Введение в вирусологию План: Общий план строения вириона Происхождение и эволюция вирусов Классификация и представление о простых и оболочечных вирусах Взаимодействие вируса с клеткой: стадии и исходы на уровне клетки и организма
Терминология o o Белковая субъединица — единая, уложенная определенным образом полипептидная цепь. Структурная единица (структурный элемент) — белковый ансамбль более высокого порядка, образованный несколькими химически связанными идентичными или неидентичными субъединицами. o Морфологическая единица — группа выступов (кластер) на поверхности капсида, видимая в электронном микроскопе. Часто наблюдаются кластеры, состоящие из пяти (пентамер) и шести (гексамер) выступов. Это явление получило название пентамерно-гексамерной кластеризации. Если морфологическая единица соответствует химически значимому образованию (сохраняет свою организацию в условиях мягкой дезинтеграции), то применяют термин капсомер. o Капсид — внешний белковый чехол или футляр, образующий замкнутую сферу вокруг геномной нуклеиновой кислоты. o Кор (core) — внутренняя белковая оболочка, непосредственно примыкающая к нуклеиновой кислоте. o Нуклеокапсид — комплекс белка с нуклеиновой кислотой, представляющий собой упакованную форму генома. Суперкапсид или пеплос — оболочка вириона, образованная липидной мембраной клеточного происхождения и вирусными белками. o o Матрикс — белковый компонент, локализованный между суперкапсидом и капсидом. o Пепломеры и шипы — поверхностные выступы суперкапсида.
Строение гипотетического вириона
Примеры структур икосаэдрических вирионов*. o А. Вирус, не имеющий липидной оболочки (например, пикорнавирус). o B. Оболочечный вирус (например, герпесвирус). Цифрами обозначены: o 1 капсид, 2 геномная нуклеиновая кислота, 3 капсомер, 4 нуклеокапсид, 5 вирион, 6 липидная оболочка, 7 мембранные белки оболочки. o o o
Структура вириона неикосаэдрического оболочечного вируса на примере ВИЧ. o o o o o (1) РНК-геном вируса, (2) нуклеокапсид, (3) капсид, (4) белковый матрикс, подстилающий (5) липидную мембрану, (6) gp 120 — гликопротеин, с помощью которого происходит связывание вируса с клеточной мембраной, (7) gp 41 —гликопротеин. Цифрами 8— 11 обозначены белки, входящие в состав вириона и необходимые вирусу на ранних стадиях инфекции: (8) — интеграза, (9) — обратная транскриптаза, (10) — Vif, Vpr, Nef и p 7, (11) — протеаза.
Классификация вирусов o Основу классификации составляют 4 основных характеристики вируса: n n Природа нуклеиновой кислоты Тип симметрии капсида Наличие или отсутствие липидной оболочки Размеры вириона o Классификация, построенная на основе иерархической системы Линнея: o Царство Vira Порядок (-virales) Picornavirales Cемейство (- viridae) Picornaviridae Подсемейство (- virinae) Род Enterovirus Виды Poliovirus (вирус полиемилита) o o o
Классификация вирусов o o В 1971 г. Дэвид Балтимор предложил классификацию вирусов в зависимости от типа нуклеиновой кислоты и способа производства м. РНК (вирусы должны генерировать м. РНК для производства белков и размножения, но различные семейства для достижения этой цели используют разные механизмы). Варианты геномов: ДНК или РНК; одно- или двухцепочечная; + или – полярность; линейная/циркулярная, сегментированная
Классификация вирусов по Балтимору o o o o I: дц. ДНК-вирусы II: оц. ДНК-вирусы III: дц. РНК-вирусы IV: (+)оц. РНК-вирусы V: (-)оц. РНК-вирусы VI: оц. РНК-ОТ-вирусы VII: дц. ДНК-ОТ-вирусы
o o o o стратегия геномов, впервые сформулированная Reanney и Baltimore (1974), нашла дальнейшее развитие в работах В. И. Агола (1978), А. Д. Альтштейна и Н. В. Каверина (1980). А. Д. Альтштейн и Н. В. Каверин (1980) выделяют 6 стратегий реализации генетической информации. 1. (±) ДНК --> РНК --> белок (вирусы с двунитевой ДНК). 2. ( + ) ДНК --> (±) ДНК -->РНК --> белок (вирусы с однонитевой ДНК). 3. ( + ) РНК --> ДНК --> (+) РНК --> белок (ретровирусы). 4. ( + ) РНК --> (—) РНК --> (+) РНК --> белок (пикорнавирусы). 5. (—) РНК--> (+) РНК --> белок (вирусы с негативным геномом). 6. (±) РНК --> (+) РНК --> белок (реовирусы),
I: дц. ДНК-вирусы o покрытые оболочкой: Herpesviridae • Poxviridae o без облочки: Adenoviridae • Papovaviridae • Papillomaviridae • Polyomaviridae o без группы: Ascoviridae • Asfarviridae • Baculoviridae • Coccolithoviridae • Corticoviridae • Fuselloviridae • Guttaviridae • Iridoviridae • Lipothrixviridae • Nimaviridae • Phycodnaviridae • Plasmaviridae • Rudiviridae • Tectiviridae
