Этапы развития вирусологии. Ивановский Д.И. — основоположник вирусологии. Достижения отечественной вирусологии.

Д.И. Ивановский — основоположник вирусологии

Дмитрий Иосифович Ивановский (1864–1920) по праву считается отцом-основателем вирусологии. Проводя исследования мозаичной болезни табака, он сделал революционное открытие:

●​ Возбудитель проходил через бактериальные фильтры, которые задерживали все известные на тот момент бактерии.

●​ Возбудитель не мог быть культивирован на искусственных питательных средах, что также отличало его от бактерий.

●​ Ивановский предположил, что это либо очень мелкая бактерия, либо неизвестный ранее тип инфекционного агента.

В 1892 году он доложил о своих результатах, а в 1899 году опубликовал их в диссертации. Хотя голландский ученый Мартин Бейеринк независимо пришел к similar выводам в 1898 году и ввел термин «вирус» (лат. «virus»

— яд), именно работа Ивановского является первооткрывательной. Он впервые экспериментально доказал существование нового мира микроорганизмов — фильтрующихся вирусов.

Достижения отечественной вирусологии

Российские и советские ученые внесли огромный вклад в развитие мировой вирусологии:

●​ Создание первых вакцин и сывороток: Н.Ф. Гамалея разработал методы вакцинации против бешенства, сотрудничая с Луи Пастером.

●​ Изучение вирусов гриппа: Советские вирусологи (А.А. Смородинцев, Л.А. Зильбер) одними из первых в мире начали масштабные исследования гриппа. В 1936 году Смородинцев выделил вирус гриппа, а впоследствии была создана живая гриппозная вакцина.

●​ Изучение онкогенных вирусов: Л.А. Зильбер сформулировал вирусогенетическую теорию происхождения рака (1945 г.), которая получила мировое признание.

●​ Разработка вакцин против особо опасных инфекций: М.П. Чумаков, А.А. Смородинцев и другие сыграли ключевую роль в разработке и организации массового производства живой полиомиелитной вакцины (ОПВ) в СССР, что позволило резко снизить заболеваемость этой болезнью в стране и во многих других государствах.

●​ Вирусология в ветеринарии: Советские ученые разрабатывали эффективные средства диагностики, профилактики и борьбы с такими болезнями, как ящур, классическая и африканская чума свиней, болезнь Ньюкасла.

●​ Исследования вирусов клещевого энцефалита: В 1937-1939 гг. комплексная экспедиция под руководством Л.А. Зильбера, Е.Н. Левкович и других выделила и изучила вирус клещевого энцефалита, что позволило создать эффективную вакцину.

●​ Борьба с оспой: СССР сыграл решающую роль в глобальной программе ВОЗ по ликвидации оспы, предоставив огромное количество высокоэффективной вакцины.

Ультраструктура вириона.

Ультраструктура вириона — это детальное строение вирусной частицы, изучаемое на уровне, выходящем за пределы возможностей светового микроскопа (т.е. с помощью электронной микроскопии). Она объясняет, как устроен вирион для выполнения его главной задачи: защита генетического материала и его доставка в клетку-мишень.

Основные компоненты вириона:

1. Сердцевина (Геном)

●​ Что это: Нуклеиновая кислота, в которой записана генетическая информация вируса.

●​ Состав: Может быть ДНК (двуцепочечная или одноцепочечная) или РНК (одноцепочечная или двуцепочечная). Ни один вирус не имеет одновременно и ДНК, и РНК.

●​ Функция: Несет в себе гены, необходимые для репликации вируса внутри клетки-хозяина. Геном часто ассоциирован с белками-гистонами, которые помогают его "упаковать" и

стабилизировать. Этот комплекс называется нуклеокапсидом.

2. Капсид

●​ Что это: Белковая оболочка, окружающая и защищающая геном

вируса.

●​ Состав: Построен из повторяющихся субъединиц — капсомеров.

Такая симметричная сборка экономит генетический материал вируса.

●​ Функция:

○​ Защита генома от повреждений (ферментами, УФ-излучением и т.д.).

○​ Определяет форму вириона.

○​ Обеспечивает прикрепление к клетке-хозяину на начальных этапах инфекции.

○​ Помогает в упаковке вирусного генома.

3. Суперкапсид (Пеплидовая оболочка)

●​ Что это: Дополнительная липопротеидная оболочка, которая есть не у всех вирусов. Вирусы, имеющие ее, называются одетыми

(enveloped), а не имеющие — голыми (naked).

●​ Происхождение: Образуется из мембраны клетки-хозяина (плазматической, ядерной или эндоплазматического ретикулума) при выходе вириона из клетки. Поэтому суперкапсид состоит из двойного слоя липидов и белков хозяина.

●​ Компоненты:

○​ Гликопротеиновые шипы (пепломеры): Это встроенные в

оболочку вирусные белки. Они играют ключевую роль в прикреплении к клетке-мишени и проникновении в нее

(например, белок S (Spike) у коронавируса, гемагглютинин (HA) и нейраминидаза (NA) у вируса гриппа).

●​ Функция:

○​ Маскировка вируса от иммунной системы хозяина (так как оболочка "своя", клеточная).

○​ Обеспечивает слияние с мембраной клетки-хозяина. ○​ Защищает капсид.

