Мутации и рекомбинации у вирусов

Обновлено: 24.04.2024

Обзор

Человеческая Т-клетка (синий), атакованная ВИЧ (желтый). Вирус ориентирован на Т-клетки, которые играют важную роль в иммунной реакции организма против вторжений, таких как бактерии и вирусы.

Автор

Редакторы

Вопрос о происхождении вирусов

Существует три основные теории возникновения вирусов:

Зарождение жизни. Идея последнего универсального общего предка: каким он мог бы быть и что ему предшествовало?

Рисунок 1. Схема трехдоменной классификации, предложенная Вёзе. В основании этой схемы должен находиться последний универсальный общий предок (англ. last universal common ancestor, LUCA).

Самый сильный аргумент в пользу существования LUCA — сохранившаяся общая система экспрессии генов (передачи наследственной информации от гена с образованием РНК или белков), одинаковая для всех живущих организмов. Все известные клеточные формы жизни используют один и тот же генетический код из 20 универсальных аминокислот и стоп-сигналов, закодированных в 64 кодонах (единицах генетического кода). Трансляция генетической информации в процессе синтеза белков по заданной матрице выполняется рибосомами, состоящими из трех универсальных молекул РНК и примерно 50 белков, из которых 20 так же одинаковы для всех организмов.

В 2010 году американский биохимик Даглас Теобальд математически проверил вероятность существования LUCA [6]. Он выбрал 23 белка, встречающихся у организмов из всех трех доменов, но имеющих разную структуру у различных видов. И исследовал эти белки у 12 различных видов (по четыре из каждого домена), после чего использовал компьютерное моделирование различных эволюционных сценариев, чтобы понять, при каком из них наблюдаемая картина будет наиболее вероятной. Оказалось, что концепция, включающая существование универсального предка, значительно вероятнее концепций, где его нет. Еще более вероятна модель, основанная на существовании общего предка, но допускающая обмен генами между видами [7].

Предположение о том, что LUCA был прокариотической клеткой, похожей на современные, часто принимается по умолчанию. Однако мембраны архей и бактерий имеют разное строение (рис. 2). Получается, что общий предок должен был обладать комбинаторной мембраной. Новая информация о мембранах LUCA появилась в 2012 году, когда несколько групп ученых подробно проанализировали историю генов всех ферментов биосинтеза компонентов липидов у бактерий, архей и эукариот [8].

Рисунок 2. Строение мембранных липидов бактерий (справа) и архей (слева)

Родственными у архей и бактерий оказались ферменты для синтеза терпеновых спиртов и пришивания полярных голов к спиртам. Значит, эти реакции мог проводить и LUCA. Проще всего было предположить, что липиды LUCA состояли из одного остатка терпенового спирта, остатка фосфата и полярной группы (серина или инозитола). Подобные липиды были синтезированы искусственно. Образующиеся из них мембраны обладают высокой подвижностью по сравнению с современными мембранами, хорошо пропускают ионы металлов и малые органические молекулы. Это могло позволять древним протоклеткам поглощать готовую органику из внешней среды даже без транспортных белков.

Реконструкции LUCA методами сравнительной геномики указывают на то, что это должен быть сложный организм без обширного ДНК-генома (геном, состоящий из нескольких сотен РНК-сегментов или ДНК провирусного типа). Но даже если считать возможность существования общего предка доказанной, остается загадкой, в какой среде он мог бы появиться.

Рисунок 3. Сценарий вирусного мира в гипотезе доклеточного происхождения вирусов подпись

Предполагается, что идеальные условия для формирования жизни существовали вблизи термальных геоисточников (морских или наземных) в виде сети неорганических ячеек, обеспечивающих градиенты температуры и рН, способствующих первичным реакциям, и предоставляющих универсальные каталитические поверхности для примитивной биохимии [10].

Эти отсеки могли быть населены разнородной популяцией генетических элементов. Вначале сегментами РНК. Затем более крупными и сложными молекулами РНК (один или несколько белок-кодирующих генов). А позднее и сегментами ДНК, которые постепенно увеличивались (рис. 3).

