Джерела формуванняя і поповнення генофонду вірусних популяцій

Джерела	Діють в популяціях	Забезпечують в них
Внутрішні 1. Мутації 2. Рекомбінації	Всіх вірусів РНК-вірусів з сегментованими геномами та ДНК-вірусів з дволанцюговими геномами	появу генів з новими функціями перерозподіл генетичного матеріалу та утворення популяцій, поєднуючих властивості вихідних (батьківських) форм
Зовнішні 1. Включення в геном генетичного матеріалу клітини-хозяїна 2. Потік генів	ДНК- і РНК-вмісних онкогенних вірусів і, можливо, інших (за умов інтеграції вірусних геномів в геном хозяїна) Всіх вірусів	Збагачення генофонду популяції за рахунок появи нових геномів, що містять новий матеріал Збагачення генофонду за рахунок надходження генів з інших вірусних популяцій

4. Мутації, які мають фенотипові прояви (наприклад, зміни розмірів бляшок, термостабільність).

В природних умовах точкові мутації генів гемаглютиніну і нейромінідази обумовлюють антигенний дрейф вірусів грипу (зміни структури поверхневих антигенів) в динаміці епідемічного процесу.

Найкраще вивчені умовно-летальні мутанти; у яких один з вірусних білків втрачає здатність функціюнувати або синтезується лише за визначених умов. Прикладом мутантів з дефектом індивідуального гена є холодові мутанти. Вони не здатні репродукуватися в інтервалі температур 37-41⁰С. Їх широко використовують для виготовлення вакцин або активної імунізації.

Мутації, які збільшують інфекційний спектр, обумовлюють здатність репродукуватися в клітинах, що є нечутливими до “диких” штамів вірусу.

Мутації, що обумовлюють стійкість до антивірусних прапаратів є, характерними для РНК- та ДНК-вмісних вірусів.

Термостабільні мутанти здатні реплікуватися при 41⁰С і виключно вірулентні.

Бляшкоутворюючі мутанти характеризуються зміною розмірів бляшок (зон лізісу) в моношарі клітинної культури або на бактеріальному газоні.

Мутації, що обумовлюють дефіцит ферменту, викликають повну втрату ферменту або модифікацію його структури, Мутації можуть бути летальними або умовно летальними в залежності від ступеня модифікації фермента та його ролі в репродуктивному циклі вірусу.

Генетичні взаємодії між вірусами можуть носити кооперативний і інтерферуючий характер.

Кооперативні взаємодії.

Рекомбінації та перерозподіл генів між фрагментованими геномами призводить до перерозподілу генетичного матеріалу в популяціях. Вони відмічені по всіх групах ДНК-вмісних вірусів, у всіх РНК-вмісних вірусів з сегментованим геномом та у деяких РНК-вмісних вірусів з несегментованим геномом (поліовірус, вірус ящуру).

Рівень рекомбінації дволанцюгових ДНК-вмісних вірусів є пропорційним розміру геномів.

У РНК-вмісних вірусів при копіюванні “+” ланцюга в “-” ланцюг полімераза може “перескочити” з одного ланцюга на інший, створюючи гібрідну матрицю РНК Подібний механізм обумовлює появу генетичної мінливості у ВІЛ. Геном ВІЛ утворено двома ланцюгами “+” РНК, при транскрипції ДНК з РНК зворотна транскриптаза може “перескакувати” з одного ланцюга на інший. Якщо обидва ланцюга ідентичні, то подібне явище не призводить до наслідків, але при наявності двох вірусів-мутантів можлива поява рекомбінантів з іншими геномами. Високий рівень перерозподілу фрагментованими геномами спостерігається як у одно-, так и у дволанцюгових РНК-вірусів. Обмін фрагментами геномів у штамів вірусів грипу обумовлює появу нових типів поверхневих гемаглютининів і нейромінідаз у вірусів грипу (антигенний шифт).

Функціональна взаємодія двох дефектних вірусів, за умов, коли кожен з них не може розмножуватись разом, забезпечує можливість їх сумісної реплікації і горизонтальної передачі.

Слідуючу форму генетичних взаємодій складають фенотипичне змішування та фенотипічне маскування (псевдотипування). Фенотипичне змішування спостерігається при одночасовому зараженні клітини схожими за типом вірусами. В цьому випадку утворюються віріони з гібридними капсидами, які кодуються геномами двох вірусів (наприклад, поліо- та Коксакі-вірусів).

При фенотипичному маскуванні процес може развиватися і в зворотному напрямку при коінфікуванні вірусами ідентичного псевдотипу. Якщо віріони мають геном ІІ типа і заключені в капсид І типу, то дочірні популяції будуть включати капсид і геном ІІ типу, так як утворення всіх їх структурних компонентів кодує геном ІІ типу.

Интерференцією вірусів позначають стан нечутливості клітини, яка уже інфікована вірусом, до повторного зараження.

При гетерологічній інтерференції інфікування одним вірусом повністю блокує можливість реплікації іншого віруса в межах однієї клітини. Механізми гетерологічної інтерференції повязані з блокуванням або руйнуванням специфічних клітинних рецепторів, або з придушенням трансляції будь-якої гетерологічної іРНК в інфікованій клітині.

При гомологічній інтерференції реплікація віруса з дефектним геномом можлива при сумісному зараженні з нормальним вірусом; в подібних взаємодіях останній визначається як вірус-помічник. Однак дефектний вірус може вмішуватися в його реплікативний цикл і утворювати дефектні інтерферуючі (ДІ) вірусні частки. ДІ-частки мають лише частину геному повного віруса, і не дивлячись на те, що у ДІ-вірусів експресуються деякі гени - їх основною властивостю є здатність до інтерференції з гомологічним вірусом.

Циркулювання ДІ-часток і коінфекція з “нормальним” вірусом викликає явище вялотекучої, тривалої формии захворювання.

Взаємодія між вірусом, первинно заразившим клітину, і вірусом, вторинно прониклим до неї може реалізуватися двома шляхами:

1. Інфікована клітина може бути нечутливою до повторного зараження (первинне зараження може індукувати синтез інтерферонів,які інгибують реплікацію другого вірусу; у зараженій клітині може блокуватися синтез білків, які служать рецепторами для інших вірусів; можливе блокування трансляції іРНК другого віруса, обумовлене змінами 5-кінців іРНК; при репродукуванні первинного вірусу в зараженій клітині можуть формуватися дефекти регуляції експресії клітинних генів, які є необхідними для ранніх етапів реплікації другого віруса.

2. Репродукція віруса може зробити резистентну клітину чуттєвою до повторного зараження вірусом, що обумовлене здатністю першого віруса посилювати трансляцію іРНК другого віруса.

Різноманітність вірусів багато в чому обумовлена змінами структури геномів; біологічну ефективність подібної мінливості визначають ряд факторів: зміни не повинні діяти на здатність вірусів репродукуватися в клітинах; вірус-мутант повинен мати перевагу перед “нормальним” вірусом. Найбільш перспективні мутації, що відводять вірус від захисних систем організма-хозяїна.