II: оц. ДНК-вирусы o без оболочки: Parvoviridae o без группы: Circoviridae • Geminiviridae • Inoviridae • Microviridae • Nanoviridae
III: дц. РНК-вирусы o Birnaviridae • Chrysoviridae • Cystoviridae • Hypoviridae • Partitiviridae • Reoviridae (Rotavirus) • Totiviridae
IV: (+)оц. РНК-вирусы o Nidovirales: Arteriviridae • Coronaviridae • Roniviridae Astroviridae • Barnaviridae • Bromoviridae • Caliciviridae • Closteroviridae • Comoviridae • Dicistroviridae • Flaviviridae • Flexiviridae • Leviviridae • Luteoviridae • Marnaviridae • Narnaviridae • Nodaviridae • Picornaviridae (Enterovirus, Rhinovirus) • Potyviridae • Sequiviridae • Tetraviridae • Togaviridae • Tombusviridae • Tymoviridae
o Вирусы имеют генетические связи с представителями флоры и фауны Земли. Согласно последним исследованиям, геном человека более чем на 32 % состоит из информации, кодируемой вирус-подобными элементами и транспозонами. С помощью вирусов может происходить так называемый горизонтальный перенос генов (ксенология), то есть передача генетической информации не от непосредственных родителей к своему потомству, а между двумя неродственными (или даже относящимися к разным видам) особями.
o Так, в геноме высших приматов существует ген, кодирующий белок синцитин, который, как считается, был привнесён ретровирусом. Иногда вирусы образуют с животными симбиоз. Так, например, яд некоторых паразитических ос содержит структуры, называемые поли-ДНКвирусами (Polydnavirus, PDV), имеющие вирусное происхождение.
Общая схема репродукции вирусов.
Везикула с оболочкой Эндосома Трансляция Ядро Эндоплазматический ретикулум Отпочковывание Синтез белков оболочки Аппарат Гольджи 19
РЕПЛИКАЦИЯ ВИРУСНОГО ГЕНОМА o Заключается в синтезе на матрице исходной геномной нуклеиновой кислоты вируса множества копий – будущих вирусных геномов. Процесс начинается после накопления неструктурных ранних белков, необходимых для обслуживания репликации. При репликации вирусный геном всегда считывается полностью и образующиеся копии идентичны матричному геному.
ОСОБЕННОСТИ РЕПЛИКАЦИИ У РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ВИРУСОВ o o Репликация у двунитевых ДНК-геномов осуществляется с помощью клеточной ДНК-зависимой ДНК-полимеразы (репликазы) по полуконсервативному типу Однонитевые +РНК геномы реплицируются с помощью вирусиндуцированной РНК-полимеразы. На исходной нити +РНК синтезируются комплементарная минус-нить, образуется промежуточный репликативный комплекс, состоящий из двух нитей. На отделяющуюся -РНК формируются +РНК, идентичные исходной геномной +РНК, происходит накопление многих копий генома. Однонитевые –РНК геномы реплицируются с помощью входящей в состав вириона РНК-зависимой РНК-полимеразы по тому же принципу, что и +РНК вирусы т. е через промежуточный реплекативный комплекс. У ретровирусов для осуществления репликации геномной РНК необходимо прохождение тех же стадий, что и при транскрипции с обязательной интеграцией ДНК-провируса в хромосому клетки.
Начальный период включает стадии адсорбции вируса на клетке, проникновения в клетку, дезинтеграции (депротеинизации) или "раздевания" вируса. Вирусная нуклеиновая кислота была доставлена в соответствующие клеточные структуры и под действием лизосомальных ферментов клетки освобождается от защитных белковых оболочек. В итоге формируется уникальная биологическая структура: инфицированная клетка содержит 2 генома (собственный и вирусный) и 1 синтетический аппарат (клеточный)
o после этого начинается вторая группа процессов репродукции вируса, включающая средний и заключительный периоды, во время которых происходят репрессия клеточного и экспрессия вирусного генома. Репрессию клеточного генома обеспечивают низкомолекулярные регуляторные белки типа гистонов, синтезируемые в любой клетке. При вирусной инфекции этот процесс усиливается, теперь клетка представляет собой структуру, в которой генетический аппарат представлен вирусным геномом, а синтетический аппарат — синтетическими системами клетки.
Скачать презентацию Введение в вирусологию План Общий план строения вириона
введение в вирусологию(1)1.ppt