Химический состав вирусов углеводы

Обновлено: 19.04.2024

Вирусы (Vira) – микроорганизмы, имеющие ультрамикроскопические размеры (нм), неимеющие клеточного строения и состоящие из нуклеиновой кислоты, упакованной в белковую оболочку – капсид (некоторые могут иметь внешнюю оболочку – суперкапсид). Вирусы не имеют собственных метаболических систем. Неспособны к росту и бинарному делению. Абсолютные внутриклеточные паразиты. Внеклеточная форма существования называется вирионом. Могут иметь палочковидную, цилиндрическую, нитевидную, сферическую, кубовидную форму и величину: самые мелкие вирусы близки к размерам крупных белковых молекул, самые крупные — мельчайшим бактериям

Нуклеиновая кислота вируса может быть двунитчатой и однонитчатой, непрерывной и фрагментированной, линейной и кольцевой. По типу нуклеиновой кислоты вирусы подразделяются на РНКовые (ортомиксовирусы, парамиксовирусы, рабдовирусы, пикорнавирусы, ретровирусы) и ДНКовые (поксвирусы, герпесвирусы, аденовирусы, паповавирусы).

Суперкапсид – особая оболочка поверх капсида, организованная двойным слоем липидов и специфичными вирусными белками, наиболее часто образующими выросты-шипы, пронизывающие липидный бислой. Образование суперкапсида происходит на поздних этапах репродуктивного цикла, обычно при отпочковывании дочерних популяций.

Липиды идентичны липидам оболочки клеток хозяина, а углеводы входят в состав вирусных гемагглютининов (антигены). Основная ф-ия липидов – стабилизация структур вирусов. Деградация или утеря липидов приводит к потере инфекционных свойств.

Гликопротеиды входят в состав поверхностных структур суперкапсида.

Поверхностные белки – важный компонент облегчающий проникновение вирусов в чувствительные клетки. Их характерное свойство – способность связываться с рецепторами на поверхности эритроцитов и агглютинировать их. Способность к гемагглютинации широко используют для определения количества вирусов.

Вирионы имеют единую схему организации. В центре вириона располагается нуклеиновая кислота вируса (какая-либо одна — или ДНК, или РНК).

По своему составу вирусные нуклеиновые кислоты не отличаются от нуклеиновых кислот прокариотов и эукариотов, а вот их строение может быть различным. Это могут быть одно- или двунитевые, линейные или кольцевые, цельные или фрагментированные молекулы или ДНК, или РНК.

Тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и ее строение —

важнейший таксономический признак вирионов.

Вирусная нуклеиновая кислота покрыта белковой оболочкой, которую называют капсидной.

Капсидная оболочка состоит из отдельных субъединиц — капсомеров, их количество может быть различным. Белки капсидной оболочки обычно простые и способны к самосборке. Пространственная организация белков капсидной оболочки, их взаиморасположение определяют тип симметрии нуклеокапсида:

Тип симметрии нуклеокапсида — еще один важный таксономический критерий, позволяющий дифференцировать вирусы. Простейшие вирусы представляют собой нуклеокапсид. Наличие или отсутствие в строении вириона суперкапсидной оболочки (поверх капсидной) — еще один из важнейших таксономических признаков вирусов.

Суперкапсид — это сложноорганизованная структура, включающая белковый, углеводный и липидный компоненты, наличие липидов делает вирусы, имеющие суперкапсидную оболочку, чувствительными к эфиру.

Белки суперкапсидной оболочки — это сложные белки. В состав суперкапсидной оболочки могут входить элементы клетки хозяина.

1.Функция вирусных нуклеиновых кислот независимо от их типа состоит в хранении и передаче генетической информации. Вирусные ДНК могут быть линейными (как у эукариотов) или кольцевыми (как у прокариотов), однако в отличие от ДНК тех и других она может быть представлена однонитевой молекулой. Вирусные РНК имеют разную организацию (линейные, кольцевые, фрагментированные, однонитевые и двунитевые), они могут быть представлены плюс- или минус-нитями. Плюс-нити функционально тождественны и-РНК, т. е. способны транслировать закодированную в них генетическую информацию на рибосомы клетки хозяина.

Минус-нити не могут функционировать как и-РНК, и для трансляции содержащейся в них генетической информации необходим синтез комплементарной плюс-нити. РНК плюс-нитевых вирусов, в отличие от РНК минус-нитевых, имеют специфические образования, необходимые для узнавания рибосомами. У двунитевых как ДНК-, так и РНК-содержащих вирусов информация обычно записана только в одной цепи, чем достигается экономия генетического материала.

2. Вирусные белки по локализации в вирионе делятся:

• белки суперкапсидной оболочки;

Белки капсидной оболочки у нуклеокапсидных вирусов выполняют защитную функцию — защищают вирусную нуклеиновую кислоту от неблагоприятных воздействий — и рецепторную (якорную) функцию, обеспечивая адсорбцию вирусов на клетках хозяина и проникновение в них.

Белки суперкапсидной оболочки, как и белки капсидной оболочки, выполняют защитную и рецепторную функции. Это сложные белки — липо- и гликопротеиды. Некоторые из этих белков могут формировать морфологические субъединицы в виде шипованных отростков и обладают свойствами гемагглютининов (вызывают агглютинацию эритроцитов) или нейраминидазы (разрушают нейраминовую кислоту, входящую в состав клеточных стенок).

Отдельную группу составляют геномные белки, они ковалентно связаны с геномом и образуют с вирусной нуклеиновой кислотой рибо- или дезоксирибонуклеопротеиды. Основная функция геномных белков — участие в репликации нуклеиновой кислоты и реализации содержащейся в ней генетической информации, к ним относятся РНК-зависимая РНК-полимераза и обратная транскриптаза.

В отличие от белков капсидной и суперкапсидной оболочки это не структурные, а функциональные белки. Все вирусные белки выполняют и функцию антигенов, поскольку являются продуктами вирусного генома и, соответственно, чужеродными для организма хозяина. Представители царства Vira по типу нуклеиновой кислоты делятся на 2 подцарства — рибовирусные и дезоксирибовирусные. В подцарствах выделяют семейства, рода и виды.

Принадлежность вирусов к тому или иному семейству (всего их 19) определяется:

•строением и структурой нуклеиновой кислоты;

• типом симметрии нуклеокапсида;

• наличием суперкапсидной оболочки. Принадлежность к тому или иному родуи виду связана с другими биологическими свойствами вирусов:

• размером вирионов (от 18 до 300 нм);

• способностью размножаться в культурах ткани и курином эмбрионе;

• характером изменений, происходящих в клетках под воздействием вирусов;

• кругом восприимчивых хозяев.

Вирусы — возбудители болезней человека относятся к 6 ДНК-содержащим семействам (поксвирусы, герпесвирусы, гепаднавирусы, аденовирусы, паповавирусы, парвовирусы) и 13 семействам РНК-содержащих вирусов (реовирусы, тогавирусы, флавирусы, коронавирусы, парамиксовирусы, ортомиксовирусы, рабдовирусы, бунъявирусы, аренавирусы, ретровирусы, пикорнавирусы, калицивирусы, филовирусы).

Гликопротеиды входят в состав поверхностных структур суперкапсида.

Тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и ее строение —

важнейший таксономический признак вирионов.

Вирусная нуклеиновая кислота покрыта белковой оболочкой, которую называют капсидной.

2. Вирусные белки по локализации в вирионе делятся:

• белки суперкапсидной оболочки;

Принадлежность вирусов к тому или иному семейству (всего их 19) определяется:

•строением и структурой нуклеиновой кислоты;

• типом симметрии нуклеокапсида;

• размером вирионов (от 18 до 300 нм);

• способностью размножаться в культурах ткани и курином эмбрионе;

• характером изменений, происходящих в клетках под воздействием вирусов;

• кругом восприимчивых хозяев.

Вирусы— мельчайшие микробы, не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы, содержащие только ДНК или РНК. Относятся к царству Vira. Являясь облигатными внутриклеточными паразитами, вирусы размножаются в цитоплазме или ядре клетки. Они — автономные генетические структуры. Отличаются особым — разобщенным (дисъюнктивным) способом размножения (репродукции): в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты вирусов и их белки, затем происходит их сборка в вирусные частицы. Сформированная вирусная частица называется вирионом.

Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью электронного микроскопа, так как их размеры малы и сравнимы с толщиной оболочки бактерий.

Форма вирионов может быть различной: палочковидной (вирус табачной мозаики), пулевидной (вирус бешенства), сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ), в виде сперматозоида (многие бактериофаги). Различают просто устроенные и сложно устроенные вирусы.

Простые, или безоболочечные, вирусысостоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, называемой капсидом. Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц — капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсид взаимодействуют друг с другом, образуя нуклеокапсид.

Сложные, или оболочечные, вирусыснаружи капсида окружены ли-попротеиновой оболочкой (суперкапсидом, или пеплосом). Эта оболочка является производной структурой от мембран вирус-инфицированной клетки. На оболочке вируса расположены гликопротеиновые шипы, или шипики (пепломеры). Под оболочкой некоторых вирусов находится матриксный М-белок.

Капсид и суперкапсид защищают вирионы от влияния окружающей среды, обусловливают избирательное взаимодействие (адсорбцию) с клетками, определяют антигенные и иммуногенные свойства вирионов. Внутренние структуры вирусов называются сердцевиной.

Тип симметрии. Капсид или нуклеокапсид могут иметь спиральный, икосаэдрический (кубический) или сложный тип симметрии. Икосаэдрический тип симметрии обусловлен образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеиновую кислоту (например, у вирусов гепатита А, герпеса, полиомиелита). Спиральный тип симметрии обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида (например, у вируса гриппа).

Включения— скопление вирионов или отдельных их компонентов в цитоплазме или ядре клеток, выявляемые под микроскопом при специальном окрашивании. Вирус натуральной оспы образует цитоплазмати-ческие включения — тельца Гварниери; вирусы герпеса и аденовирусы — внутриядерные включения.

Размеры вирусов определяют с помощью электронной микроскопии, методом ультрафильтрации через фильтры с известным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования. Одним из самых мелких вирусов является вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее крупным — натуральной оспы (около 350 нм).

Вирусы имеют уникальный геном, так как содержат либо ДНК, либо РНК. Поэтому различают ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы. Они обычно гаплоидны, т.е. имеют один набор генов. Геном вирусов представлен различными видами нуклеиновых кислот: двунитчатыми, однонитчатыми, линейными, кольцевыми, фрагментированными. Среди РНК-содержащих вирусов различают вирусы с положительным (плюс-нить РНК) геномом. Плюс-нить РНК этих вирусов выполняет наследственную функцию и функцию информационной РНК (иРНК). Имеются также РНК-содержащие вирусы с отрицательным (минус-нить РНК) геномом. Минус-нить РНК этих вирусов выполняет только наследственную функцию.

Геном вирусов способен включаться в состав генетического аппарата клетки в виде провируса, проявляя себя генетическим паразитом клетки. Нуклеиновые кислоты некоторых вирусов (вирусы герпеса и др.) могут находиться в цитоплазме инфицированных клеток, напоминая плазмиды.

Структурные белки делятся на 2 группы:

1) капсидные белки, образующие капсид, т. е. футляр для нуклеиновой кислоты вируса (от лат. сарза — вместилище), и входящие в состав капсида геномные белки, и ферменты;

2) суперкапсидные белки, входящие в состав суперкапсида, т. е. наружной вирусной оболочки.

Просто организованные вирусы, представляющие собой нуклеокапсид, содержат только капсидные белки. Сложно организованные вирусы содержат капсидные и суперкапсидные белки.

В составе капсида некоторых вирусов (пикорнавирусы, паповавирусы, аденовирусы) содержатся белки, ковалентно связанные с вирусным геномом (геномные белки). Эти белки являются терминальными, т. е. соединенными с концом вирусной нуклеиновой кислоты. Функции их неразрывно связаны с функциями генома и их регуляцией.

У ряда сложно организованных вирусов в составе капсида имеются ферменты, осуществляющие транскрипцию и репликацию вирусного генома — РНК и ДНК (РНК- и ДНК-полимеразы), а также ферменты, модифицирующие концы иРНК. Если ферменты и геномные белки представлены единичными молекулами, то капсидные белки представлены множественными молекулами. Эти белки и формируют капсидную оболочку, в которую у сложно организованных вирусов вставлены молекулы белков с другими функциями.

Основным принципом строения капсидной оболочки вирусов является принцип субьединичности, т. е. построение капсидной оболочки из субъединиц-капсомеров, образованных идентичными полипептидными цепями. Правильно построенные белковые субъединицы — капсомеры возникают благодаря способности вирусных капсидных белков к самосборке. Самосборка объясняется тем, что упорядоченная структура — капсид имеет наименьшую свободную энергию по сравнению с неупорядоченными белковыми молекулами. Сборка капсидной оболочки из субъединиц запрограммирована в первичной структуре белка и происходит самопроизвольно или при взаимодействии с нуклеиновой кислотой.

Суперкапсидные белки. Гликопротеиды. Суперкапсидные белки, или пепломеры, располагаются в липопротеидной оболочке (суперкапсиде или пеплосе) сложно устроенных вирусов. Они либо пронизывают насквозь липидный бислой как, например, гликопротеиды альфа-вирусов (вируса леса Семлики), либо не доходят до внутренней поверхности. Эти белки являются типичными внутримембранными белками и имеют много общего с клеточными мембранными белками. Как и последние, суперкапсидные белки обычно гликозилированы. Углеводные цепочки прикреплены к молекуле полипептида в определенных участках. Гликозилирование осуществляют клеточные ферменты, поэтому один и тот же вирус, продуцируемый разными видами клеток, может иметь разные углеводные остатки: может варьировать как состав углеводов, так и длина углеводной цепочки и место прикрепления ее к полипептидному остову[18].

Основной функцией гликопротеидов является взаимодействие со специфическими рецепторами клеточной поверхности. Благодаря этим белкам осуществляется распознавание специфических клеточных рецепторов и прикрепление к ним вирусной частицы, т. е. адсорбция вируса на клетке. Поэтому гликопротеиды, выполняющие эту функцию, называют вирусными прикрепительными белками.

Другой функцией гликопротеидов является участие в слиянии вирусной и клеточной мембран, т. е. в событии, ведущем к проникновению вирусных частиц в клетку. Вирусные белки слияния ответственны за такие процессы, как гемолиз и слияние плазматических мембран соседних клеток, приводящие к образованию гигантских клеток, синци-тиев и симпластов.

Неструктурные белки. Неструктурные белки изучены гораздо хуже, чем структурные, поскольку их выделяют не из очищенных препаратов вирусов, а из зараженных клеток, и возникают трудности в их идентификации и очистке от клеточных белков.

К неструктурным белкам относятся:

1) предшественники вирусных белков, которые отличаются от других неструктурных белков нестабильностью в зараженной клетке в результате быстрого нарезания на структурные белки;

2) ферменты синтеза РНК и ДНК (РНК- и ДНК-26 полимеразы), обеспечивающие транскрипцию и репликацию вирусного генома;

4) ферменты, модифицирующие вирусные белки, например протеиназы и протеинкиназы.

Однако многие неструктурные белки при ряде вирусных инфекций еще не идентифицированы и функции их не определены. Типы структурных и неструктурных белков просто и сложно устроенных вирусов и их функции показаны на схеме (рис.6).

Белки просто устроенных вирусов

Предшественники структурных
	Капсидные
Структурные	Полимеразы
Геномные
Ферменты, модифицирующие белки	Неструктурные
Функции не идентифицированы

Белки сложно устроенных вирусов

	Капсидные	Предшественники структурных
В составе капсида	Геномные	Полимеразы

Структурные	Полимеразы	Регуляторы синтеза РНК, ДНК	Неструктурные
В составе суперкапсида		Белки слияния	Функции не идентифицированы
Ферменты, модифицир- ующие белки
Прикрепительные

Рис. 6. Типы структурных и неструктурных белков просто и сложно устроенных вирусов.

Липиды вирусов

Липиды обнаружены у сложно организованных вирусов и в основном находятся в составе липопротеиднои оболочки (суперкапсида), формируя ее липидной бислой, в который вставлены суперкапсидные белки.

Все сложно организованные РНК-содержащие вирусы имеют в своем составе значительное количество липидов (от 15 до 35% от сухого веса). Из ДНК-содержащих вирусов липиды содержат вирусы оспы, герпеса и гепатита В. Примерно 50—60% липидов в составе вирусов представлено фосфолипидами, 20—30% составляет холестерин.

Липидный компонент стабилизирует структуру вирусной частицы. Экстракция липидов органическими растворителями, обработка вирусной частицы детергентами или липазами приводит к деградации вирусной частицы и потере инфекционной активности[19].

Вирусы, содержащие липопротеидную мембрану, формируются путем почкования на плазматической мембране клеток (или на мембранах эндоплазматической сети с выходом во внутриклеточные вакуоли). Поэтому липопротеидная оболочка этих вирусов представляет собой мембрану клетки-хозяина, модифицированную за счет наличия на ее наружной поверхности вирусных супер-капсидных белков. Из этого следует, что состав липидов почкующихся вирусов близок к составу липидов клетки-хозяина. К почкующимся вирусам относятся крупные
РНК-содержащие вирусы: ортомиксовирусы, парамиксо
вирусы, рабдовирусы, тогавирусы, ретровирусы, бунья
вирусы, аренавирусы, коронавирусы.

В связи с клеточным происхождением липидов общий состав липидной фракции и содержание ее отдельных компонентов у одного и того же вируса могут существенно различаться в зависимости от клетки-хозяина, где происходила репродукция вируса. Наоборот, если разные почкующиеся вирусы репродуцировались в одних и тех же клетках, их липиды оказываются более или менее сходными[20].

У вирусов оспы и гепатита В липиды имеют иное происхождение, так как эти вирусы не почкуются через плазматическую мембрану. У вирусов оспы липиды не образуют дифференцированной оболочки. Обработка вируса осповакцины эфиром не приводит к потере инфекционной активности или каким-либо структурным изменениям вириона. Липиды вируса гепатита В и его НВз-антигена образуются путем инвагинации мембран эндоплазматической сети. Вирус герпеса формируется путем почкования через ядерную оболочку, поэтому в его составе есть липиды ядерной оболочки.

Углеводы вирусов

Углеводный компонент вирусов находится в составе гликопротеидов. Количество Сахаров в составе гликопротеидов может быть достаточно большим, достигая 10—13% от массы вириона. Химическая специфичность их полностью определяется клеточными ферментами, обеспечивающими перенос и присоединение соответствующих сахарных остатков. Обычными сахарными остатками, обнаруживаемыми в вирусных белках, являются фруктоза, сахароза, манноза, галактоза, нейраминовая кислота, глюкозамин. Таким образом, подобно липидам, углеводный компонент определяется клеткой-хозяином, благодаря чему один и тот же вирус, Взращенный в клетках разных видов, может значительно различаться по составу Сахаров в зависимости от специфичности клеточных гликозилтрансфераз.

Углеводный компонент гликопротеидов играет существенную роль в структуре и функции белка. Он является каркасом для локальных участков гликопротеида, обеспечивая сохранение конформации белковой молекулы, и обусловливает защиту молекулы от протеаз. Возможны и другие функции углеводов, пока достоверно не установленные[21].

Заключение

В итоге работы можем сделать следующие выводы.

Вирусы — это неклеточные формы жизни, различимые только под электронным микроскопом. Это внутриклеточные паразиты. За пределами клетки они не проявляют своих свойств и имеют кристаллическую форму.

Наиболее просто организованные вирусы представляют собой нуклеопротеид, состоящий из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки (капсида). Сложные вирусы могут иметь дополнительную оболочку из липопротеина. Некоторые вирусы (бактериофаги) имеют аппарат транспортировки своего генома в бактерии, после проникновения в клетку капсид остается за пределами клетки. Тело бактериофага имеет сложное строение, оно содержит головку, хвостик (трубку, через которую геном проталкивается в клетку) и хвостовые отростки.

В клетку вирусы могут попасть вместе с пиноцитозными пузырьками или путем погружения части оболочки клетки с приклеившимся к ней вирусом в цитоплазму, а также путем растворения оболочки клетки.

Вирусы вносят в клетку свою генетическую информацию, и клетка начинает производить подобные вирусы.

Внутри клетки начинает синтезироваться ДНК или РНК вируса и образуется множество вирусов. В результате клетка гибнет, и вирусы выходят наружу, заражая новые клетки. Встроенный в геном клетки геном вируса может существовать в таком виде долгое время.

Вирусы вызывают табачную мозаику у растений, оспу, грипп, полиомиелит, гепатит, СПИД у человека. Наибольшую опасность в наше время представляет вирус СПИДа. Он попадает в организм человека при переливании крови, при половых контактах. Этот вирус поражает клетки организма, отвечающие за иммунитет. В результате человек оказывается беззащитным перед инфекционными болезнями и быстро погибает.

Вирусы, благодаря мутированию и способности быстро размножаться внутри клеток, становятся устойчивыми к действию лекарств, и это обстоятельство затрудняет лечение таких вирусных заболеваний, как грипп, гепатит и др.

Список литературы

1. Агол В.И. Биосинтез вирусных нуклеиновых кислот // Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / Под ред. А.С.Спирина. М.: 1990.

3. Борисов Л.Б. Микробиология, иммунология, вирусология. М.: МИА, 2005. – 736с.

4. Букринская А.Г. Вирусология. – М.: Медицина, 1986. – 336с. С. 17-19

5. Вилляреал Л. Вирус: существо или вещество? // В мире науки. 2005. - №3.

6. Вирусология. Под редакцией Филдса Б., Найта Д., тт. 1–3, М.: Медицина, 1989- 492с.

7. Дяченко С. С., Синяк К. М., Дяченко Н. С. Патогенные вирусы человека. – Киев: Здоров'я, 1980. – 448 с.

9. Микробиология и иммунология. / Под ред. А.А. Воробьева. – М.: Медицина, 1999. – 464с.

10. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: МИА, 2004. – 566 с.

11. Поздеев О. К. Медицинская микробиология. – Москва: ГЭОТАР – Мед., 2001.

12. Прозоркина Н. В., Рубашкина Л. А. П 78 Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии: Учебное пособие для средних специальных медицинских учебных заведений. — Ростов нД: Феникс, 2002. -416с.

13. Фролов А. Ф., Шевченко Л. Ф., Широбоков В. П. Практическая вирусология. – Киев: Здоровье, 1989.

[1] Прозоркина Н. В., Рубашкина Л. А. П 78 Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии: Учебное пособие для средних специальных медицинских учебных заведений. — Ростов нД: Феникс, 2002. -416с.

[2] Вилляреал Л. Вирус: существо или вещество? // В мире науки. 2005. - №3.

[4] Агол В.И. Биосинтез вирусных нуклеиновых кислот // Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / Под ред. А.С.Спирина. М.: 1990. С. 260-333.

[5] Микробиология и иммунология. / Под ред. А.А. Воробьева. – М.: Медицина, 1999. – 464с. С. 44-45.

[7] Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: МИА, 2004. – 566 с.

[8] Фролов А. Ф., Шевченко Л. Ф., Широбоков В. П. Практическая вирусология. – Киев: Здоровье, 1989. с. 217 – 225.

[9] Букринская А.Г. Вирусология. – М.: Медицина, 1986. – 336с. С. 17-19

[10] Вирусология. Под редакцией Филдса Б., Найта Д., тт. 1–3, М.: Медицина, 1989- 492с.

[11] Поздеев О. К. Медицинская микробиология. – Москва: ГЭОТАР – Мед., 2001. С. 459 – 465.

[12] Букринская А.Г. Вирусология. – М.: Медицина, 1986. – 336с. С. 17-19.

[13] Букринская А.Г. Вирусология. – М.: Медицина, 1986. – 336с. С. 19-22.

[14] Букринская А.Г. Вирусология. – М.: Медицина, 1986. – 336с. С. 19-22.

[15] Букринская А.Г. Вирусология. – М.: Медицина, 1986. – 336с. С. 19-22.

[16] Дяченко С. С., Синяк К. М., Дяченко Н. С. Патогенные вирусы человека. – Киев: Здоров'я, 1980. – 448 с.

[17] Букринская А.Г. Вирусология. – М.: Медицина, 1986. – 336с. С. 22-27

[18] Букринская А.Г. Вирусология. – М.: Медицина, 1986. – 336с. С. 22-27.

[19] Букринская А.Г. Вирусология. – М.: Медицина, 1986. – 336с. С. 28

[20] Борисов Л.Б. Микробиология, иммунология, вирусология. М.: МИА, 2005. – 736с., С. 603.

[21] Букринская А.Г. Вирусология. – М.: Медицина, 1986. – 336с. С. 29-30.

Введение
Обозначения и сокращения
1 История вирусологии, природа и происхождение вирусов
2 Химический состав вирусов
3 Морфология, морфогенез, биофизические свойства и генетика вирусов

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Общая вирусология с основами таксономии вирусов позвоночных предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

2 Химический состав вирусов

Основными химическими соединениями, которые входят в состав всех вирусов, являются белки и нуклеиновые кислоты. В состав ряда вирусов входят липиды и углеводы.

Белки. Локализация вирусных белков. Белки, связанные с жизненным циклом вируса, разделяют на белки, детерминируемые геномом вируса и белки, имеющие клеточное происхождение. В качестве примера клеточных белков, которые обнаружены в составе некоторых вирионов, могут быть приведены белок цитоскелета — актин, и ядерные белки — гистоны. Белки клеточного происхождения, участвующие в процессе репликации вируса, будут рассмотрены в разделе взаимодействия вируса с клеткой.

По месту локализации белки, детерминируемые вирусным геномом, разделяют на две группы: 1) структурные белки — это белки, входящие в состав ВЧ, их обозначают как VP; 2) неструктурные белки — это предшественники структурных белков, регуляторные белки и ферменты, обслуживающие процесс внутриклеточной репродукции вируса и не входящие в состав ВЧ. Их обозначают как NS-белки.

Свойства вирусных белков. В состав вирионов входят белки с различной молекулярной массой (от 4 до 100 кД), состоящие из одной или нескольких полипептидных цепей. Количество этих белков также различно у разных вирусов. В состав нуклеокапсида ВТМ входит один белок. У других вирусов в состав вириона может входить несколько десятков белков, имеющих различные физико-химические свойства. Белки, формирующие капсид, нуклеокапсид и коровую оболочку, обладают одним общим свойством — способностью к самосборке.

В состав ВЧ могут входить низкомолекулярные белки, не участвующие в формировании капсида. Например, геномные белки пикорнавирусов и аденовирусов. Геномный белок ковалентно связан с нуклеиновой кислотой и участвует в ее репликации.

Сложные белки представлены гликопротеинами (обозначают как gp) и липопротеинами. Наличие гликопротеина определяет присутствие в вирионе углеводного компонента, который может быть представлен олигосахаридами маннозного типа, галактозой, N-ацетилглюкозамином или нейраминовой кислотой. Вирусные гликопротеины, как правило, экспонированы на наружной поверхности ВЧ и выполняют три основные функции: обеспечивают связывание вириона с клеточным рецептором (функция прикрепительного белка), обладают фузионной активностью (обеспечивают слияние мембран) и определяют антигенные свойства вирусов. В то же время, вирусные гликопротеины могут быть и неструктурными белками и, оставаясь в интегральной форме в мембране шероховатого эндоплазматического ретикулюма (ШЭР), выполнять функции транслоказ, обеспечивая транспорт вирусных компонентов в его просвет.

Вирусные липопротеины представлены белками, ацилированными, как правило, миристиновой (C₁₄) кислотой. Остатки жирных кислот, соединенные с молекулой белка, выполняют функцию липофильного якоря.

Вирусные белки-ферменты могут входить в состав вирусной частицы или являться неструктурными белками и появляться в клетке после экспрессии вирусного генома. Наиболее оснащенным ферментами является вирион вируса оспы, который имеет практически полный набор энзимов, необходимых для независимой внутриклеточной репликации вируса. В то же время, мелкие просто организованные изометрические вирусы с позитивным РНК-геномом могут не иметь никаких ферментов в составе вириона.

Функционально активные белки вирусов представлены, в первую очередь, ферментами нуклеинового обмена, обеспечивающими сложные механизмы репликации/транскрипции вирусного генома; ферментами, осуществляющими посттрансляционный процессинг и модификацию белков, и ферментами, участвующими в проникновении вирионов в клетку хозяина.

Первая группа ферментов наиболее многочисленна и включает как аналоги клеточных ферментов, так и вирус-специфические ферменты.

ДНК-зависимая ДНК-полимераза — осуществляет синтез ДНК на матрице ДНК (вирус оспы).

ДНК-зависимая РНК-полимераза — осуществляет синтез мРНК на матрице ДНК (вирус оспы).

Обратная транскриптаза или ревертаза или РНК-зависимая ДНК-полимераза осуществляет синтез ДНК на матрице РНК. Впервые открыта в 1970 г. у ретровирусов Темином и Мизутани.

Хеликаза — осуществляет расплетете двухнитевой структуры ДНК. Кроме этого хеликазы обладают нуклеотидтрифосфат-зависимой РНК-хеликазной активностью, которая включает три процесса: связывание дезоксинуклеотидтрифосфата, его гидролиз и за счет этой энергии расплетение двухнитевой РНК.

мРНК-модифицирующие ферменты : поли-А-полимераза — аденилирует 3'конец РНК за счет энергии АТФ; Кэп-энзим и метилтрансферазный комплекс — катализирует образование на 5'-конце кэп-структуры.

АТФ-аза, ГТФ-аза — осуществляют гидролиз соответствующих энергетических субстратов.

Рибонуклеаза Н — разрушает РНК, находящуюся в дуплексе с ДНК. Вторая группа вирусных ферментов — ферменты белкового обмена.

Здесь мы приведем лишь некоторые из них:

Протеиназы — ферменты, участвующие в посттрансляционном процессинге полипротеинов. Являются NS-белками РНК-содержащих вирусов;

Протеинкиназы — ферменты, фосфорилирующие структурные белки вирионов. Обнаружены в составе вируса везикулярного стоматита, вируса бешенства, альфавирусов и ретровирусов. Примерами ферментов, участвующих в проникновении вирусов в клетку, являются лизоцим бактериофагов и нейраминидаза вируса гриппа.

Липиды. Все оболочечные РНК-содержащие почкующиеся вирусы имеют липиды клеточного происхождения, входящие в состав суперкапсида (от 15 % до 30 % от сухого веса). От 50 % до 60 % липидов представлены фосфолипидами, от 20 % до 30 % составляет холестерин.

У ДНК-геномных вирусов липиды содержат вирусы оспы, герпеса, гепатита B. Это непочкующиеся вирусы. У вируса оспы липиды не образуют дифференцированной оболочки, которая формируется в цитоплазме в процессе морфогенеза поксвириона. Липиды вируса гепатита B образуются путем инвагинации мембран эндоплазматического ретикулюма (ЭПР). Липидсодержащая оболочка вируса герпеса формируется при прохождении внутреннего компонента вириона через ядерную мембрану. Следовательно, в состав вирусной оболочки герпесвирусов входят липиды ядерной мембраны.

Нуклеиновые кислоты. Клетки всех живых организмов содержат два вида нуклеиновой кислоты — ДНК (двухнитевая ДНК клеточного генома) и РНК (мРНК, тРНК, рРНК). В отличие от клеток, вирионы содержат только один вид нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК. И та и другая являются хранителями наследственной информации и выполняют функции генома. Однако следует учитывать, что наличие одного вида нуклеиновой кислоты является характеристикой вириона, но не вируса. В жизненном цикле вируса его геномная нуклеиновая кислота транскрибируется, то есть ДНК-содержащие вирусы образуют РНК. Ряд РНК-содержащих вирусов имеют в цикле репродукции стадию обратной транскрипции и синтезируют ДНК на матрице РНК. Примерно 20 % всех вирусов имеют ДНК-геном, 80 % — РНК-геном. Способность РНК хранить наследственную информацию — уникальное свойство вирусов. Размеры вирусных геномов (длина нуклеотидных последовательностей, выраженная в нуклеотидах) варьируют в широких пределах — от 1,7 тысяч нуклеотидов (т.н.) у цирковируса свиней до 300 т.н. у фикоднавирусов архибактерий.

Кроме того, что геном вирусов может быть представлен или ДНК или РНК, он может находиться в разных видах — в виде двухнитевой (дн) или однонитевой (он) формы, в виде линейной или кольцевой, в виде непрерывной или сегментированной формы.

Многообразие видов РНК геномов расширяется за счет существования последовательностей, отличающихся направлением связей сахаро-фосфатного остова.

Однонитевые РНК могут иметь позитивную полярность — (+) РНК, негативную полярность — (-) РНК или могут быть представлены обоюдозначащей цепью — (+, — ) РНК (амбисенс стратегия кодирования). В свою очередь, РНК позитивной полярности могут иметь разную структурную организацию: могут, являясь матричной РНК, иметь на 5'-конце кэп (7-метилгуанозин, Сар), а на 3'-конце — поли-А (poly-A) последовательность; могут не иметь кэпа или поли-А; могут иметь на 5'-конце геномный белок; могут иметь на 3'-конце тРНК-подобную или шпильковую структуру.

Виды геномов вирусов легли в основу их классификации. Однако следует учитывать, что вид генома в настоящее время не является формальным таксоном и используется для удобства ориентации в многообразии вирусов.

Углеводы. Углеводный компонент вирусов находится в составе гликопротеидов. Количество сахаров в составе гликопротеидов может быть достаточно большим, достигая от 10 % до 13 % от массы вириона. Химическая специфичность их полностью определяется клеточными ферментами, обеспечивающими перенос и присоединение соответствующих сахарных остатков. Обычными сахарными остатками, обнаруживаемыми в вирусных белках, являются фруктоза, сахароза, манноза, галактоза, нейраминовая кислота, глюкозамин. Таким образом, подобно липидам, углеводный компонент определяется клеткой-хозяином, благодаря чему один и тот же вирус, выращенный в клетках разных видов, может значительно отличаться по составу сахаров в зависимости от специфичности клеточных гликозилтрансфераз.

Компоненты клетки-хозяина. В составе вирионов могут находиться компоненты клетки-хозяина. К таким компонентам могут относиться белки, и даже целые клеточные структуры. Так, например, в составе ряда оболочечных вирусов может находиться белок цитоскелета актин, в составе паповавирусов содержатся клеточные гистоны. Ряд вирусов содержит клеточные ферменты, например, протеинкиназы. В составе аренавирусов обнаружены рибосомы.

Клеточные компоненты могут включаться в вирион случайно или закономерно, В некоторых случаях они играют существенную роль в репродукции вируса, как, например, гистоны в репродукции паповавирусов.

Читайте также:

Химический состав вирусов углеводы

Оглавление