Такие простейшие генетические системы использовали неорганические соединения из раствора и продукты деятельности других генетических систем. Сначала они должны были подчиняться индивидуальному отбору ввиду большого разнообразия. Но ясно, что важным фактором такого отбора была способность передавать генетическую информацию, то есть, копировать себя. Присутствие одновременно в одной ячейке молекул, способных копировать РНК, кодировать полезные белки и управлять синтезом новых молекул, давало больше шансов выживать в каждой отдельной ячейке. И в такой системе рано или поздно должны были появиться паразитирующие элементы. А если это так, то вирусные элементы стоят у самых истоков эволюции [11].

Возникновение паразитов — неизбежное последствие эволюционного процесса

Рисунок 4. Схематическое представление структуры модели эволюции РНК-подобной системы. На втором этапе цепочки последовательностей начинают соединяться комплементарными связями сами с собой. В результате у двух видов (cat-C и cat-A) возникает вторичная структура молекулы, которая обладает каталитическим свойством. Она ускоряет собственную репликацию (или репликацию несвернувшихся соседей). Два вида при этом приобретают паразитические свойства (par-G и par-U). Пояснения в тексте.

Таким образом, паразитарные репликаторы способствуют эволюции разнообразия, вместо того, чтобы мешать этому разнообразию. Это также делает существующую систему репликатора чрезвычайно стабильной при эволюции паразитов.

Согласно гипотезе Черной Королевы, чтобы поддержать свое существование в постоянно эволюционирующем мире, вид должен реагировать на эти эволюционные изменения и должным образом приспосабливаться к среде. Поэтому, если мы говорим о вирусах как о паразитах, мы обязаны представлять себе взаимоотношения вируса с хозяином. В борьбе с вирусом хозяева развивают новые защитные механизмы, а паразиты отвечают, развивая механизмы для атаки и взлома защиты. Этот процесс может длиться бесконечно либо до вымирания одной из противоборствующих сторон. Так множественные системы защиты составляют существенную часть геномов всех клеточных организмов, а взлом защиты — одна из основных функций генов у вирусов с большими геномами .

Механизмы клеточной защиты против вирусов

Механизмы защиты от вирусов стандартны, поскольку все вирусы уникальны, и приспособиться к каждому не представляется возможным. Это такие механизмы как:

Деградация РНК (вирусных и клеточных) — РНК-интерференция;
Угнетение синтеза белков (вирусных и клеточных);
Ликвидация зараженных клеток — апоптоз (программируемая клеточная смерть);
Воспаление.

Получается, что клетка борется с вирусом, нарушая собственные обмен веществ и/или структуру. Защитные реакции клетки — это в основном самоповреждающие механизмы.

Вирус заражает конкретную клетку потому, что его механизмы нападения направлены именно против данного типа клеток. Это такие механизмы как:

Угнетение синтеза клеточной РНК;
Угнетение синтеза клеточных белков;
Нарушение клеточной инфраструктуры и транспорта;
Подавление/включение апоптоза и других видов клеточной смерти.

Схемы защитных приемов клетки и противозащиты вирусов во многом идентичны. Вирусы и клетки применяют одни и те же приемы. Для подавления синтеза вирусных белков клетка использует интерферон, а чтобы подавить образование интерферона, вирус угнетает синтез белков.

Поскольку узнавание вируса неспецифическое, клетка не может знать намерения конкретного вируса. Она может бороться с вирусом лишь стандартными приемами, поэтому ее оборонные действия часто могут быть чрезмерными.

Понятие о вирусном геноме, типы вирусных генов, концепция генов-сигнатур

В исследовании, проведенном вирусологом Евгением Куниным и его коллегами [16], анализ последовательностей вирусных геномов выявил несколько категорий вирусных генов, принципиально отличающихся по происхождению. Можно обсуждать, какая степень дробности классификации оптимальна, но четко различаются пять классов, укладывающихся в две более крупные категории.

Гены с четко опознаваемыми гомологами у клеточных форм жизни:

Гены, присутствующие у узких групп вирусов (обычно это гены, гомологичные генам хозяев этих вирусов).
Гены, консервативные среди большой группы вирусов или даже нескольких групп и имеющие относительно отдаленные клеточные гомологи.

Таким образом, отличительные особенности генов-сигнатур:

Происхождение из первичного пула генов;
Наличие лишь очень отдаленных гомологов среди генов клеточных форм жизни, из чего можно сделать вывод, что они никогда не входили в геномы клеточных форм;
Необходимость для репродукции вирусов.

