Вот, изучайте.
https://center-hc.ru/zabolevaniya-kotor ... y-infekciiЦитата:
Стадии вирусной инфекции
На клеточном уровне выделяют три стадии вирусной инфекции:
адсорбция вируса на клеточной мембране и проникновение вируса в клетку
экспрессия и репликация вирусного генома
сборка вирусов и выход вирусов из клетки
Адсорбция вируса на клеточной мембране и проникновение вируса в клетку
Заражение клетки вирусами начинается с адсорбции вируса на клеточной мембране, происходящей благодаря взаимодействию поверхностных белков вируса с мембранными рецепторами клетки. Различные вирусы используют для связи с мембраной клетки разные клеточные рецепторы. Так, например:
капсидные белки вируса полиомиелита связываются с особым рецептором – CD155
капсидные белки риновирусов – с молекулами адгезии ICAM-1. CD155 и ICAM-1 – принадлежат к суперсемейству иммуноглобулинов
капсидные белки ЕСНО-вирусов – с αvβ3-интегрином
гемагглютинины внешней оболочки вируса гриппа – с остатками сиаловой кислоты
гликопротеиды внешней оболочки ВИЧ – с молекулой CD4 и рецепторами хемокинов
гликопротеиды внешней оболочки вируса простого герпеса – с гепарансульфатом и рецептором ФНО
гликопротеиды вируса Эпштейна–Барр – с рецептором фрагмента компонента комплемента C3d (CD21) на поверхности В-лимфоцитов
Температура, как правило, мало влияет на адсорбцию вирусов (при 4°С и при 37°С скорость этого процесса практически одинакова). Связывание вирусов с мембранными рецепторами не защищает вирусы от нейтрализации антителами.
Адсорбированные вирусы проникают в клетку с помощью эндоцитоза или путем слияния с клеточной мембраной. Оказавшись в цитоплазме, вирусы освобождаются от большинства белков (раздевание вирусов) и начинают реплицироваться. Проникновение в клетку, раздевание и репродукция вирусов зависят от интенсивности энергетического метаболизма клетки и биохимических изменений, происходящих в клеточной мембране и цитоскелете. Так, при температуре ниже 37°С проникновение вирусов в клетку замедляется.
Пусковым фактором проникновения вируса в клетку обычно служит связывание некоторых поверхностных белков вируса с мембранными рецепторами клетки.
Экспрессия и репликация вирусного генома
После проникновения вирусов в клетку и раздевания – вирусный геном и связанные с ним вирусные белки оказываются в цитоплазме. Внутри зараженной клетки происходят:
репликация вирусного генома
синтез структурных вирусных белков, из которых собираются новые вирусы
Существует определенный порядок транскрипции вирусных мРНК, которые затем транслируются с образованием белка. Репликация вирусного генома и сборка нуклеокапсидов большинства РНК-содержащих вирусов происходят в цитоплазме, а большинства ДНК-содержащих вирусов – в ядре.
РНК-содержащие вирусы с плюс-цепью РНК
Вирусная плюс-цепь РНК может непосредственно служить матрицей для синтеза белка, поэтому такие вирусы не имеют в своем составе ферментов. Проникшая в клетку вирусная РНК взаимодействует с рибосомами зараженной клетки с помощью участка, называемого внутренним сайтом связывания рибосомы (IRES), и инициирует трансляцию полипротеина.
РНК-содержащие вирусы с минус-цепью РНК
В составе РНК-содержащих вирусов с минус-цепью РНК находится РНК-полимераза, которая проникает в клетку вместе с вирусным геномом. Большинство вирусов этого типа полностью реплицируются в цитоплазме. Вирусная РНК-полимераза осуществляет транскрипцию мРНК, а также полной комплементарной РНК (плюс-цепи). На матрице последней синтезируется вирусный геном (минус-цепь).
В результате трансляции мРНК синтезируются вирусная РНК-полимераза и другие вирусные белки.
Необычными свойствами обладает вирус гриппа: геном этого вируса представлен сегментированной минус-цепью РНК, причем образование мРНК и комплементарной плюс-цепи РНК происходит в клеточном ядре. Сегменты вирусной РНК проникают в ядро вместе с вирусной РНК-полимеразой и вспомогательными белками. В ядре протекают два процесса, необходимые для репродукции вируса гриппа:
процессинг вирусной РНК (перенос 5'-концов клеточных мРНК, содержащих 7-метилгуанозин, на плюс-цепи вирусной РНК и полиаденилирование З'-конца) и
сплайсинг некоторых РНК вируса гриппа
ДНК-содержащие вирусы
Геномы большинства ДНК-содержащих вирусов (за исключением поксвирусов) транскрибируются в ядре клетки-хозяина с помощью клеточной РНК-полимеразы II.
