Репликативный цикл вирусов

Рассматриваемые ниже этапы репродукции происходят при литическом взаимодействии вируса с клеткой. Процесс репродукции вирусов может быть условно разделен на 2 фазы.

Первая фаза охватывает события, которые ведут к адсорбции и проникновению вируса в клетку, и она включает в себя три этапа:

Адсорбция вируса на клетках.

Проникновение в клетку и раздевание вируса.

Во второй фазе происходит экспрессия вирусного генома:

Синтез вирусных частиц (транскрипция, трансляция информационной РНК, репликация генома);

Сборка вирусных частиц;

Выход вируса из клетки – заключительная стадия репродукции.

Рассмотрим характеристику закономерностей стадий каждой фазы.

1.Адсорбция на клетке обеспечивается электростатическим взаимодействием строго специфических прикрепительных белков вируса со специфическими поверхностными (обычно гликопротеиновыми) рецепторами клеточных мембран. Рецепторы для орто- и парамиксовирусов – ганглиозиды (сиалосодержащие гликолипиды. На процесс адсорбции существенное влияние оказывает тканевая специфичность (например, полиовирус адсорбируется только на клетках человека и приматов).

Обычно животная клетка содержит около 500 000 рецепторов, её заражение носит множественный характер, т.е. на клетке могут адсорбироваться множество вирионов. Специфические рецепторы обеспечивают внутриклеточный транспорт и доставку вируса в определенные участки клетки (цитоплазма, ядро), где произойдет инициация инфекционного процесса.

Адсорбция может быть обратимой в случае образования единичных связей вирусных частиц с рецепторами клетки и не обратимой, если произойдет стабильное прикрепление.

2.Проникновение в клетку Проникновение в клетку может происходить двумя путями - путем виропексиса или путем слияния вирусной и клеточной мембран.

Виропексис (пиноцитоз) происходит путем инвагинации участка плазматической мембраны, покрытые рецепторами снаружи, на которых адсорбируется вирус. Затем происходит образование вакуоли вокруг вируса в цитоплазме клетки. Вакуоли сливаются с вакуолью цитоплазмы, а затем сливаются с лизосомами, где и происходит их распад на аминокислоты. Рецепторный эндоцитоз – наиболее частый способ проникновения вируса в клетку. Он характерен для аденовирусов, вирусов гриппа и др.

Проникшие вирусы в составе вакуоли проходят рад этапов до момента проявления инфекционного процесса. Большое значение имеет состояние рН.

Слияние вирусных и клеточных мембран. Слияние обусловлено наличием соответствующих вирусных гликопротеинов (например, у парамиксо- и ретровирусов). В этом случае вирусная оболочка сливается с плазматической мембраной клетки хозяина, в результате чего внутренние структуры вириона оказываются в цитоплазме зараженной клетки, а при слиянии с ядерной мембраной – в клеточном ядре, вирусные оболочки оказываются на поверхности клеток. Такой тип слияния характерен для вирусов герпеса, онковирусов, медленных вирусов (персистирующих инфекций).

3. «Раздевание» вируса – удаление вирусных защитных оболочек для дальнейшей экспрессии генома – депротеинизация. Конечный продукт раздевания – или нуклеокапсид или нуклеиновая кислота, связанная с внутренним вирусным белком. Транспорт и раздевание - процессы взаимосвязанные. Если вирус не хочет раздеваться или клетка не может его раздеть, он транспортируется в лизосому и раздевается лизосомальными ферментами.

Раздевание вириона начинается сразу же после его прикрепления к клеточным рецепторам и продолжается в эндоцитарной вакуоли и её слиянии с лизосомами при участии протеолитических ферментов.

После депротеинизации вирус невозможно выделить из культуры клеток, этот этап репродукции известен как теневая фаза, или фаза э клипса.

4. Синтез вирусных частиц включает образование посредством трансляции нуклеиновых кислот вирусспецифических белков. Последние синтезируются в цитоплазме, а место сборки генома вирусов может быть различным.

Обычно первыми образуются продукты, регулирующие репродукцию, - ферменты и регуляторные белки (некоторые из них могу первоначально входить в состав вирионов). Позднее синтезируются белки, обеспечивающие сборку дочерних популяций; их синтез включает несколько этапов, специфичных для различных групп вирусов.

Транскрипция - это переписывание ДНК на РНК по законам генетического кода с помощью РНК-полимеразы на спаренные комплементарно основания (аденин - тимин, урацил - аденин; гуанин - цитазин, цитазин - гуанин). Такая связь возможна в присутствии ДНК матрицы. Продукт транскрипции – образование информационной РНК – РНК-посредника. Этот этап – основание центральной догмы биологии ДНК: ДНК- транскрипция - иРНК -трансляция - белок.

Различия касаются только происхождения фермента ДНК-зависимой РНК-полимеразы, необходимой для данного процесса.

ДНК-содержащие вирусы, репродуцирующиеся в ядре, используют для транскрипции клеточную РНК-полимеразу. Причем герпесвирусы используют РНК-полимеразу II, а аденовирусы – РНК-полимеразу III. Вирус оспы, репродуцирующийся в цитоплазме, имеет свою РНК-полимеразу, которая является структурным вирусным белком.

У РНК-содержащих вирусов транскрипция их генома осуществляется несколькими путями.

1. У вирусов с положительным геномом (плюс-нитевые), к которым относятся пикарно- (вирус полиомиелита, Коксаки, гепатит А), тогавирусы (краснуха, омская геморрагическая лихорадка), функцию иРНК выполняет сам геном, который транслирует содержащую в ней информацию на рибосомы клетки хозяина.

2. Вирусы с негативны геномом (минус-нитевые), к которым относятся орто (вирус гриппа)-, парамиксовирусы (вирус парагриппа, паратита, кори)-, рабдовирусы (вирус бешенства) имеют в своем составе вирусспецифическую РНК-полимеразу или транскриптазу. Они синтезируют иРНК на матрице геномной РНК.

3. Особняком стоит группа РНК-содержащих ретровирусов, в составе которых имеется обратная транскриптаза, или ревертаза. Уникальность этого фермента состоит в его способности переписывать информацию с РНК на ДНК. Этот процесс называется обратной транскрипцией.

Трансляцией называется процесс перевода генетической информации, содержащейся в иРНК, на специфическую последовательность аминокислот в белках.