Архитектура вирионов (Типы симметрии капсида)

По строению капсида вирионы делятся на несколько основных типов:

1.​Морфология фагов и их химический состав.

​

​ Бактериофа́ги или фа́ги (от др.-греч. φᾰγω — «пожираю») —

вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Бактериофаг

присутствует там, где находятся чувствительные к нему бактерии. Бактериофаги – неклеточные формы жизни

●​ содержат одну нуклеиновую кислоту – ДНК или РНК

●​ у них отсутствуют белоксинтезирующие системы и самостоятельный метаболизм

●​ облигатные внутриклеточные паразиты на генетическом уровне

Химический состав бактериофагов Белок – 50-60% ДНК 40 – 50%

Имеются также РНК – содержащие бактериофаги, «лизирующие только мужские клетки бактерий».

По признаку специфичности выделяют:

●​ 1. поливалентные фаги (лизируют культуры одного семейства или рода бактерий);

●​ 2. моновалентные (лизируют культуры только одного вида бактерий);

●​ 3. Типовые (способны вызывать лизис только определенных типов (вариантов) бактериальной культуры внутри вида бактерий)

Морфология бактериофагов.

Бактериофаги различаются по химической структуре, типу нуклеиновой кислоты, морфологии и характеру взаимодействия с бактериями. По размеру бактериальные вирусы в сотни и тысячи раз меньше микробных клеток.

Применение современных электронных микроскопов, а также усовершенствование методов приготовления препаратов для электронной микроскопии позволили более детально изучить тонкую структуру фагов. Оказалось, что она весьма разнообразна и у многих фагов более сложна,

чем структура вирусов растений и ряда вирусов человека и животных.

Рис.1 Морфологические типы фагов.

I. По форме частиц фаги делятся на шесть основных морфологических типов:

1) Палочковидные или нитевидные фаги;

Фаги первого морфологического типа - палочковидные или нитевидные - выявлены у кишечной, синегнойной, чудесной палочек и других бактерий. Средние размеры их: длина - от 7000 до 8500 А, ширина - от 50 до 80 А .

Эти фаги отличаются от всех остальных не только большой специфичностью, но и рядом других важных свойств.

2) Фаги, состоящие из одной головки, без отростка;

Фаги второго морфологического типа. Частица их состоит из одной головки гексагональной (шестигранной) формы на плоскости. Частицы очень мелкие, средний размер их 230-300 А в диаметре .

3) Фаги, состоящие из головки, на которой имеется несколько небольших выступов;

У фагов третьего морфологического типа форма и размеры головки такие же, как у фагов второго типа, но у их головок имеются обычно несколько очень коротких выступов. Возможно, эти выступы являются аналогами

отростков.

Фаги второго и третьего морфологических типов отличаются постоянством формы и размеров, независимо от того, против каких микроорганизмов они активны. Эти фаги относятся к мелким формам.

4)Фаги, состоящие из головки и весьма короткого отростка;

Фаги четвертого морфологического типа. Частица состоит из головки, размеры которой варьируют от 400 до 640 А в диаметре, и очень короткого отростка. Длина и ширина отростка от 70 до 200 А.

5)Фаги, имеющие головку и длинный отросток, чехол которого не может сокращаться;

Фаги пятого морфологического типа наиболее широко распространены. Головка у частиц гексагональной, формы различных размеров - от 500 до 4250 А в диаметре. Размеры отростка: длина - от 1700 до 5000 А, ширина -

от 70 до 120 А. Чехол отростка не способен сокращаться.

Размеры фагов колеблются от 20 до 800 нм (нитевидный тип).

Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2—4 раза больше диаметра головки. В головке содержится генетический материал — одноцепочечная или

двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окружённая белковой или липопротеиновой

оболочкой — капсидом, сохраняющим геном вне клетки. Нуклеиновая кислота и капсид вместе составляют нуклеокапсид.

Хвост, или отросток, представляет собой белковую трубку —

продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста имеется АТФаза, которая регенерирует энергию для инъекции генетического материала. Отросток имеет вид полой трубки, окружённой чехлом,

содержащим сократительные белки, подобные мышечным. На конце отростка у многих бактериофагов имеется базальная пластинка, от которой отходят тонкие длинные нити, способствующие прикреплению фага к

бактерии.

Химический состав фага

Фаги состоят из двух основных химических компонентов - белка, на

долю которого приходится 60%, и нуклеиновой кислоты - 40%. В природе большинство фагов содержит ДНК, но некоторые фаги имеют РНК. Фаги обладают строгой специфичностью и поражают лишь определенные виды или типы бактерий. Различаются моновалентные фаги, лизирующие культуры бактерий определенного вида; поливалентные фаги, способные вызывать лизис группы родственных видов микроорганизмов. На основании специфичности фаги широко используются для идентификации микроорганизмов при диагностике инфекционных болезней.

Фаги обладают антигенными свойствами: если их вводить в

организм человека или животного, минуя желудочно-кишечный тракт, то в них образуются антитела, обладающие высокой специфичностью и

нейтрализующие литическую активность фагов.

Основными компонентами фагов являются белки и нуклеиновые кислоты. Важно отметить, что фаги, как и другие вирусы, содержат только один тип нуклеиновой кислоты —