Вирусы известны давно В античных произведениях мы можем

Вирусы известны давно. В античных произведениях мы можем найти доказательства существования вирусов. В Илиаде – Гектор –рябой. В Месопотамии существовал закон об ответственности хозяев рябых собак (до 1 тыс д. н. э. ).

Вирусы В египетских иероглифах встречаются изображения, свидетельствующие о поражении полиомиелитом. Желтая лихорадка была известна в Африке еще до того, как туда попали европейцы

Вирусы В Голландии выводили новые сорта тюльпанов, пораженных вирусами. Первые манипуляции с вирусами.

Вирусы Природным резервуаром вируса оспы был бассейн реки Ганг в 5 тыс. д. н. э. Затем он распространился в Азии и Европе. При колонизации Центральной и Южной Америки очень большую роль сыграл этот вирус.

Вирусы Первая вакцинация Содержимое, полученное из гнойника больного оспой, вносили в царапину на руке (вариоляция). Широко распространено в Индии и Китае с 11 века. Позже было популярно в Малой Азии, где этот же эффект обнаружила Леди Мария Вортли Монтагю, жена английского посла в Османнской империи. Она привезла этот метод в Англию, где он широко распространился после удачной вариоляции детей королевской семьи. В 1790 -х Эдвард Дженнер заметил, что доярки не болеют оспой. Он показал, что инокуляция экстракта из язв коровьей оспы вызывает более слабые симптомы, но также эффективно защищает от болезни впоследствии. Так появился термин вакцинация (vacca– корова (латынь))

Вирусы Первое научное сообщение о самых маленьких патогенных агентах появилось в 1872 г. Дмитрий Ивановский обнаружил субстанцию, вызывающую болезнь табачной мозаики. Эта субстанция прошла через фильтр, используемый для удаления бактерий из лизатов и культуральных сред. Через 6 лет Мартинус Бейджеринк в Голландии сделал то же наблюдение и предположил, что это какой-то особенный патоген. В 1898 г Поль Фрош обнаружил, что вирус ящура так же проходит через фильтр. Также выяснилось, что этот новый патоген не может реплицировать сам по себе, т. е. если поместить экстракт из больного растения в чистую среду, то не будет наблюдаться производства новых инфекционных частиц до тех пор, пока он не попадет в листья здоровых растений. Этот патоген назвали вирусом (по латыни – яд).

Вирусы Размеры вирусов

Вирусы бактерий Первые вирусы бактерий были обнаружены в 1915 и 1917 гг. и названы бактериофагами, из-за их способности лизировать бактерии на поверхности агара. (phage – греч. поедать)

Вирусы человека Первый вирус человека был идентифицирован в 1901 г. как патоген, вызывающий желтую лихорадку. Был определен полный жизненный цикл и пути передачи этого вируса. Желтая лихорадка была широко распространена в тропических странах с 15 -го столетия. Очень высокая смертность (28% населения Нового Орлеана в 1853 г). Болезнь неконтагеозна и не было обнаружено инфекционного агента в больных людях. Карлос Хуан Финлай предположил, что вирус переносят кровососущие насекомые, например комары. Врач Хессе Лазер ценой своей жизни продемонстрировал, что это действительно так. Позже профильтрованную сыворотку крови больных людей инъецировали здоровым и те заболевали. Попытки прививать этот вирус закончились гибелью 3 человек из 19 привитых (заболело 8). Эффективно борются , контролируя комаров.

Вирусы человека Многие вирусы сложно идентифицировать. Например, вирус гриппа не могли выделить много лет. В середине 1700 -х годов в Италии эту болезнь назвали influenza, считая, что она возникает из-за влияния плохого воздуха и астрологических знаков. Болезнь человека возникла в результате одомашнивания крупного рогатого скота примерно 6000 лет назад. Примерно 100 лет назад произошла мировая пандемия гриппа. После первой мировой войны во время пандемии погибло 40 миллионов человек, больше чем погибло во время войны. Несмотря на многочисленные попытки выделить вирус, это не удавалось сделать до 1933 года. Обнаружили его только потому, что случайно нашли подходящее животное. Им оказались хорьки, редко используемые в лаборатории. Этих хорьков инфицировали жидкостью после полоскания горла больных гриппом.

