Обмен веществ характерен для водорослей вирусов гриппа

Обновлено: 25.04.2024

Главная задача биологии — это развитие представлений у человека о живых организмах, о многообразии видов, обо всех закономерностях развития живых существ, а также об их взаимодействии с окружающей природой. Предмет основы безопасности жизнедеятельности (ОБЖ) позволяет получить знания и умения, которые помогут сохранить жизнь и здоровье в опасных ситуациях. Эти ситуации всегда возникают неожиданно, но, тем не менее, большинство из них предсказуемы и к ним можно подготовиться заранее. ОБЖ учит нас предвидеть возможные опасности и минимизировать потери от той или иной ситуации. Сегодня мы сталкиваемся с новым видом вирусной опасности COVID-19,о котором поговорим с точки зрения биологии и ОБЖ.

Что такое вирус?

Вирус — это неклеточный инфекционный агент. Сегодня нам известно около 6 тысяч различных вирусов, но их существует несколько миллионов. Вирусы не похожи друг на друга и могут иметь как форму сферы, спирали, так и форму сложного асимметричного сплетения. Размеры вирусов варьируются от 20 нм до 300 нм.

Как устроен вирус?

В центре агента находится генетический материал РНК или ДНК, вокруг которого располагается белковая структура — капсид.
Капсид служит для защиты вируса и помогает при захвате клетки. Некоторые вирусы дополнительно покрыты липидной оболочкой, т.е. жировой структурой, которая защищает их от изменений окружающей среды.

Вирусолог Дэвид Балтимор объединил все вирусы в 8 групп, из которых некоторые группы вирусов содержат 1-2 цепочки ДНК. Другие же содержат 1 цепочку РНК, которая может удваиваться или достраивать на своей матрице ДНК. При этом каждая группа вирусов производит себя в различных органеллах зараженной клетки.

Вирусы имеют определенный диапазон хозяев, т.е. он может быть опасен для одних видов и абсолютно безвреден для других. Например, оспой болеет только человек, а чумкой только некоторые виды плотоядных. Вирус не способен выжить сам по себе, поэтому активируется только в хозяйской клетке, используя ее ресурсы и питательные вещества. Цель вируса — создание множества копий себя, чтобы инфицировать другие клетки!

Как вирус попадает в организм?

через физические повреждения (например, порезы на коже)
путём направленного впрыскивания (к примеру, укус комара)
направленного поражения отдельной поверхности (например, при вдыхании вируса через трахею)

к эпителию слизистых оболочек (это например вирус гриппа)
к нервной ткани (вирус простого герпеса)
к иммунным клеткам (вирус иммунодефицита человека)

Геном вируса встраивается в одну из органелл или цитоплазму и превращает клетку в настоящий вирусный завод. Естественные процессы в клетке нарушаются, и она начинает заниматься производством и сбором белка вируса. Этот процесс называется репликацией. И его основная цель — это захват территории. Во время репликации генетический материал вируса смешивается с генами клетки хозяина — это приводит к активной мутации самого вируса, а также повышает его выживаемость. Когда процесс репликации налажен, вирусная частица отпочковывается и заражает уже новые клетки, в то время как инфицированная ранее клетка продолжает производство.

Выход вируса

Вирус создал множество собственных копий, клетка оказывается изнуренной из-за использования ее ресурсов. Больше вирусу клетка не нужна, поэтому клетка часто погибает и новорожденным вирусам приходится искать нового хозяина. Это и есть заключительная стадию жизненного цикла вируса.

Скорость распространения вирусной инфекции

Размножение вирусов протекает с исключительно высокой скоростью: при попадании в верхние дыхательные пути одной вирусной частицы уже через 8 часов количество инфекционного потомства достигает 10³, а концу первых суток − 10²³.

Вирусная латентность

Как вирус распространяется?

воздушно-капельный (кашель, чихание)
с кожи на кожу (при прикосновениях и рукопожатиях)
с кожи на продукты (при прикосновениях к пище грязными руками вирусы могут попасть в пищеварительную и дыхательную системы)
через жидкие среды организма (кровь, слюну и другие)

Почему с вирусами так тяжело бороться?