Из всего вышесказанного следует, что эти гены переходили от вируса к вирусу (или к элементу, подобному вирусу) на протяжении четырех миллиардов лет эволюции жизни, а вирусные геномы появились благодаря перемешиванию и подгонке друг к другу генов в гигантской генетической сети, которую представляет собой мир вирусов. Многочисленные гены клеточных форм жизни также пронизывают эту сеть, прежде всего благодаря геномам крупных вирусов, таких как NCDLV и крупным бактериофагам, которые позаимствовали множество генов от своих хозяев на разных этапах эволюции. Однако большинство заимствованных генов сами по себе не критичны для репликации и экспрессии вирусного генома (исключая некоторые случаи возможного неортологичного замещения генов-сигнатур); обычно эти гены участвуют во взаимодействии между вирусом и хозяином. Таким образом, несмотря на интенсивный взаимообмен генами с хозяевами, вирусы всегда происходят от других вирусов.

Вирусы, встроенные в геном, и горизонтальный перенос генов

В процессе эволюции многие вирусы встроились в геномы клеточных форм жизни путем горизонтального переноса генов (ГПГ). Впервые горизонтальный перенос был описан в 1959 году, когда ученые продемонстрировали передачу резистентности к антибиотикам между разными видами бактерий. В 1999 году Рави Джайн, Мария Ривера и Джеймс Лейк в своей статье писали о произошедшей значительной передаче генов между прокариотами [17]. Этот процесс, по-видимому, оказал некоторое влияние также и на одноклеточные эукариоты. В 2004 году Карл Вёзе опубликовал статью, в которой утверждал, что между древними группами живых организмов происходил массивный перенос генетической информации. В древнейшие времена преобладал процесс, который он называет горизонтальным переносом генов. Причем, чем дальше в прошлое, тем это преобладание сильнее [18].

Горизонтальный перенос генов — процесс, в котором организм передаёт генетический материал другому организму, не являющемуся его потомком. Горизонтальная передача генов реализуется через различные каналы генетической коммуникации — процессы конъюгации, трансдукции, трансформации, переноса генов в составе плазмидных векторов, вирусов, мобильных генетических элементов (МГЭ).

Трансдукция — перенос бактериофагом (агентами переноса генов, АПГ) в заражаемую клетку фрагментов генетического материала клетки, исходно содержавшей бактериофаг [19]. Такой бактериофаг обычно переносит лишь небольшой фрагмент ДНК хозяина от одной клетки (донор) к другой (реципиент). В зависимости от типа трансдукции — неспецифической (общей), специфической или абортивной, геном фага или хозяина-бактерии может быть изменен тем или иным образом:

При неспецифической трансдукции (рис. 5) ДНК клетки-хозяина включаются в частицу фага (дополнительно к его собственному геному или вместо него);
При специфической трансдукции гены фага замещаются генами хозяина;
При абортивной трансдукции внесённый фрагмент ДНК донора не встраивается в ДНК хозяина-реципиента, а остаётся в цитоплазме и не реплицируется. Это приводит к тому, что при клеточном делении он передаётся только одной из дочерних клеток и затем теряется в потомстве.

Рисунок 5. Схема общей трансдукции

Наиболее известным примером специфической трансдукции служит трансдукция, осуществляемая фагом λ. Поскольку этот фаг при переходе в состояние профага включается в хромосому бактерий между генами, кодирующими синтез галактозы и биотина, именно эти гены он может переносить при трансдукции.

Вот несколько примеров важных эволюционных событий, связанных с молекулярным одомашниванием:

Ферменты теломеразы, служащие для восстановления концевых участков хромосом, возможно, ведут свое происхождение от обратных транскриптаз, кодируемых ретровирусами и ретротранспозонами [22];
Белки RAG, играющие ключевую роль в системе адаптивного иммунитета, по-видимому, происходят от прирученных транспозаз — ферментов, кодируемых транспозонами;
Ген Peg10, необходимый для развития плаценты, был позаимствован древними млекопитающими у ретротранспозона (рис. 6) [23].

Рисунок 6. Роль гена Peg10 в эмбриональном развитии. Ученые под руководством Рюичи Оно из Токийского медицинского университета Японии показали, что у мышей с выключенным геном Peg10 нарушается развитие плаценты, от чего эмбрион погибает через 10 дней после зачатия [24].