Вирусы Что такое вирус? Инфекционный внутриклеточный паразит Геном – РНК или ДНК Вирусный геном реплицируется только внутри клетки, используя систему репликации хозяина и свои компоненты Инфекционные вирусные частицы, называемые вирионами, образуются de novo из вновь синтезированных компонентов внутри клетки хозяина Вирион является переносчиком вирусного генома в следующую клетку или организм, где его разрушение является началом следующего инфекционного цикла

Вирусы Геномы Классификация Балтимора

Всего существует 7 классов вирусных геномов. Их классификация основана на синтезе м. РНК и репликации генома. ds. DNA : Polyomaviridae, Adenoviridae, Herpesviridae, Poxviridae Polyomaviridae (5 kbp) Adenoviridae (36 -48 kbp) Линейная ДНК, короткие Кольцевой ДНК геном, <10 orf инвертированные повторы на концах Репликация и экспрессия генов осуществляется белок на 5’-концах ресурсами клетки Cвоя система репликации ДНК и Нет вирусной полимеразы ДНК-полимераза Временный контроль экспрессии ранних и поздних Праймирование с помощью генов смещения цепей Сплайсинг – основной механизм регуляции Временный контроль экспрессии 8 пре-м. РНК– множество белков Маленькие вирусные РНК – РНКполимераза III

Herpesviridae (120 -220 kbp) Линейная ДНК, один из самых больших геномов В геноме кодирована полная система репликации, включая вирусную ДНКполимеразу Каскад регуляции: различный сплайсинг в разных субсемействах Кодирует различные регуляторы транскрипции и посттрансляционных модификаций Активаторы транскрипции и другие белкирегуляторы упакованы в вирионе Множество м. РНК получается при использовании множества промоторов Poxviridae (130 -375 kbp) Большой ДНК-геном, концы сшиты Неизвестны ориджины Реплицирует в цитоплазме Система репликации ДНК кодирована в геноме Нет праймера, смещение цепей ДНК Все для синтеза м. РНК кодировано в геноме (РНК-полимераза, фермент для кепирования и система полиаденилирования Каскадная регуляция Многие вирусные ферменты упакованы в вирион

Кольцевой с пробелами ds. DNA: Hepadnaviridae (3, 4 kbp) ДНК-геном с пробелами; ники в (-) и (+) цепях Обратная транскриптаза связывает 5’-конец (-) цепи; РНК-полимераза связывает 5’-конец (+)-цепи Такой геном нуждается в собственном ферменте, чтобы достроить ДНК в ядре. Более длинная копия м. РНК синтезируется клеточной РНК-полимеразой II и вирусная обратная транскриптаза копирует ее в дц. ДНК Из 4 -х ОRF получается 7 белков при помощи сплайсинга

ss. DNA genome: Circoviridae, Parvoviridae Circoviridae (1, 7 - 2, 2 kbp) Кольцевой ss. DNA геном, antisense ambisense Очень сильно зависит от хозяина, репликация полностью клеточной системе 2 ORF, кодируют белки репликации и капсида Различный сплайсинг и трансляция приводит к образованию 2 -х форм белка репликации Parvoviridae (4 – 6 kbp) Геном линейный с 3’- и 5’-шпильками, может быть и (-) и (+)-цепью 3’-шпилька – праймер для синтеза ДНК NS 1 ковалентно связан с 5’-концом Очень сильно зависит от хозяина, репликация полностью клеточной системе 2 ORF, кодируют белки репликации и капсида Множественный сплайсинг пре-м. РНК

ds. RNA : Reoviridae 19 -32 kbp в 11 сегментах Сегментированный геном Вирусная РНК-полимераза и другие ферменты нужные для синтеза м. РНК упакованы в вирусной частице Отдельные моноцистронные м. РНК кодированы в каждом сегменте м. РНК кепированы, полиаденилированы и покидают частицу для трансляции Матрицы хранятся внутри частицы м. РНК включаются в собирающуюся частицу Вновь собранные частицы содержат РНК-полимеразу, которая синтезирует (-)-цепь для ds. RNA-генома

ss. RNA: Coronaviridae, Flaviviridae, Picornaviridae, Togaviridae Геном – одна молекула (+)-цепи РНК У пикорнавирусов VPg белок ковалентно связан с 5’-концом и является праймером для синтеза РНК У флавивирусов нет поли. А на 3’-конце Вирусная РНК-полимераза, реплицирующая геном и синтезирующая м. РНК, закодирована в геноме Кепирующий фермент тоже кодирован в геноме вируса Геном в виде м. РНК сразу после инфекции транслируется Геном копируется в (-)-цепь, из которой больше м. РНК и геномов Инициация трансляции на IRES Полипротеин, который нарезается протеазами на индивидуальные белки