Сегодня людям уже удалось победить некоторые вирусы, а некоторые взять под жесткий контроль. Например, Оспа (она же черная оспа). Болезнь вызывается вирусом натуральной оспы, передается от человека к человеку воздушно-капельным путем. Больные покрываются сыпью, переходящей в язвы, как на коже, так и на слизистых внутренних органов. Смертность, в зависимости от штамма вируса, составляет от 10 до 40 (иногда даже 70%), На сегодняшний день вирус полностью истреблен человечеством.

Кроме того, взяты под контроль такие заболевания, как бешенство, корь и полиомиелит. Но помимо этих вирусов существует масса других, которые требуют разработок или открытия новых вакцин.

Коронавирус

Виновником эпидемии, распространяющейся сегодня по миру, стал коронавирус, вирусная частица в 0,1 микрона. Свое название он получил благодаря наростам на своей структуре, своеобразным шипам. Внутри вируса спрятан яд, с помощью которого он подчиняет себе зараженный организм. Этот вирус воздействует не только на человека, но и на птиц, свиней, собак и летучих мышей. В настоящий момент выделяют от 30 до 39 разновидностей коронавирусной инфекции. Но для человека патогенно всего 6. И как любой другой вирус COVID-19 мутирует.

К наиболее распространенным симптомам COVID-19 относятся повышение температуры тела, сухой кашель и утомляемость. К более редким симптомам относятся боли в суставах и мышцах, заложенность носа, головная боль, конъюнктивит, боль в горле, диарея, потеря вкусовых ощущений или обоняния, сыпь и изменение цвета кожи на пальцах рук и ног. Как правило, эти симптомы развиваются постепенно и носят слабо выраженный характер. У некоторых инфицированных лиц болезнь сопровождается очень легкими симптомами.

Сколько же может жить этот вирус вне организма? Все зависит от типа вируса и от той поверхности, на которую вирусы попали. В качестве примера было рассмотрено 3 вируса, по которым велись исследования. Изучали время, на которое может задерживаться вирус на различных поверхностях. Данные приведены в таблице.

Поскольку пока не изобретено вакцины от COVID-19, в целях защиты от инфекции самым важным для нас является соблюдение гигиены.

Гигиена — раздел медицины, изучающий влияние жизни и труда на здоровье человека и разрабатывающая меры (санитарные нормы и правила), направленные на предупреждение заболеваний, обеспечение оптимальных условий существования, укрепление здоровья и продление жизни.

Сегодня следует соблюдать определенные правила гигиены:

Соблюдение режима труда и отдыха, не допускающего развития утомления и переутомления.
Выполнение условий, обеспечивающих здоровый и полноценный сон (свежий воздух, отсутствие шума, удобная постель, оптимальная продолжительность).
Правильное здоровое питание в соответствии с потребностями организма.
Комфортный микроклимат в жилище (температура, влажность и подвижность воздуха, естественная и искусственная освещенность помещений).
Содержание в чистоте тела и тщательный уход за зубами.
Спокойное и корректное поведение в конфликтных ситуациях.

Развитие людей до момента рождения имеет ряд особенностей, и исходя из этого его принято разделять на два больших этапа – развитие эмбриона и развитие … плода. Эти два этапа имеют свои особенности. Заполните сравнительную таблицу относительно указанных критериев.