Синтез и процессинг мРНК у этих вирусов практически полностью осуществляется за счет клеточных механизмов (несколько вирусных белков участвуют только в регуляции транскрипции).
У многих ДНК-содержащих вирусов транскрипция происходит в три этапа, во время которых избирательно считываются сверхранние, ранние и поздние гены.
Нуклеокапсиды герпесвирусов проникают в цитоплазму вместе с белками матрикса, затем этот комплекс транспортируется вдоль микротрубочек к порам ядерной оболочки и далее в ядро. Белки матрикса вместе с клеточными факторами транскрипции запускают транскрипцию сверхранних генов. У герпесвирусов продукты сверхранних генов, так называемые сверхранние белки, играют роль трансактиваторов и необходимы для начала транскрипции ранних генов.
Большинство ранних генов кодируют белки, осуществляющие репликацию вирусной ДНК и запуск транскрипции поздних генов.
Поздние гены кодируют главным образом структурные белки, необходимые для сборки вирусов и выхода собранных вирусов из зараженной клетки. Транскрипция поздних генов зависит от репликации ДНК и прекращается в присутствии ингибиторов репликации.
Для каждого семейства ДНК-содержащих вирусов характерен уникальный механизм репликации ДНК.
Вирусы, использующие обратную транскрипцию
Геном ретровирусов и вируса гепатита В на разных стадиях цикла размножения образован или РНК, или ДНК.
Ретровирусы имеют диплоидный геном, представленный двумя идентичными плюс-цепями РНК; вирусы содержат также ферменты – обратную транскриптазу и интегразу.
Только у ретровирусов на матрице вирусной РНК с помощью обратной транскриптазы синтезируется двухцепочечная ДНК – провирус. Затем провирус встраивается в хромосому клетки-хозяина. Интеграция провируса с клеточным геномом – обязательный этап жизненного цикла этих вирусов. В геноме человека обнаружены нуклеотидные последовательности эндогенных ретровирусов, поэтому не исключено, что существуют пока неизвестные ретровирусы человека, способные к репродукции.
Транскрипцию интегрированного провируса с образованием мРНК и геномной РНК обеспечивает вирусный промотор. Транскрипция контролируется клеточными и вирусными регуляторными факторами.
Сборка вирусов и выход их из клетки
Как только вирусные нуклеиновые кислоты и вирусные структурные белки синтезированы в достаточном количестве, начинается сборка вирусов.
Сборка и выход из клетки зрелых вирусов означает завершение фазы вирусной инфекции (эклипс-фазы), во время которой зрелые вирусы в зараженных клетках не обнаруживаются.
Включение нуклеиновых кислот в вирусные нуклеокапсиды у всех РНК-содержащих вирусов происходит в цитоплазме, а у всех ДНК-содержащих вирусов – в ядре. Исключение составляют поксвирусы и вирус гепатита В.
У вирусов, капсиды которых имеют форму икосаэдра, вирусные капсидные белки способны к самосборке в плотно упакованные и высокоупорядоченные структуры. Затем вирусная нуклеиновая кислота (часто нуклеопротеид) проникает в уже сформированный капсид или скручивается вокруг него. Напротив, при сборке вирусных нуклеокапсидов со спиральным типом симметрии, как правило, нуклеиновая кислота служит каркасом, вокруг которого собираются вирусные капсидные белки.
На последнем этапе репродукции вирусы должны покинуть зараженную клетку и не связываться вновь с ее поверхностью. Многие вирусы выходят из клетки путем отпочковывания от клеточной мембраны, приобретая при этом внешнюю оболочку. Избыток вирусных поверхностных белков способствует насыщению мембранных рецепторов клетки, препятствуя тем самым повторной адсорбции вируса. У некоторых вирусов поверхностные белки обладают ферментативной активностью и разрушают мембранные рецепторы клетки. Например, вирус гриппа синтезирует гликопротеид с нейраминидазной активностью, отщепляющий остаток сиаловой кислоты от гликопротеидов и гликолипидов клеточной мембраны. Нуклеокапсиды герпесвирусов покрываются внешней оболочкой при отпочковывании от внутренней мембраны ядерной оболочки. Далее их созревание идет двумя путями:
вирусы попадают в цитоплазматические пузырьки и после слияния мембраны пузырька с клеточной мембраной выходят во внеклеточное пространство, или
вирусы переходят в цитоплазму, утрачивают внешнюю оболочку и вновь приобретают ее в процессе отпочковывания от клеточной мембраны
Выход из клетки вирусов, не имеющих внешней оболочки, возможен только при условии гибели клетки и распада ее мембраны.
Точность репликации вирусного генома
В то время как деление клетки сопровождается удвоением ее генома и образованием двух новых клеток, вирусное потомство обычно состоит из 10 – 1000 зрелых вирусов и в 5 – 10 раз большего числа дефектных, не полностью собранных вирусов. При этом для вирусов характерна значительная изменчивость - появляются новые вирусные штаммы, которые не распознаются иммунной системой либо приобретают устойчивость к противовирусным препаратам.
Сегментированный геном и обмен гомологичными участками генома между родственными вирусными штаммами (рекомбинация) способствуют изменчивости и образованию дефектных вирусов, например, при репродукции вируса гриппа. Дефектные вирусы, состоящие из пустых капсидов, а также вирусы, имеющие делеции или перестройки генома, образуются довольно часто, однако их патофизиологическое значение остается неясным.
Другие вирусные гены
Геномы многих РНК- и ДНК-содержащих вирусов включают гены, кодирующие белки, которые напрямую не участвуют в репликации, сборке вирусов или в регуляции транскрипции вирусных генов.
Большинство этих белков относятся к одному из четырех классов:
белки, прямо или косвенно изменяющие процессы клеточной пролиферации
белки, которые подавляют синтез клеточных ДНК, РНК и белков, обеспечивая эффективную транскрипцию и трансляцию вирусных мРНК
белки, которые способствуют выживанию клетки и угнетают апоптоз, что дает время для созревания вирусов и выхода их из зараженной клетки
белки, которые подавляют воспалительную реакцию и иммунный ответ хозяина
Таким образом, взаимодействие вируса с клеткой и организмом чрезвычайно сложно, и в современной вирусологии ему уделяется все большее внимание.
Тропность вирусов к клеткам
Каждый вирус способен репродуцироваться только в клетках определенного типа.
Тропность вируса определяется, главным образом, наличием на клеточной поверхности специфических рецепторов, обусловливающих адсорбцию и проникновение вируса в клетку. Кроме того, для репродукции вируса необходимо определенное состояние клеточного транскрипционного аппарата. Для транскрипции ДНК-содержащих вирусов, например, необходимы не только клеточная РНК-полимераза II и другие основные компоненты транскрипционного аппарата, но и различные активаторы, в частности факторы транскрипции, состав которых различается в клетках разных тканей, в разные фазы клеточного цикла, в покоящихся и пролиферирующих клетках.
В некоторых зараженных клетках не происходит репродукции паповавирусов и герпесвирусов, и эти вирусы сохраняются в латентном состоянии. Так, вирус папилломы человека заражает клетки базального слоя эпидермиса, однако репродукция вирусов происходит только после превращения зараженных клеток в кератиноциты.
Репродукция вируса простого герпеса, находящегося в латентном состоянии в нейронах ганглиев (тройничных, крестцовых, ганглиев блуждающего нерва), начинается только при воздействии внешних факторов (таких, как лихорадка, повреждение кожи, психическая травма), инициирующих транскрипцию сверхранних вирусных генов.
В В-лимфоцитах, зараженных вирусом Эпштейна–Барр (семейство герпесвирусов), вначале синтезируется белок, стимулирующий пролиферацию клеток. Другой вирусный белок блокирует активацию лимфоцитов и репродукцию вируса, запускаемые системой внутриклеточной передачи сигнала с участием тирозинкиназы семейства Src. Этот блок каким-то образом преодолевается, когда зараженные лимфоциты оказываются вблизи эпителия ротоглотки. В результате репродукции вирус попадает в слюну и может передаваться другому человеку воздушно-капельным путем.
Цитопатическое действие вирусов и угнетение апоптоза
Репродукция большинства вирусов сопровождается подавлением синтеза клеточных ДНК, РНК и белков. Видимо, это необходимо для того, чтобы предотвратить или ограничить выработку интерферона и обеспечить собственную репродукцию вирусов прежде, чем в организме разовьется полноценный иммунный ответ. Чаще всего вирусы специфически угнетают синтез клеточных белков, нарушая образование инициаторного комплекса трансляции, поскольку для трансляции вирусных мРНК этот комплекс обычно не нужен. Например, протеаза 2А вируса полиомиелита расщепляет компонент инициаторного комплекса трансляции, который обеспечивает узнавание рибосомой 7-метилгуанозина на 5'-концах клеточных мРНК. Поскольку мРНК вируса полиомиелита содержит внутренний сайт связывания рибосомы (си. выше), для ее трансляции 5'-концевой 7-метилгуанозин не нужен.
Вирусы гриппа отщепляют 5'-концевые участки, содержащие 7-метилгуанозин, от созревающих клеточных мРНК и используют их в качестве праймера для синтеза вирусных мРНК.
У вируса простого герпеса один из белков матрикса вызывает быстрое разрушение клеточных мРНК.
Частое следствие подавления синтеза клеточных макромолекул – индукция апоптоза. Кроме того, некоторые паповавирусы и аденовирусы содержат белки, нейтрализующие действие белка р53, вызывающего остановку клеточного цикла и апоптоз зараженной вирусом клетки.
Вход
Регистрация
FAQ
Поиск
