристаллы, представляющие собой скопления вируса табачной мозаики, которые в 1935 году получил в чистом виде американский ученый, первый лауреат Нобелевской премии по вирусологии Уэнделл Стенли.

В истории развития вирусологии можно выделить 3 периода:

Первый из них начался с исследований Д.И. Ивановского. Используя его методику обнаружения вирусов, Фридрих Лёффлер и Пауль Фрош в 1898 г. доказали, что ящур коров, как и возбудитель МБТ, является фильтрующимся вирусом. Это открытие позволило признать, что описанные в 1892- 1906 гг. внеклеточные элементарные тельца Энрике Пашена и цитоплазматические включения Джузеппе Гуарниери в эпителиальных клетках содержимого везикул и пустул (пузырьков) при натуральной оспе человека – тоже вирусы. Такие же включения-колонии вирусов обнаружили в 1898- 1903 гг.

Виктор Бабеш и Антонио Негри в цитоплазме нейронов мозга погибших от бешенства животных. В 1901 г. Уолтер Рид установил вирусную природу тропической желтой лихорадки. В 1908 г. было доказано, что вирусными болезнями являются также полиомиелит (Карл Ландштейнер и Эрвин Поппер) и лейкоз кур (В. Эллерманн и О. Банг). В 1911 г. Пейтон Раус доказал, что саркома кур вызывается онкогенным ультравирусом, способным вызывать аналогичную опухоль у здоровых птиц. В 1911-1917 гг. Х. Араган и Энрике Пашен доказали вирусную природу ветряной оспы, в кожных высыпаниях при которой закономерно выявляются элементарные тельца Арагана. Одновременно с ними Т. Андерсон и Дж. Гольдберг (1911) установили вирусную этиологию кори.

Революционное открытие в 1917 году сделал канадский ученый Феликс д’Эрелль, обнаружив фильтрующийся ультравирус, лизирующий дизентерийные бактерии, который он назвал бактериофагом («пожирателем бактерий»). Стало очевидным, что среди вирусов имеются не только вредоносные, но и полезные для человека и животных вирусы-фаги.

В 1933 г. Была установлена вирусная природа гриппа (Уилсон Смит, Кристофер Эндрюс и Патрик Лейдлоу). К началу второй мировой войны к вирусным болезням были причислены эпидемический паротит (К. Джонсон и Эрнест Гудпасчур, 1934), краснуха (Дж. Хиро, С. Тасака, 1938). Переломным в бурном развитии вирусологии первого периода явился 1940 год, когда Эрнест Гудпасчур предложил для выделения вирусов из материаловиспользовать куриные эмбрионы.

Второй, более высокий по своему уровню, период развития в вирусологии стал возможным после того, как лауреаты Нобелевской премии Джон Эндерс, Фредерик Роббинс и Томас Уэллер завершили исследование по созданию однослойных культур клеток, а М. Бориес и Н. Руск сконструировали электронный микроскоп. Эти открытия позволили в 50-60 годах У. Роу и сотр. получить в чистой культуре аденовирусы, Гилберту Далдорфу и Грейс Сиклс – коксакивирусы, Джону Эндерсу и Дж. Мельнику – экховирусы, Роберту Чаноку – вирусы парагриппа, Дж. Моррису – респираторно-синцитиальный вирус, а Саррой Стюарт и Бернис Эдди – вирус полиомы. Стало возможным детальное изучение тонкой структуры вирусов, процессов их репликации и сборки вирусных частиц в клетках.

Начало третьего этапа в вирусологии связывают с исследованиями лауреатов Нобелевской премии Хауарда Мартина Темина и Дейвида Балтимора, которые, выделив в 1970 г. из ретровирусов обратную транскриптазу, положили начало становлению генной инженерии. Поиски вирусной природы болезней человека и животных в этом периоде завершились выделением вирусов гепатита В (Дехаан Дейн, 1970) и гепатита А (Стефен Файнстоу и соавт., 1974), вироидов, вызывающих заболевания у растений (Т. О. Дайнер, 1972), близких к ним по свойствам прионов (Стенли Прузинер, 1982) и вируса иммунодефицита человека (Люк Монтанье, 1983; Роберт Галло, 1984).

2. Формы существования вирусов. Классификация вирусов по строению и характеру взаимодействия с геномом клетки-хозяина.

Выделив вирус табачной мозаики, У. Стенли принял его за «саморазмножающийся белок», но год спустя английские биохимики Ф. Бодуен и Н. Пири доказали, что в нем содержится 95% белка и 5% нуклеиновой кислоты (НК), т. е. по химическому составу он является нуклеопротеидом. Позже выяснилось, что у других вирусов содержание НК может достигать 40%. При этом оказалось, что они содержат только один тип нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), и для них характерны две формы существования:  внеклеточная, корпускулярная, покоящаяся  внутриклеточная, репродуцирующаяся, вегетативная.

Внеклеточные вирусы представляют собой корпускулы – частицы сферической, кристаллоидной или нитевидной формы, которые называют вирусными частицами, элементарными тельцами, а чаще – вирионами. Размеры вирионов колеблются от 15-30 до 200-500 нм. В корпускулярной форме вирус обладает скрытой инфекциозностью.

Патогенность проявляется только у вирионных нуклеиновых кислот при проникновении их в клетку – это внутриклеточная или репродуцирующаясяформа. По характеру взаимодействия вирионной нуклеиновой кислоты с генетическим аппаратом клетки-хозяина выделяют две большие группы вирусов: 1) инфекционные вирусы с автономной репликацией нуклеиновых кислот и продукцией вирионов (продуктивная инфекция).Они угнетают функцию клеток, деформируют или разрушают их; 2) интеграционные вирусы, способные интегрироваться с геномом клетки и утрачивающие способность вызывать продуктивную инфекцию. Они индуцируют злокачественное перерождение клеток или трансформируют их антигенную структуру.

По строению различают простые и сложные вирионы. Простые вирионы состоят из нуклеиновой кислоты, окруженной снаружи белковой оболочкой - капсидом, сложные – имеют дополнительную внешнюю оболочку (суперкапсид, пеплос)

3. Структура и химический состав простых вирионов.

В состав простых вирионов входят только капсидные белки, но у некоторых из них содержатся также геномные белки, связанные с концом вирионной нуклеиновой кислоты и участвующие в регуляции вирусного генома. Капсидные белки просто организованных вирионов обычно состоят из 1-3 вирусспецифических белков. Кроме этого, у некоторых простых вирусов есть также специальные некапсидные белки распознавания чувствительных к ним клеток. При этом каждый из них обладает способностью к самосборке. Количество капсомеров в капсиде простых вирусов варьирует от нескольких десятков до многих сотен. Капсомеры могут быть овальной или округлой формы, пяти- или шестигранной.

По характеру расположения капсомеров вирусы делят на три группы: с кубическим, спиральным и смешанным типом симметрии. Большинство патогенных для человека вирусов имеет кубический тип симметрии. Спиральный тип симметрии нередко встречается среди вирусов растений. Смешанный тип симметрии для простых вирусов не типичен.

4. Структура и химический состав сложных вирионов.

Сложно устроенные вирусы имеют много разновидностей капсидных белков. Кроме капсидных и геномных белков, могут также содержать мембранные белки, прилегающие к капсиду, и ферменты, участвующие в репликации и транскрипции вирусного генома(ДНК- и РНК-полимеразы). Суперкапсид сложных вирусов, представляет собой липидный бислой, в котором расположены гликопротеиды. Они у большинства вирусов образуют поверхностные «шипы», длина которых достигает 5-10 нм (рис. 3). Суперкапсидные вирусные гликопротеиды выполняют две основные функции: 1) распознают специфические клеточные рецепторы и взаимодействуют с ними (= прикрепительные белки) 2) обусловливают проникновение вирусов в клетки (= белки слияния). Количество углеводов в гликопротеидах может достигать 10% от общей массы вириона (сахароза, фруктоза, манноза, галактоза). Углеводы гликопротеидов обеспечивают сохранение конформации белка и его устойчивость к протеазам. Большая часть липидов суперкапсида представлена фосфолипидами (50-60%) и холестерином (20-30%). Липиды, как и углеводы, обеспечивают целостность структуры вириона. Липидно-углеводные компоненты имеют клеточное происхождение, включаясь в вирионы из плазматических мембран клеток при отпочковывании от них сложных вирусов на самом последнем этапе размножения. Отличием вирусных липопротеидных оболочек от мембран клеток-хозяев является то, что в них содержатся вирусспецифические суперкапсидные белки.