В 2008 году в ходе целенаправленного поиска неиспорченных вирусных генов в геноме человека исследователи нашли два очень похожих друг на друга ретровирусных гена (их назвали ENVV1 и ENVV2), которые, по всей видимости, находятся в рабочем состоянии [25]. Это гены белков оболочки ретровируса. Каждый из них входит в состав своего эндогенного ретровируса (ЭРВ), причем все остальные части этих ЭРВ давно не функционируют.

Вирусные гены ENVV1 и ENVV2 у человека и обезьян работают в плаценте и, скорее всего, выполняют следующие функции:

Таким образом, как минимум три полезных применения нашли себе вирусные гены в плаценте приматов. Это показывает, что генетические модификации, которым ретровирусы подвергают организмы, в долгосрочной перспективе могут оказаться полезными или даже определить развитие вида. И с учетом всего вышесказанного древо доменов должно выглядеть как на схеме ниже (рис. 7).

Рисунок 7. Горизонтальный перенос генов в рамках трехдоменного дерева

Заключение

Возникновение паразитов — обязательная черта эволюционирующих систем репликаторов, а соревнование хозяев и паразитов движет эволюцию тех и других. Любой организм является результатом миллионов лет борьбы клеток с невероятно разнообразным миром вирусов. Их действия и их эволюция пронизывают всю историю клеточной эволюции, и сейчас меняется само наше представление о них. Когда-то вирусы считали деградировавшими клетками, но чем больше мы узнаем о вирусах, тем очевиднее, что их роль в общей эволюции значительна. И невероятно много нам еще предстоит узнать.

Вирусы, мутации, штаммы – эти три слова сегодня у всех на устах. Пандемия коронавируса, охватившая практически целую планету, заставила задуматься: откуда появляются заболевания, кардинально меняющие жизнь человечества.

Только за двадцать два года 21-го века мы пережили пять эпидемий, бросивших серьезный вызов мировой медицине. Каждая из них вызвана вирусами, но что удивительно – через определенный период времени вирионы (вирусные частицы) возвращаются, но в немного измененном структурном виде. Так в 2002-2003 году 27 стран мира столкнулись с эпидемией атипичной пневмонии SARS, от которой умерло более 800 пациентов. И это было лишь начало, ведь дальше человечество ждали:

свиной грипп A/H1N1 в 2009-2010 годах – смертность достигла почти 19 тысяч человек;
птичий грипп H5N1 и H7N9 2003-2017 гг – умерло более 450 заболевших;
ближневосточный респираторный синдром (MERS-CoV) – острая респираторная вирусная инфекция, вызванная патогенным для человека коронавирусом MERS-CoV. Уровень смертности сравнительно невысокий – 430 пациентов за 2012-2015 гг;
геморрагическая лихорадка Эбола, в 2014-2016 годах и унесшая 11300 жизней [1] ;
COVID-19 – текущая пандемия вызванная распространением коронавируса SARS-CoV-2. Забравшая 5,6 миллионов жизней.

Нетрудно заметить, что некоторые обозначения вирусов перекликаются. Это неудивительно, ведь они могут быть вызваны мутировавшими вирусами одного типа. Попробуем разобраться что такое мутация вирусов и почему она происходит.

Что такое вирус, его структура и особенности

Мир микроорганизмов представлен несколькими отдельными видами, каждый из которых кардинально отличается от других. Вирусы относятся к этой группе, хотя у них есть свои особенности, несвойственные остальным невидимым невооруженным глазом представителей животного и растительного мира. Во-первых, у них нет клеточной структуры и протеинообразующих систем. Во-вторых, они имеют выраженный цитотропизм и внутриклеточный паразитизм. [2]

Ученые, изучающие вирусы, подсчитали, что на Земле более 10 39 этих микроорганизмов. [3] У них разные формы, размеры и жизненный цикл, но несколько свойств объединяют все вирусы:

наличие капсида – защитной белковой структуры;
геном, который состоит из ДНК или РНК и находится внутри капсида;
суперкапсид – оболочка, которая покрывает капсид, однако она присутствует не у всех видов вирусов. [4]

При попадании вируса в клетку-носителя, он начинает интенсивно размножаться. В результате возникает множество копий возбудителя заболевания, которые потом поражают другие клетки организма.

В процессе размножения и передачи вируса иногда происходит изменение генетического материала, находящегося в геноме. Это и называется мутацией.

Чем выше циркулирование вирусов и чаще выполняется их репликация, тем больше шансов появления новых штаммов.

