1. Принципы классификации вирусов.

Вирусы - мельчайшие микробы, относящиеся к царству Virae (от лат. virus - яд). Они не имеют клеточного строения и состоят из ДНК или РНК-генома, окруженного белками. Являясь автономными генетическими структурами и облигатными внутриклеточными паразитами, вирусы размножаются в цитоплазме или ядре клетки и не имеют собственной метаболической системы. Для них характерен особый разобщенный (дизъюнктивный) способ размножения (репродукции): в разных частях вирус-инфицированной клетки синтезируются вирусные компоненты, а затем происходят их сборка и формирование вирусных частиц. Зрелая вирусная частица называется вирионом.

Вирусная частица состоит из нуклеиновой кислоты (различают ДНК- и РНКсодержащие вирусы) и белковой оболочки, называемой капсидом. Капсид построен из идентичных друг другу морфологических субъединиц - капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсид образуют единую структуру - нуклеокапсид. Такое строение характерно для простых (безоболочечных) вирусов. У сложноорганизованных (оболочечных) вирусов капсид окружен дополнительной липопротеиновой оболочкой - суперкапсидом, являющимся производным мембранных структур клетки хозяина. Капсомеры определенным образом расположены вокруг нуклеиновой кислоты, формируя различные типы симметрии:

• спиральный тип симметрии обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида;

• кубический тип укладки капсомеров образует капсид в виде куба или сложного двадцатигранника - икосаэдра;

• смешанный тип симметрии характерен для бактериофагов: их нуклеокапсид обычно имеет форму куба (икосаэдра), а хвостовой отросток состоит из капсомеров, уложенных по спирали.

Размеры вирусов измеряют в нанометрах (1 нм = 10^-3 мкм), и у разных представителей этого царства размеры составляют от 18-20 до 350-400 нм.

Форма вирионов также может быть различной:

• сферической (пикорнавирусы, аденовирусы);

• палочковидной (вирус табачной мозаики);

• пулевидной (рабдовирусы);

• нитевидной (филовирусы);

• кирпичеобразной (поксвирусы);

• в виде сперматозоида (бактериофаги) и др.

В основу классификации вирусов положены следующие критерии:

• тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), ее структура, количество нитей (одна или две);

• размеры вирионов;

• форма вирионов;

• количество капсомеров;

• тип симметрии;

• наличие наружной оболочки (суперкапсида);

• чувствительность к детергентам (эфиру и дезоксихолату);

• место размножения в клетке;

• особенности воспроизводства («стратегии») вирусного генома;

• антигенные свойства и др.

Международный комитет на таксономии вирусов (ICTV) принял универсальную систему классификации, которая использует такие таксономические категории, как семейство (название оканчивается на viridae),подсемейство (название оканчивается на virinae), род (название оканчивается на virus). Вид вируса не получил биноминального названия, как у бактерий

2. Морфология вирусов.

Морфологию вирусов (размеры, форму, структурную организацию) изучают с помощь электронного микроскопа. Кроме того, можно окрасить некоторые вирусы методом серебрения по Морозову (например, поксвирусы) или обнаружить их внутри зараженных клеток с помощью люминесцентной микроскопии.

Неклеточные формы микробов представлены прионами - белковыми инфекционными частицами, вызывающими конформационные болезни со смертельным исходом, когда под их воздействием изменяется структура (конформация) нормального клеточного белка. Прионы вызывают у человека и животных так называемые медленные прионные инфекции (болезнь Крейтцфельда-Якоба, куру и др.). Другие необычные агенты - вироиды - небольшие молекулы кольцевой суперспирализованной РНК, не содержащие белка и вызывающие заболевания растений

Структуру вирусов из-за их малых размеров изучают с помощью электронной микроскопии как вирионов, так и их ультратонких срезов. Размеры вирусов (вирионов) определяют напрямую с помощью электронной микроскопии или косвенно методом ультрафильтрации через фильтры с известным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования. Размер вирусов колеблется от 15 до 400 нм: к маленьким вирусам, размер которых сходен с размером рибосом, относят парвовирусы и вирус полиомиелита, а к наиболее крупным - вирус натуральной оспы (350 нм).