Ss(+)RNA with DNA intermediate: Retroviridae (7 - 10 kbp) Вирион содержит 2 копии (+)-цепи РНК-генома, каждая связана с т. РНК-праймером Вирион содержит обратную транскриптазу РНК-геном не является м. РНК до инфекции, несмотря на то что это (+)-цепь, кеппирована и полиаденилирована Геном – матрица для обратной транскрипции в дц. ДНК, которая интегрируется в клеточный геном Хозяйская РНК-полимераза II транскрибирует ДНК в геномную РНК Сплайсинг, транспорт м. РНК, регуляция трансляции и посттрансляционная регуляция

ss(-)RNA: Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Rhabdoviridae Сегментированные геномы: Orthomyxoviridae (10 -15 kbp в 6 -8 РНК) Несегментированные геномы: Paramyxoviridae (15 -16 kbp), Rhabdoviridae (13 -16 kbp) Геном – сегментированная или несегментированная (-)-РНК Клетки не могут транслировать или копировать (-)-цепь, есть РНК-зависимая РНК-полимераза в вирусной частице Кепированная, полиаденилированная м. РНК синтезируется вирусной полимеразой Кеп отрезается у клеточных пре-м. РНК Ambisense (-) цепь РНК Arenaviridae (11 kbp в 2 РНК) Bunyaviridae (12 -23 kbp в 3 РНК) Aрена- и буньявирусы сегментированы и биполярны (частично (-), частично (+) цепь). Клетки не могут копировать или транслировать (-)-цепь РНК-зависимая РНК-полимераза содержится в вирусной частице Праймер для синтеза м. РНК происходит из клеточных цитоплазматических РНК

Adenoviruses – инфекция асимптоматична, респираторные заболевания, конъюктивиты и гастроэнтериты. Hepadnaviruses – узкая видоспецифичность, любят печень. Гепатит В. Herpesviruses – 120 вирусов. Латентная инфекция с эпизодическими обострениями. (цитомегаловирусы, вирус Эппштейна-Барра и герпеса) Orthomyxoviruses – вирусы гриппа. Parvoviruses – самые маленькие из ДНК вирусов животных. Латентная стадия – геном встраивается в геном клетки-хозяина. Активация при инфекции вирусом-помощником. Picornaviruses – полиомиелит, риновирусы, энцефаломиокардит, гепатит А, вирус ящура. Polyomaviruses – SV 40. Опухолегенные вирусы. Poxviruses – вирусы оспы. Reoviruses – ротавирус. Retrovirus – вирусы, вызывающие лейкемию, ВИЧ. Rhabdoviruses – вирус везикулярного стоматита. Togaviruses – энцефалиты, артриты, краснуха.

Вирусы РНК-вирусы

Вирусы ДНК-вирусы

Вирусы Структура вирусов

Вирусы Структура вирусов Основная функция вириона – защита вирусного генома. Геном может быть поврежден за счет разрыва нукл. кислоты или мутации во время перемещения вне клетки. Химические вещества или какие-то физические воздействия такие как протеазы или нуклеазы, экстремальный р. Н или температура, радиация. Геном обычно спрятан внутри прочной оболочки, образованной за счет сильных взаимодействий между вирусными белками оболочки. Эти белки образуют стабильный капсид.

Вирусы Структура вирусов Некоторые вирусы также имеют еще и дополнительную оболочку, полученную из клеточной мембраны. Эта дополнительная оболочка представляет собой липидный бислой, который пронизан вирусными гликопротеинами.

Вирусы Спиральная Структура вирусов Икосаэдрическая Сложная

Вирусы Структура вирусов Протомеры – структурные единицы – связываются один с другим одинаковыми связями. Закручиваются по спирали. Дополнительные контакты между слоями. Длина генома определяет длину спирали. Может быть жесткой (без оболочки) или подвижной (с оболочкой).