Подобная мутация способна создать вирусы, которые легче адаптируются к внешней среде, имеют высокую контагиозность, вызывает кардинально другие симптомы и течение заболевания. Этот процесс именуют эволюцией. [5]

Основные причины мутации вирусов

Ежегодно в мире появляются новые штаммы вирусных инфекций. Объясняется это эволюционированием вирусов, которое возникает очень быстро и может происходить двумя путями:

рекомбинацией: в этом случае микроорганизмы инфицируют одну и ту же клетку и обмениваются между собой генетическим материалом;
мутацией: изменение последовательности ДНК или РНК-цепей происходит внутри самого вируса.

Рекомбинация присущая вирусу гриппа, ведь у него есть сразу восемь сегментов РНК, каждый из которых несет от одного до нескольких генов. Когда два разных штамма одного возбудителя попадают в организм, продуцируются новые микроорганизмы со смешанными сегментами.

В результате мутации также возникают новые штаммы, но сам процесс существенно отличается. Для возникновения нового штамма необязательно одновременное заражение двумя разными возбудителями, поскольку все изменения происходят при копировании вируса. Известно, что ДНК-вирусы меняются намного реже, чем РНК. Ученые объясняют подобную особенность одним важным отличием: для ДНК-вирусов в процессе копирования нужна ДНК-полимераза – фермент, входящий в клетки хозяина. Именно она обнаруживает и корректирует ошибки, не допуская возникновения видоизмененных вирусов, но и этот механизм вирионы иногда способны обходить.

РНК-полимераза, принимающая участие в репликации РНК-вирусов, не имеет такой способности, поэтому никакой коррекции не происходит. Соответственно, вероятность возникновения новых штаммов вирусов высокая.

Вирусных заболеваний с несколькими видами штаммов на самом деле не так уж и много. Самые известные и наиболее распространенные мутации происходят у гриппа, ВИЧ, коронавируса. Например, за все время существования SARS-CoV-2 образовалось тринадцать разных форм. [6] Пандемия COVID-19 началась с формы, которая была обнаружена в декабре 2019-го в китайском городе Ухань.

Последствия мутации вирусов

При ВИЧ-инфекции мутация генов с образованием новых штаммов – одна из основных причин возникновения устойчивости к лекарственным средствам. Все дело в том, что для блокирования репликации ВИЧ используется ингибитор обратной транскриптазы, механизм действия которого заключается в объединении с этим ферментом в вирусе. Без его участия вирион не может копировать геном, но некоторые вирусные частицы мутируют именно в гене обратной транскриптазы, поэтому лекарство на них не действует. С этой целью для лечения ВИЧ используется комбинированная терапия из нескольких препаратов, влияющих на разные циклы развития вируса. [7]

Влияние на определение вирусов и процесс вакцинации

Мутация, в результате которой появляются новые штаммы, ставит серьезные задачи перед лабораторной диагностикой. Важно, чтобы новые формы не выпали из поля зрения методов идентификации, которые сегодня используются. Глобальная сеть лабораторий ВОЗ учредила специальную группу, занимающуюся изучением эволюционирования SARS-CoV-2. [5] Ее представители отбирают образцы у пациентов с новой, атипичной симптоматикой и отправляют ее для дальнейшего исследования. Подобные шаги позволяют отслеживать появление новых штаммов, их влияние на человека, эффективность действия лекарственных средств на новые формы.

На сегодняшний день диагностика коронавируса выполняется 100% эффективными методами, так как определяется геном RdRp (ORF1ab) и N, которые абсолютно не мутируют.

Раньше эффективность вакцинации биотехнологическим препаратом оценивали британские ученые. Их результаты оказались более оптимистическими: третья доза мРНК-вакцин Pfizer и AstraZeneca повышают защиту организма от омикрона на 75 %. [8]

Полностью из нашей жизни COVID-19 вряд ли уйдет. Но ежегодное его появление в сезон респираторных заболеваний с более легкими симптомами не будет таким опасным. Так что мутация вирусов может быть и положительным процессом.

Специальность: клинический провизор .

Общий стаж: 15 лет .

Вирусы гриппа относятся к семейству Ortomyxoviridae, которое включает роды Influenza A, B, С. Вирусы гриппа А могут заражать человека, лошадей, свиней и птиц. Вирусы гриппа типов В и С опасны только для людей. К виду вирусов типа А определено некоторое количество подтипов, различающихся друг от друга собственными антигенами - гемагглютинином и нейраминидазой. Вирусы гриппа человека и звериных вида А поделены в 13 антигенных подтипов согласно гемагглютинину (Н₁-Н₁₃) и в 10 - согласно нейраминидазе (N₁-N₁₀) [4,5].

По данным ВОЗ, в 20-м и начале 21-го столетия в мире произошло несколько пандемий гриппа и до сих пор существует серьезная угроза новой, еще более опасной пандемии. В настоящее время (на декабрь 2015 года) продолжается заражение вирусом H7N9 в Китае.

У свиней распространенность заболевания при первичной вспышке может достигать 100%, а летальность зависит от условий содержания и санитарно-гигиенического состояния животноводческих помещений. Часто грипп осложняется вторичной микрофлорой, и летальность значительно возрастает [1].

У лошадей грипп, как правило, наблюдается в весенне-летний и осенний периоды. Зависит от условий содержания, заболеваемость колеблется от 10%, при плохих условиях содержания животных вспышки гриппа могут охватывать до 70 % поголовья с внушительным процентом (до 20 %) смертности молодняка [4].

У птиц вирусу гриппа подвержены очень многие домашние виды. Так же вирус гриппа одного вида птиц может передаваться другому. Заболеваемость составляет от 20 до 90% в зависимости от условий содержания. Экономический ущерб актуален в связи с проведением ветеринарно-санитарных и карантинных мероприятий, убоем переболевших и больных животных. Панзоотия птичьего гриппа в мире в 2005 г. нанесла ущерб, оцениваемый в 4 млрд. евро [2].

В основном, клиническая картина гриппа всех видов животных и птиц характеризуется повышением температуры, нарушением целостности слизистых оболочек, кашлем, выделениями из носа, снижением аппетита. Способ передачи - воздушно-капельный, воздушно-пылевой, реже – контактный [4].

Иммунопрофилактика гриппа не всегда эффективна из-за способности вируса к мутации [6].

Ортомиксовирусы являются суперкапсидными вирусами, средний размер вирионов от 80 до 120 нм. Вирионы имеют сферическую форму. Геном представлен однонитевой фрагментированной негативной РНК. Вирион имеет суперкапсид, содержащий выступающие над мембраной в виде выступов (шипов) два гликопротеида - гемагглютинин (H) и нейраминидазу (N) [3].

Антигенная изменчивость - характерная черта вирусов гриппа А и В. Изменчивость характерна на поверхностных антигенах вируса - гемагглютинине и нейраминидазе. Новые штаммы вирусов не связываются со специфическими антителами. Существует два механизма антигенной изменчивости: относительно небольшие изменения, который называется антигенный дрейф и сильные изменения, получившие название антигенный шифт [2].

Антигенный дрейф выражен точечными мутациями, меняющими структуру гемагглютинина. Главным регулятором эпидемического процесса при гриппе считается популяционный (коллективный) иммунитет. В результате его развития происходит отбор штаммов с модифицированной антигенной структурой против которых антитела менее эффективны. Это приводит к формированию штаммовых отличий, которые не уходят за границы подтипа. В результате антигенного дрейфа могут возникать эпидемии (частота – через каждые 1-3 года). Антигенный дрейф - происходит в период между пандемиями у всех типов вирусов (А, В и С) [3].

Антигенный шифт (сдвиг) – обнаружен у вирусов типа А. Шифт – это результат генетической рекомбинации, т.е. обмена генетической информации между вирусами человека и животных, попавших в одну клетку, который приводит к смене подтипа Н или N (а иногда – обоих). Такая изменчивость может привести к появлению новых вариантов вирусов, способных вызывать пандемию (частота – каждые 10-20-40 лет). За всю известную историю гриппа выделено только несколько антигенных фенотипов, вызывающих эпидемии гриппа у людей: H_1N1, H_2N2, H_3N2. Вирусы А имеют наибольшую эпидемическую роль. У вирусов гриппа С отсутствует нейраминидаза, эти вирусы обычно вызывают более легкую клиническую картину.

Библиографический список

Вирусология: В 3-х томах. / Б. Филдс [и др.]. – М.: Мир, 1989. – 492 с.

Генетика вирусов гриппа: Пер. с англ. / Под редакцией П. Пейлиза, Д. У. Кингсбери. – М.: Медицина, 1986. – 336 с.

Инфекционные болезни животных / Б. Ф. Бессарабов, А. А. Вашутин, Е. С. Воротин и др.; Под редакцией А. А. Сидорчука. – М.: КолосС, 2007. – 671с.

На пути предсказательного конструирования пандемических вирусов гриппа типа А / О. И. Киселёв, Д. К. Львов // Вопросы Вирусологии. – 2012. – № 1 – C. 137-147.

Эволюционная изменчивость вируса гриппа А(H_3N2) в период 2007-2012 гг. / Сируянова Э.В. [и др.] // Вопросы вирусологии. – 2012. – № 6 – С. 27-31.

Основным сдерживающим фактором развития генетики вирусов в раннем периоде ее развития был недостаток в четких маркерах для индификации генетических вариаций у вирусов. Исходя из известной роли патологии в возникновении вирусологии, долгое время была надежда обнаружить подходящий маркер, связанный с патогенностью вирусов. Но в 50-х годах впервые на вирусе гриппа расшифровали полигенность признака патогенности. Показали, что для адаптации вируса к размножению в легких мышей и последующего развития множественных легочных поражений необходима серия мутаций [2].

Роль хромосомы вирусов играет ДНК и РНК. При фрагментированном геноме каждый фрагмент представляет собой один ген. Число генов в геноме зависит от таксономической принадлежности вируса. Ген не является неделимым. У него имеются более мелкие участки – мутоны (наименьшая частица гена, способная давать внешне проявляющуюся мутацию) и реконы (наименьшая единица цитрона, между которыми может происходить перекрест) (рекомбинации)).

Вирусы способны изменять свои свойства, как в естественных условиях, так и в результате экспериментального воздействия. В основе наследственных изменений свойств вирусов лежат два процесса – мутация и рекомбинация.

Мутация, мутационная изменчивость – наследуемые изменения гена или генов, контролирующих определенные наследственные признаки. Рекомбинация – это обмен генетическим материалом между двумя близкими, но отличающимися по наследственным свойствам вирусам [2].

Подобного рода исследования природы антигенной изменчивости проводились с вирусами гриппа. Антигенную изменчивость этих вирусов принято делить на два типа: антигенный дрейф и антигенный шифт [1].

Долгое время дискутировались два механизма возникновения шифтовых изменений, приводящих, по существу, к возникновению новых вирусов. В. М. Жданов и др. (1978), Д. К. Львов (1983), Д. К. Львов, В. М. Жданов (1983) полагали, что новые вирусы образуются в результате рекомбинации (пересортировки генов) между штаммами вирусов человека и животных. А. А. Смородинцев (1975), А. А. Смородинцев и др. (1981), Д. Б. Голубев (1980, 1984) доказали возможность длительной циркуляции вируса гриппа в человеческой популяции, который находится в разной степени биологической активности. Р. Вебстер и др. (1986) допускают и тот, и другой механизм возникновения шифт вариантов [1].

Уязвимое место у вируса – беспредельное размножение, и как следствие этого – разрыв оболочки (мембраны) клетки. После полной гибели клетки, нафаршированной миллионами вирусов, клеточная мембрана рвётся, и вирусы в массовом количестве выбрасываются в межклеточное пространство и в русло крови.

Смогут ли патогенные вирусы-мутанты уничтожить человечество в будущем? Несмотря на то, что до сих пор не существует эффективных медикаментов, которые могли бы уничтожить вирусы, которые паразитируют внутри клеток человеческого организма, человек в большинстве случаев выздоравливает, его иммунитет (его иммуноглобулины) побеждает вирус. Вирусные заболевания не вызывают высокой смертности и практически не влияют на рост населения планеты, которое увеличивается в год на 80 миллионов человек. Пока иммунная система человека побеждает многие грозные вирусные инфекции, но не все. Высокая смертность людей остаётся при заболевании натуральной оспой (если человек не сделал прививку), тифе, геморрагической лихорадке, СПИДе, атипичной пневмонии и так далее. поэтому следует подумать о том, как важен вопрос о мутации вирусных заболевай [4].

Мюнтцинг, А. Генетика. Общая и прикладная [Текст]/А.Мюнтцинг; под ред. В.Н. Столетова, перевод со 2-го англ.изд. Ю.С.Бочарова[и др.].- М.: Мир, 1967. - 610 с.

Читайте также: