Шевченко Т.П., Будзанівська І.Г., Поліщук В.П. Віруси мікроорганізмів. Курс лекцій. Навчальний посібник

Характеристика вірусів родини Globuloviridae

До складу родини входить один рід Globulovirus. Типовим представником є Pyrobaculum spherical virus.

Globulo: від латинського globulus, "кулька".

Морфологія

Віріони кулясті, від 70 до 100 нм в діаметрі, зі сферичними виступами, близько 15 нм (Рис. 12.8). Віріони мають ліпідвмісну суперкапсидну оболонку, в ній міститься суперспіралізовани серцевина, що складається з лінійної двлонацюгової ДНК та нуклеопротеїнів.

Рисунок 12.8. Електронно-мікроскопічне зображення Pyrobaculum spherical virus. Бар: 100 нм (Haring et al., 2004).

Фізико-хімічні та фізичні властивості

Плавуча щільність віріону в градієнті сахарози становить близько 1,3 г см3. Віріони дуже термостабільні. Тривала дія кисню не впливає на ефективність інфекції строго анаеробних хазяїв.

Нуклеїнова кислота

Віріон містить одну молекулу лінійної дволанцюгової ДНК, що містить

28337 пар основ для Рyrobaculum spherical virus.

Білки

Віріони містять основний структурний білок з молекулярною масою близько 33 кДа і два мінорних білки близько 16 і 20 кДа. Близько 80%

132

амінокислот в основних структурних білків є гідрофобними. Є принаймні 38-48 білків, закодованих у вірусному геномі, жоден із яких не вказує на будь-яку схожість послідовностей з білками в існуючих базах даних.

Ліпіди

Віріон містить модифіковані ліпіди хазяїна.

Вуглеводів немає.

Організація геному і реплікація

Геном - лінійна дволанцюгова ДНК. На кінцях лінійний геном несе інвертовані повтори (190 п.н. для Pyrobaculum spherical virus), які містять декілька копій коротких прямих повторів. Майже всі відомі гени розташовані на одній нитці ДНК. Є кілька прикладів дуплікації генів. На цей час немає жодної інформації про реплікацію геному.

Біологічні властивості

Хазяї належать до гіпертермофільних архей роду Pyrobaculum і Thermoproteus. Вони строгі аероби, процвітають в екстремальних геотермальних середовищах з температурою близько 85 °С, рН 6. Інфекція не викликає лізис клітин-хазяїв і не руйнує клітини. Вірусний геном не інтегрується в хромосому хазяїна.

Характеристика вірусів родини Guttaviridae

До складу родини входить один рід Guttavirus.Типовим представником є

Sulfolobus newzealandicus dropletshaped virus.

Gutta: від латинського "gutta" - крапля.

Морфологія

Віріони недостатньо охарактеризовані. Відомо, що вони складаються з капсиду, серцевини, нуклеокапсиду та відростків. Віріони мають краплеподібну форму, зовні за структурою поверхні нагадують вулик диких бджіл та мають вирости, щільно вкриті “бородою” з довгих відростків на вужчому кінці вірусної частки (Рис. 12.9).

133

Розмір віріонів становить 70-95 нм у діаметрі та 110-185 нм у довжину. Серцевина видовжена.

Рисунок 12.9. Електронно-мікроскопічні зображення Sulfolobus newzealandicus droplet-shaped virus, SNDV (Virus taxonomy, 2012).

Фізико-хімічні та фізичні властивості

Плавуча щільність віріонів у CsCl дуже нерівномірна.

Нуклеїнова кислота

Геном несегментований та містить одну молекулу кільцевої ковалентно замкненої дволанцюгової ДНК.

Білки

При аналізі методом SDS-PAGE показано, що віріони мають один основний білок 17,5 кДа і два невеликих білки віріону з молекулярними масами 13,5 та 13 кДа.

Родина Bicaudaviridae

Рід Bicaudavirus (Acidianus two-tailed virus)

Bicauda: від латинського bi, “два”, and cauda, “відросток”.

134

Було показано, що даний вірус здатний до утворення довгого відростка на кожному з кінців віріону за відсутності клітин хазяїна.

При інкубуванні вірусу за природних температур та за відсутності хазяїв, близько половини популяції вірусу утворюють відростки протягом тижня.

Оскільки це один із небагатьох вірусів гіпертермофілів, вважається, що розвиток відростків необхідний для стабілізації структури віріону та подальшого інфікування нового хазяїна у несприятливих умовах, коли клітини хазяїна представлені у дуже незначній концентрації.

Морфологія

Віріони виходять із клітин хазяїна у формі лимона розміром 120 х 80 нм, а потім утворюються довгі хвости, по одному на кожен з двох загострених кінців (Рис. 12.10). Хвости неоднорідні за довжиною, досягаючи 400 нм. Вони мають трубчасті структури зі стінкою близько 6 нм. Трубка закінчується вузьким каналом діаметром 2 нм і термінальною якірною структурою, утвореною двома згорнутими нитками, кожна з яких діаметром 4 нм.

Фізико-хімічні та фізичні властивості

Позаклітинне морфологічне дозрівання віріону відбувається при температурі вище за 75 ° C, яка є близькою до природного середовища існування, і не вимагає наявності клітини-хазяїна, екзогенних джерел енергії і будь-яких супутніх чинників. Середній об’єм безхвостих віріонів становить близько 1,4 нм3, віріонів із двома хвостами 6,2 нм3. З іншого боку, загальна площа поверхні для двох типів віріонів схожі, близько 6 х 103 нм2. Механізм розвитку хвостових відростків поки що не відомий.

135

організовані в 12 оперонів. Іноді відбувається подвоєння генів. Немає жодної інформації про реплікацію геному.

Біологічні властивості

Вірус був виділений із гарячих кислих джерел (87-93 ° С, рН 1,5-2,0) у Поццуолі, Італія. Діапазон хазяїв обмежений автохтонними видами гіпертермофільних архей із роду Acidianus. Інфекція приводить або до реплікації вірусу з подальшим лізисом клітини або перетворення інфікованої клітини в лізогенну. Лізогенний цикл включає в себе інтеграцію вірусного геному в хромосому хазяїна, імовірно, за допомогою інтегрази, яка закодована у вірусі. Лізогенія може бути перервана в результаті стресових факторів, наприклад, УФ-опромінення, зниження температури.

Родина Rudiviridae

Рід Rudivirus (Sulfolobus islandicus rod-shapedvirus 2).

Rudi: від латинського ‘rudis’ = маленька паличка.

Морфологія

Капсид видовжений, паличкоподібний і жорсткий. Розміри близько 600– 900 нм довжиною та 23 нм у діаметрі. Суперкапсид відсутній. Капсид складається із трубчастої суперспіралі, утвореної дволанцюговою ДНК і декількома копіями основного структурного білка. На кожному кінці трубка має пробки, близько 50 х 6 нм, на які кріпляться три фібрили хвоста (Рис. 12.11). Фібрили хвоста, імовірно, беруть участь в адсорбції на поверхні клітини-хазяїна. Довжина віріонів пропорційна розміру упакованої вірусної ДНК.

137

Родина Inoviridae

До складу родини входить два роди:

Рід Inovirus. Рід Plectrovirus.

Типовим представником роду Inovirus є Enterobacteria phage M13-

ниткоподібні віріони діаметром 7нм та довжиною 700-2000 нм.

Типовим представником роду Plectrovirus є Acholeplasma phage MV-L51 (L51) - паличкоподібні віріони 10-16х70-90 нм.

Морфологія

Віруси паличкоабо ниткоподібні, містять одноланцюгову кільцеву ДНК, яка оточена циліндричною білковою оболонкою. Довжина віріону визначається як точною кількістю нуклеотидів у ДНК (у нормі 5-10 кб), так і конформацією ДНК, що залежить від специфічної білкової оболонки. Довжина віріону може змінюватись протягом еволюції вірусу внаслідок інсерцій та делецій геному, а також внаслідок мутацій капсидних білків (Рис. 12.12).

Spiroplasma phage SpV1, які від’єднуються від мембрани S. citri (знизу). (Virus taxonomy, 2012).

139

Нуклеїнова кислота

Віріони містять одну молекулу кільцевої одноланцюгової +ДНК.

Білки

Мають декілька капсидних білків. Основний білок капсиду - gp8, адсорбційний кінець має декілька, імовірно 5 копій, gp 3 та gp6, а декілька копій gp7 та gp9 формують інший кінець віріону. Відомо шість неструктурних білків: морфогенетичні білки gp1, gp11 та gp4 та білки реплікації gp2, gp10, gp5. У представників роду Plectrovirus набагато менше білків – усього 2 структурних білки.

Ліпідів та вуглеводів немає.

Організація геному та реплікація

Геноми можуть реплікуватися незалежно шляхом кільця, що котиться як вільні плазміди, або ж разом із хромосомою, якщо вірусний геном інтегрується. У випадку нормального продуктивного інфекційного циклу розглядається 5 етапів:

1.Адсорбція фага та введення ДНК.

2.Конверсія одного ланцюга ДНК у батьківську реплікативну форму за допомогою клітинних ферментів.

3.Напівконсервативна реплікація РФ (реплікативна форма), ініційована вірусною ендонуклеазою.

4.Синтез новоутвореної одноланцюгової ДНК.

5.Мембранасоційований процес збірки та видавлювання віріонів у

середовище (клітина не лізується).

Детально вивчені механізми реплікації на представниках роду Inovirus. Гени тісно угруповані, деякі з них транслюються з рамок зчитування, що

перекриваються, або ж з альтернативних сайтів у тій же рамці. Адсорбція фага вимагає специфічної взаємодії між F-пілями бактерій та білком gp 3 фага. Перенос ДНК у цитоплазму вимагає взаємодії білка gp 3 з іншими клітинними мембранними білками. Одноланцюгова ДНК конвертується у суперспіралізовану 2-х ланцюгову ДНК, що і є реплікативною формою, за

140