Вирусы отличаются по форме вирионов, которые имеют вид палочек (вирус табачной мозаики), пули (вирус бешенства), сферы (вирусы полиомиелита, ВИЧ), нити (филовирусы), сперматозоида (многие бактериофаги).

Вирусы поражают воображение своим разнообразием структуры и свойств. В отличие от клеточных геномов, которые содержат однородную двунитевую ДНК, вирусные геномы чрезвычайно разнообразны. Различают ДНК- и РНК-содержащие вирусы, которые гаплоидны, т.е. имеют один набор генов. Диплоидный геном имеют только ретровирусы. Геном вирусов содержит от 6 до 200 генов и представлен различными видами нуклеиновых кислот: двунитевыми, однонитевыми, линейными, кольцевыми, фрагментированными.

Среди однонитевых РНК-содержащих вирусов различают геномные плюс-нить РНК и минус-нить РНК (полярность РНК). Плюс-нить (позитивная нить) РНК этих вирусов, кроме геномной (наследственной) функции, выполняет функцию информационной, или матричной РНК (иРНК, или мРНК); она является матрицей для белкового синтеза на рибосомах инфицированной клетки. Плюс-нить РНК является инфекционной: при введении в чувствительные клетки она способна вызвать инфекционный процесс. Минус-нить (негативная нить) РНК-содержащих вирусов выполняет только наследственную функцию; для синтеза белка на минус-нити РНК синтезируется комплементарная ей нить. У некоторых вирусов РНК-геном является амбиполярным (ambisense от греч. амби - с обеих сторон, двойная комплементарность), т.е. содержит плюс- и минус-сегменты РНК.

Геном вирусов может включаться в геном клетки в виде провируса, проявляя себя генетическим паразитом клетки. Нуклеиновые кислоты некоторых вирусов, например вирусов герпеса, могут находиться в цитоплазме инфицированных клеток, напоминая плазмиды.

Для вирусов характерно наличие структурных и неструктурных белков. Неструктурные белки участвуют в репродукции вирусов, а структурные белки обусловливают строение вирусов. Вирусы имеют как вирус-специфические белки, так и клеточные белки, захваченные вирусом при репродукции в клетке хозяина.

Различают простые вирусы (например, вирус гепатита А) и сложные вирусы (например, вирусы гриппа, герпеса, коронавирусы).

Простые, или безоболочечные, вирусы имеют только нуклеиновую кислоту, связанную с белковой структурой, называемой капсидом (от лат. capsa - футляр). Некоторые простые вирусы могут формировать кристаллы (например, вирус ящура). Капсид защищает нуклеиновую кислоту от деградации. У простых вирусов капсид участвует в прикреплении (адсорбции) к клетке хозяина. Простые вирусы выходят из клетки в результате ее разрушения (лизиса).

Сложные, или оболочечные, вирусы, кроме капсида, имеют мембранную двойную липопротеиновую оболочку (синоним: суперкапсид, или пеплос), которая приобретается путем почкования вириона через мембрану клетки, например через плазматическую мембрану, мембрану ядра или мембрану ЭПР. На оболочке вируса расположены гликопротеиновые шипы, или шипики, пепломеры. Разрушение оболочки эфиром и другими растворителями инактивирует сложные вирусы. Под оболочкой некоторых вирусов находится матриксный белок (М-белок). Капсид и оболочка (суперкапсид) защищают вирионы от воздействия окружающей среды, обусловливают избирательное взаимодействие (адсорбцию) своими рецепторными белками с определенными клетками, а также антигенные и иммуногенные свойства вирионов.

Внутренние структуры вирусов называют сердцевиной. У аденовирусов сердцевина состоит из гистоноподобных белков, связанных с ДНК, у ретровирусов - из белков внутреннего капсида.