Вирусы Структура вирусов

Вирусы Структура вирусов

Вирусы Структура вирусов Аденовирус содержит спецструктуры для прикрепления к клетке Бактериофаг Т 4 – для прикрепления и проникновения в клетку 2 белковые оболочки 3 белковые оболочки

Вирусы Структура вирусов Геном + капсид (= нуклеокапсид) окружен липид-содержащей мембраной Белки: вирусные белки Белки оболочки: интегрированные (гликопротеины spike) и периферийные (матриксные) мембранные белки. Липиды: зависит от хозяина, из которого получена мембрана.

Вирусы Проникновение вируса в клетку Вирус должен попасть в правильную клетку Тропизм – специфичность к определенному типу клеток Тканевой тропизм Видовой тропизм Связывание изначально электростатическое, гидрофобное Низкая аффинность, но высокая авидность, т. е. сила связывания небольшая, но так контакт осуществляется за счет множественного взаимодействия, он очень плотный

Вирусы Проникновение вируса в клетку Первичное взаимодействие – электростатическое и обратимое. Бактериофаг связывается с липополисахаридами (ЛПС) бактерий. ЛПС являются неспецифическим рецептором. Связывание упрочняется в процессе пока все 6 лап не свяжутся. Связывание 3 лапок необходимо для начала инфекции. Вирус может ползать по поверхности клетки и искать наиболее удобное место для проникновения.

Вирусы Проникновение вируса в клетку Происходит изменение конформации из гексагона получается звездоподобная структура. ДНК как бы впрыскивается внутрь клетки. Лизоцим делает пору, в которую проникает ДНК.

Вирусы Проникновение вируса в клетку Бактериофаг лямбда содержит только один хвостик. J-белок, который специфически связывается с lam. B, который является транспортером мальтозы. Пример специфического рецептора. Вирус инфицирует только сытые клетки. Проникновение внутрь клетки требует участия другого клеточного белка pts, который является частью мальтозного транспортера. Пример ко-рецептора.

Вирусы Проникновение вируса в клетку Связывание происходит за счет взаимодействия с рецептором на клеточной поверхности.

Вирусы Проникновение вируса в клетку Вирусы могут проникать в клетку напрямую или через эндосому

Вирусы Проникновение вируса в клетку Вирусная частица попадает В клатриновую впадину, после чего образуется эндосома. Semliki like virus

Вирусы Проникновение вируса в клетку В эндосоме происходит понижение р. Н

Вирусы Проникновение вируса в клетку Вирус гриппа Сиаловая кислота – рецептор вируса гриппа Специфичность взаимодействия птичьего и человеческого вируса Птичий грипп – α(2, 3), а человека -- α(5, 6)

Вирусы Проникновение вируса в клетку Вирус гриппа Структура геммаглютинина вируса гриппа

Вирусы Проникновение вируса в клетку Конформационные изменения геммаглютинина при протеолизе и изменении р. Н

Вирусы Проникновение вируса в клетку Проникновение вируса гриппа зависит от активности его собственного белка М 2, который является ионным каналом Н + и действие амантадина основано именно на этом свойстве.

Вирусы Проникновение вируса в клетку Пептиды слияния

Вирусы Проникновение вируса в клетку Пептиды слияния

Вирусы Проникновение вируса в клетку Первичное связывание с рецептором приводит к конформационным изменениям HIV необходим рецептор(СD 4) и корецептор(CCR 5 или CXCR 4)

Вирусы Проникновение вируса в клетку Ретровирусы HIV Проникновение не зависит от р. Н. Происходит без образования эндосомы

Вирусы Проникновение вируса в клетку Полиовирус, риновирус (пикорнавирусы) Связывается со специфическими молекулами на поверхности клетки Связывание происходит в специальных каньонах на поверхности вируса

Вирусы Проникновение вируса в клетку Полиовирус, риновирус (пикорнавирусы) Нет зависимости от р. Н, но проникать может как напрямую, так и через эндосому После связывания с рецептором образуется А-частица, в ней отсутствует внутренний белок VP 4 и гиброфобный N-конец VP 1 становится поверхностным

Вирусы Проникновение вируса в клетку Полиовирус, риновирус (пикорнавирусы) N-конец VP 1 выходит на поверхность и проникает в мембрану клетки и образует пору, через которую геном выходит в цитозоль

Вирусы Проникновение вируса в клетку Аденовирусы

Вирусы Проникновение вируса в клетку Аденовирусы Транспорт за счет моторных белков, например динеин

Вирусы Проникновение вируса в клетку Реовирус

Вирусы Проникновение вируса в клетку Herpesvirus