СРОЧНО. ПОМОГИТЕ. ДАЮ 10 БАЛОВ(ИЗВИНИТЕ БОЛЬШЕ НЕТ) У МЕНЯ ОСТАЛОСЬ ДО АТТЕСТАЦИИ ОСТАЛОСЬ МАЛО ВРЕМЕНИ ПОМОГИТЕ. Установите соответствие между … особенностями внешнего строения и отрядами насекомых животногоОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ОТРЯД ЖИВОТНОГОА) лижущий или колющий ротовой аппарат---- 1) ПрямокрылыеБ) вторая пара крыльев преобразована в орган равновесия---- 2) ПерепончатокрылыеВ) общественные насекомые---- 3) ДвукрылыеГ) грызуще-лижущий ротовой аппарат---- Д) развитие с неполным превращением---- Установите соответствие между животным и органом, с помощью которого оно дышитЖИВОТНОЕ ОРГАНЫ ДЫХАНИЯА) скат---- Б) лосось---- 1) жабры В ) жерлянка---- 2) легкиеГ) ящерица----Д) морская змея----Установите соответствие между особенностями внешнего строения и видом паразитических червейОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) тело состоит из головки, шейки и члеников---- 1) Бычий цепеньБ) размеры тела до 20 см---- 2) Человеческая аскаридаВ) питательные вещества всасываются поверхностью тела---- Г) пища попадает в пищеварительную систему через рот----Д) раздельнополые животные----Е) гермафродиты----Установите соответствие между моллюском и средой его обитанияМОЛЛЮСК СРЕДА ОБИТАНИЯА) обыкновенная беззубка---- 1) воднаяБ) осьминог---- 2) наземно-воздушнаяВ) голый слизень----Г) большой прудовик---- Д) виноградная улитка----Е) задняя часть пищевода образует зоб----Д) кровеносная система замкнутого типа----Е) мидияУстановите соответствие между особенностями строения животных и группами, к которым их относят в зависимости от вида потребляемой пищи.ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ГРУППЫ ЖИВОТНЫХА) кишечник во много раз длиннее тела---- 1) растительноядныеБ) однокамерный железистый желудок---- 2) хищникиВ) слепая кишка короткая или редуцирована----Г) желудок имеет несколько отделов----Д) хорошо развиты клыки---- Е) клыки отсутствуют---- Установите соответствие между особенностями внешнего и внутреннего строения и хордовым животнымОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) вдоль спинной стороны тела у взрослого животного тянется хорда---- 1) рыбы Б) в состав скелета входит позвоночник---- 2) ланцетникВ) в полости тела лежат почки---- Г) органы выделения – извитые трубочки----Д) плавательн6ый пузырь наполнен смесью газов----Е) передняя часть нервной трубки видоизменена в головной мозг----Установите соответствие между особенностями внешнего строения и классом хордовых животныхОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ КЛАСС ЖИВОТНОГОА) кожа голая слизистая---- 1) ЗемноводныеБ) кожа сухая, покрытая чешуйками---- 2) ПресмыкающиесяВ) для дыхания служат легкие и кожа----Г) голова соединяется с туловищем при помощи шеи----Д) имеется третье веко – полупрозрачная мигательная перепонка---- Установите соответствие между особенностями внешнего строения и видом животногоОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) костный скелет---- 1) Белая акулаБ) плавательный пузырь является выростом кишечника---- 2) Речной окуньВ) жаберные крышки отсутствуют----Г) характерно яйцеживорождение----Д) хрящевой скелет---- Установите соответствие между особенностями внешнего и внутреннего строения и хордовым животнымОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) передняя часть нервной трубки видоизменена в головной мозг---- Б) в состав скелета входит позвоночник---- 1) ланцетникВ) в полости тела лежат почки---- 2) рыбы Г) органы выделения – извитые трубочки----Д) плавательн6ый пузырь наполнен смесью газов----Е) вдоль спинной стороны тела у взрослого животного тянется хорда---- Установите соответствие между особенностями внешнего строения и видом паразитических червейОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) гермафродиты---- 1) Бычий цепеньБ) пища попадает в пищеварительную систему через рот---- 2) Человеческая аскаридаВ) питательные вещества всасываются поверхностью тела---- Г) размеры тела до 20 см---- Д) раздельнополые животные----Е) тело состоит из головки, шейки и члеников---- Выберите три правильных ответаДля пресмыкающихся животных характерно:1) Наружный скелет2) Цевка3) Кожа сухая с роговыми чешуйками4) Трехкамерное сердце5) Сохраняется хорда у взрослого животного 6) Парные легкие, имеющие ячеистое строениевыберите три правильных ответа. Особенности, характерные для рыб:1) кожа голая со слизистыми железами2) внутренний скелет3) отделы тела – голова, туловище, хвост4) двухкамерное сердце 5) зеленые железы6) два круга кровообращенияОсобенности, характерные для земноводных:1) кожа голая со слизистыми железами2) трехкамерное сердце3) наружный скелет4) кожа сухая с роговыми чешуйками5) живорождении е6) оплодотворение наружное

1-тапсырма. Түсініктерге анықтама бер Азықтық тізбек - . Продуценттер Консументтер – Редуценттер - .. - .

. В первом браке возможно рождение сына-гемофилика с ихтинозом (xAhY),потому что в генотипе ребёнка содержится X-хромосома, полученная в результа … те кроссинговера, с двумя рецессивноми аллелями, и отцовская Y-хромосома, не содержащая аллелей этих двух генов.

Міграція - це * 1 Розділення популяцій одного виду 2 Переміщення особин на нові території 3 Виживання більш пристосованиї організмів

Сокращение мышцы, возникающее при раздражении серией сверхпороговых импульсов, в которых интервал между импульсами больше, чем длительность одиночного … сокращения, называется:1) гладкий тетанус2) зубчатый тетанус3) одиночное сокращение4) оптимальный тетанус5) пессимальный тетанус

1)Как называется явление возникающее при раздражении сверх пороговых импульсов, в которых интервал между импульсами больше чем длительность одиночного … сокращения?

Сокращение мышцы, при котором оба ее конца неподвижно закреплены, называется: 1) изотоническим 2) ауксотоническим3) пессимальным4) изометрическим5) оп … тимальным

ТАСС, 6 апреля. Молекулярные биологи из США открыли множество вирусов, которые могут не только размножаться внутри клеток водорослей, но и манипулировать их обменом веществ. Это стирает очередную грань между живыми организмами и неживыми вирусами, пишут исследователи в научном журнале Nature Communications.

"В прошлом мы думали, что между генами вирусов и живых клеток мало общего. Теперь мы достигли той точки, когда мы можем назвать лишь небольшое количество уникальных генов, которые есть только в клетках или в вирусах. Они оказались похожи в гораздо большей степени, чем мы ожидали", – рассказал один из авторов исследования, доцент Политехнического университета Виргинии (США) Фрэнк Эйлуорд.

В последние годы биологи открыли множество вирусов, которые отличаются необычно большим размером. Как правило, их частицы на порядки крупнее, чем у большинства других вирусов, а геном по длине и степени сложности почти не уступает тому, как устроена ДНК живых организмов, на которых они паразитируют.

Самая интересная особенность этих вирусов заключается в том, что подобные гигантские вирусы (NCLDV), как их называют ученые, сильно размывают грань между полноценными живыми существами и вирусами.

Дело в том, что в геноме последних есть не только "инструкции" по тому, как обходить защиту клеток и размножаться внутри них, но и гены, которые связаны с производством различных белков, напрямую не связанных с размножением вируса. Последнюю особенность ученые ранее считали характерной исключительно для живых существ, но не для вирусов.

Исследователи во главе с Эйлуордом нашли еще один пример того, как граница между живыми организмами и вирусами размывается. Они изучали генетическое разнообразие гигантских вирусов, которые поражают морские водоросли.

Вирусы-дирижеры

Для этого ученые собрали геномы всех представителей группы NCLDV, которые паразитируют на водорослях, сравнили их между собой и выделили наиболее интересные участки, у которых нет аналогов в геномах других типов вирусов.

Анализ показал, что у значительной доли 500 вирусов, которые изучали Эйлуорд и его коллеги, был не только классический набор генов, которые нужны для их размножения, но и крупные сегменты ДНК, предназначенные для управления обменом веществ у водорослей. Более того, в геномах некоторых вирусов ученые нашли почти полные цепочки генов, которые отвечают за расщепление глюкозы или другие важные части метаболизма живых организмов.

Что самое интересное, эти фрагменты ДНК попали в вирусы далеко не случайным образом. Как выяснили исследователи, они существуют в геноме вирусов уже многие миллионы лет. За это время они не пришли в негодность из-за накопления мутаций. Это, как объясняет Эйлуорд, означает, что подобные гены играют важную роль в выживании и распространении гигантских вирусов.

Этот факт в свою очередь говорит о том, что многие представители NCLDV умеют напрямую управлять обменом веществ своих жертв. Вирус не просто использует водоросли в качестве фабрики по производству новых копий самого себя, а берет ее под свой полный контроль.

"Когда такой вирус проникает в клетку, мы больше не можем рассматривать ее в качестве автономного существа. Фундаментальные аспекты ее жизнедеятельности меняются в результате заражения. Иными словами, хотя мы и не можем называть вирусы живыми существами, они играют важную роль в балансе питательных веществ и работе всех водных экосистем мира", – подытожил Эйлуорд.

Обзор

Автор

Редакторы

Обратите внимание!

Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.

Эволюция и происхождение вирусов

В 2007 году сотрудники биологического факультета МГУ Л. Нефедова и А. Ким описали, как мог появиться один из видов вирусов — ретровирусы. Они провели сравнительный анализ геномов дрозофилы D. melanogaster и ее эндосимбионта (микроорганизма, живущего внутри дрозофилы) — бактерии Wolbachia pipientis. Полученные данные показали, что эндогенные ретровирусы группы gypsy могли произойти от мобильных элементов генома — ретротранспозонов. Причиной этому стало появление у ретротранспозонов одного нового гена — env, — который и превратил их в вирусы. Этот ген позволяет вирусам передаваться горизонтально, от клетки к клетке и от носителя к носителю, чего ретротранспозоны делать не могли. Именно так, как показал анализ, ретровирус gypsy передался из генома дрозофилы ее симбионту — вольбахии [7]. Это открытие упомянуто здесь не случайно. Оно нам понадобится для того, чтобы понять, чем вызваны трудности борьбы с вирусами.

Из давних письменных источников, оставленных историком Фукидидом и знахарем Галеном, нам известно о первых вирусных эпидемиях, возникших в Древней Греции в 430 году до н.э. и в Риме в 166 году. Часть вирусологов предполагает, что в Риме могла произойти первая зафиксированная в источниках эпидемия оспы. Тогда от неизвестного смертоносного вируса по всей Римской империи погибло несколько миллионов человек [8]. И с того времени европейский континент уже регулярно подвергался опустошающим нашествиям всевозможных эпидемий — в первую очередь, чумы, холеры и натуральной оспы. Эпидемии внезапно приходили одна за другой вместе с перемещавшимися на дальние расстояния людьми и опустошали целые города. И так же внезапно прекращались, ничем не проявляя себя сотни лет.

Вирус натуральной оспы стал первым инфекционным носителем, который представлял действительную угрозу для человечества и от которого погибало большое количество людей. Свирепствовавшая в средние века оспа буквально выкашивала целые города, оставляя после себя огромные кладбища погибших. В 2007 году в журнале Национальной академии наук США (PNAS) вышла работа группы американских ученых — И. Дэймона и его коллег, — которым на основе геномного анализа удалось установить предположительное время возникновения вируса натуральной оспы: более 16 тысяч лет назад. Интересно, что в этой же статье ученые недоумевают по поводу своего открытия: как так случилось, что, несмотря на древний возраст вируса, эпидемии оспы не упоминаются в Библии, а также в книгах древних римлян и греков [9]?

Строение вирусов и иммунный ответ организма

Рисунок 1. Первооткрыватель вирусов Д.И. Ивановский (1864–1920) (слева) и английский врач Эдвард Дженнер (справа).

Почти все известные науке вирусы имеют свою специфическую мишень в живом организме — определенный рецептор на поверхности клетки, к которому и прикрепляется вирус. Этот вирусный механизм и предопределяет, какие именно клетки пострадают от инфекции. К примеру, вирус полиомиелита может прикрепляться лишь к нейронам и потому поражает именно их, в то время как вирусы гепатита поражают только клетки печени. Некоторые вирусы — например, вирус гриппа А-типа и риновирус — прикрепляются к рецепторам гликофорин А и ICAM-1, которые характерны для нескольких видов клеток. Вирус иммунодефицита избирает в качестве мишеней целый ряд клеток: в первую очередь, клетки иммунной системы (Т-хелперы, макрофаги), а также эозинофилы, тимоциты, дендритные клетки, астроциты и другие, несущие на своей мембране специфический рецептор СD-4 и CXCR4-корецептор [13–15].

Одновременно с этим в организме реализуется еще один, молекулярный, защитный механизм: пораженные вирусом клетки начинают производить специальные белки — интерфероны, — о которых многие слышали в связи с гриппозной инфекцией. Существует три основных вида интерферонов. Синтез интерферона-альфа (ИФ-α) стимулируют лейкоциты. Он участвует в борьбе с вирусами и обладает противоопухолевым действием. Интерферон-бета (ИФ-β) производят клетки соединительной ткани, фибробласты. Он обладает таким же действием, как и ИФ-α, только с уклоном в противоопухолевый эффект. Интерферон-гамма (ИФ-γ) синтезируют Т-клетки (Т-хелперы и (СD8+) Т-лимфоциты), что придает ему свойства иммуномодулятора, усиливающего или ослабляющего иммунитет. Как именно интерфероны борются с вирусами? Они могут, в частности, блокировать работу чужеродных нуклеиновых кислот, не давая вирусу возможности реплицироваться (размножаться).

Причины поражений в борьбе с ВИЧ

Тем не менее нельзя сказать, что ничего не делается в борьбе с ВИЧ и нет никаких подвижек в этом вопросе. Сегодня уже определены перспективные направления в исследованиях, главные из которых: использование антисмысловых молекул (антисмысловых РНК), РНК-интерференция, аптамерная и химерная технологии [12]. Но пока эти антивирусные методы — дело научных институтов, а не широкой клинической практики*. И потому более миллиона человек, по официальным данным ВОЗ, погибают ежегодно от причин, связанных с ВИЧ и СПИДом.

Подобный вирусный механизм характерен не только для ВИЧ. Он описан и при инфицировании некоторыми другими опасными вирусами: такими, как вирусы Денге и Эбола. Но при ВИЧ антителозависимое усиление инфекции сопровождается еще несколькими факторами, делая его опасным и почти неуязвимым. Так, в 1991 году американские клеточные биологи из Мэриленда (Дж. Гудсмит с коллегами), изучая иммунный ответ на ВИЧ-вакцину, обнаружили так называемый феномен антигенного импринтинга [23]. Он был описан еще в далеком 1953 году при изучении вируса гриппа. Оказалось, что иммунная система запоминает самый первый вариант вируса ВИЧ и вырабатывает к нему специфические антитела. Когда вирус видоизменяется в результате точечных мутаций, а это происходит часто и быстро, иммунная система почему-то не реагирует на эти изменения, продолжая производить антитела к самому первому варианту вируса. Именно этот феномен, как считает ряд ученых, стоит препятствием перед созданием эффективной вакцины против ВИЧ.

Открытие биологов из МГУ — Нефёдовой и Кима, — о котором упоминалось в самом начале, также говорит в пользу этой, эволюционной, версии.

Сегодня не только ВИЧ представляет опасность для человечества, хотя он, конечно, самый главный наш вирусный враг. Так сложилось, что СМИ уделяют внимание, в основном, молниеносным инфекциям, вроде атипичной пневмонии или МЕRS, которыми быстро заражается сравнительно большое количество людей (и немало гибнет). Из-за этого в тени остаются медленно текущие инфекции, которые сегодня гораздо опаснее и коварнее коронавирусов* и даже вируса Эбола. К примеру, мало кто знает о мировой эпидемии гепатита С, вирус которого был открыт в 1989 году**. А ведь по всему миру сейчас насчитывается 150 млн человек — носителей вируса гепатита С! И, по данным ВОЗ, каждый год от этой инфекции умирает 350-500 тысяч человек [33]. Для сравнения — от лихорадки Эбола в 2014-2015 гг. (на состояние по июнь 2015 г.) погибли 11 184 человека [34].

* — Коронавирусы — РНК-содержащие вирусы, поверхность которых покрыта булавовидными отростками, придающими им форму короны. Коронавирусы поражают альвеолярный эпителий (выстилку легочных альвеол), повышая проницаемость клеток, что приводит к нарушению водно-электролитного баланса и развитию пневмонии.

Рисунок 8. Электронная микрофотография воссозданного вируса H1N1, вызвавшего эпидемию в 1918 г. Рисунок с сайта phil.cdc.gov.

Почему же вдруг сложилась такая ситуация, что буквально каждый год появляются новые, всё более опасные формы вирусов? По мнению ученых, главные причины — это сомкнутость популяции, когда происходит тесный контакт людей при их большом количестве, и снижение иммунитета вследствие загрязнения среды обитания и стрессов. Научный и технический прогресс создал такие возможности и средства передвижения, что носитель опасной инфекции уже через несколько суток может добраться с одного континента на другой, преодолев тысячи километров.

Новость

Вирионы вируса гриппа штамма H1N1

Автор

Редактор

Возможность предсказывать эволюционную динамику вируса гриппа A чрезвычайно важна для здравоохранения: разработанная в соответствии с предсказаниями вакцина, применяющаяся во время сезонных вспышек заболевания, должна обеспечивать эффективную защиту от этой тяжелой инфекции, чреватой серьезными осложнениями. Аминокислотные замены в двух ключевых белках вируса гриппа A, взаимодействующих с иммунной системой, — нейраминидазе и гемагглютинине — происходят довольно часто и помогают вирусу избегать противодействия иммунной системы хозяина. Ученые из Сколковского института науки и технологий и других российских научно-исследовательских институтов показали, что для частоты таких аминокислотных замен характерна любопытная особенность: чем больше времени прошло с момента возникновения очередного варианта участка белка с антигенными свойствами, тем больше вероятность, что он будет заменен другим вариантом. Результаты этого биоинформатического анализа недавно были опубликованы в журнале PNAS.

Вирус гриппа A очень изменчив и постоянно подстраивается под иммунную систему хозяина с помощью аминокислотных замен в двух поверхностных белках, обладающих свойствами антигенов, — гемагглютинине (HA) и нейраминидазе (NA). Эти два белка уже стали классическими примерами, иллюстрирующими адаптивную эволюцию (рис. 1–3). Названия штаммов вируса гриппа также происходят от вариантов этих белков: так, название H1N1 означает, что вирусные частицы содержат гемагглютинин первого типа и нейраминидазу первого типа.

Рисунок 1. Общий вид вириона вируса гриппа A в разрезе

Рисунок 2. Молекула нейраминидазы, заякоренная в мембране вириона

Рисунок 3. Молекула гемаглютинина в мембране вириона

В гемагглютинине и нейраминидазе постоянно происходят несинонимичные аминокислотные замены, которые подхватываются или отбраковываются отбором. Но от чего зависит скорость эволюционирования определенных аминокислотных позиций? Как сообщается в недавней статье российских ученых, вышедшей в PNAS, важным фактором является время возникновения новой аллели (варианта гена): чем больший срок прошел с момента ее возникновения, тем выше вероятность появления в ней новых мутаций [1].

Стоит, однако, отметить, что предложенный авторами статьи подход имеет ряд ограничений. В частности, для правильных оценок времени возникновения варианта белка необходимо иметь достоверное филогенетическое дерево и восстановленный предковый вариант белка, что можно получить далеко не всегда. Тем не менее можно надеяться, что разработанный подход поможет улучшить наше понимание эволюционной динамики патогенов и принимать соответствующие меры по предотвращению вспышек и эпидемий, улучшая качество предсказаний при разработке вакцин.

Читайте также: