5 курс / Инфекционные болезни / Доп. материалы / Иммунология_и_вирусология_Себякин_Ю_Л_

41

тем самым активируют T-хе!П1СРЫ, которые в свою очередь акгивируют В­ :шмфоциIы на выработку антиreл и макрофаги, что приводит к фагОЦИIозу и уничтожению бактерий при участии системы комrшемeнra.

Есть данные, что Т-супрессоры ассоциируются с ГJШКоnpотеинами класса П особой груrmы, структура которой пока неизвестна.

Предложены две гипотезы, объЯСЮlЮщие каким образом Т-клетки узнают и чужеродный aнmгeH и гликоnpoтeин МНС: "двойное узнавание" и

"узнавание измененного своего" (рис.24).

Таким образом, npoисходящее в ходе ассоциативного узнавания, взаимодействие с различными ЮIетками иммунной системы приводит к развиrию различных направлений действия иммунной системы органнзма,

позволяющих эффективно уничтожап, чужеродные aиrшeны:.

ВОПРОСЫ для САМОСТОЯТЕЛЬНОЙРАБОТЫ

1.Каковы основные функции Т-клеток?

2.Как осуществляется дифференцировка Т-лимфоцитов?

3.Особенности гетерогенных Т-хелперов.

4.Каковы механизмы взаимодействия Т-хелперов с В-лимфоцитами?

5.Что такое aнrnгeны главного комrшекса гистосовместимости'?

6.Особенности строения И свойства :МНС-I и :МНС-П.

7.Особенности функционирования Т-клеток

8.В чем закточается ассоциативное узнавание aнтиrена?

9.Гипотезы взаимодействия Т-клеток с ангигенами fv1НC.

10.Главные вопросы иммунологии и возможные ответы на них

http://www.mitht.ru/e-library

42

ОСНОВЫ ВИРУСОЛОГИИ Первые вирусологические лаборатории появились в СССР в 30-е

годы. ЧеС1Ъ открыrия вирусов ПРШlадлежиг нашему соотечественнику Д.И. Ивановскому, которой в 1892 г. открьт существование нового тшrа возбудителей болезней на примере мозаичной болезни табака, который первоначалъно был назван "фильтрующейся бактерией".

На протяжении всего последующего периода одними из вопросов

вирусологии бьvm: что относиrь к вирусам и являются ли вирусы

организмами.

В настоящее время принято следующее определение вирусов: это автономные струкгуры, способные функциониров81Ъ и репроДУЦИРОВ81Ъся В восприимчивых к ним клегках ЖИВ<YIНЫX, растеЮlЙ, npocтeЙIIlИX, грибов, бактерий. При этом вирусы подч:иняroтcя законам ОРГaIOfЧеского мира на Земле.

Существовало много ГШIотез о npoисхождении вирусов, этих

"взбесивпmxся генов", жак их раньше называли. Сейчас принято счиnm., чro

они возНИЮIИ И эволюционировали вместе с клеточной формой жизни. Природа как бы опробовала на вирусах все возможные формы генemческого материала, (разные виды дик и РНК), прежде чем окончательно остановила

свой выбор на двойной спирали днк.

РА3ДЕЛ5. Классификация и номеНJCшrгура вирусов. Химический состав

вирусов. Общая схема репродукции вирусов. Реализация генemческой информации вирусов. Сборка вирусных частиц и выход из клencи. Пpomвовирусный иммунитет.

КJI8ССнФиК!Uия И иомеmw:81УР8 ВИDVСОВ. В основу современной

классификации вирусов положены следующие :кригерии:

1.Тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДИК), ее C1p)'lCIYpa

(количество нитей);

2.Наличие лиrrопротеидной оболочки;

3.Стратегия вирусного генома (способ репродущии);

4.ВнеППIИЙ размер, 11ПI симмerpии;

5.Круг хозяев;

6.ГеографИ'lеское расI1pOC1pанение;

7.Amигeнные свойe'ma и некоторые другие.

На основании перечисленных принципов, вирусы делятся на семейства И подсемейства (пп. 1 и 2), роды и типы - остальные пункты. Современная классификация ох:ваlывает более 4/5 всех известных вирусов, которые распределены в ]9 семейств, из них - 7 ДНК-содержащих и ]2 рнк­

содержапmx вирусов.

По строению вирусы ДеЛЯГСЯ на простоорганизоваЮfые и

сложноорганизованные. В свою очередЬ, простоорганизованныс вирvсы

ПО.J:Рi:lJДС.1ЯЮТСЯ на

http://www.mitht.ru/e-library

43

а). спиральные и б). ш<осаэдричсские.

Спиральная структура характерна для нигевИДНЫХ вирусов. Они имеют трубчатую оболочку, образоВаниую множеством копий одного и того же бе.;ncа и называеМ)'ю капсидом, внутри которой располагается нуклеиновая

кислота.

Ихосаэдрическое строение характерно ~ сферических ВИРУСОВ. Икосаэдр - это многоrpaнник с 20-ю треугольными гранями. Грани запОJПIены

белкОВЫМИ чаcnщaми. образующими капсид. НyюIеиновая кислота ПЛO'IНО

CBepнyra внутри И нередко находится В KoмrmeKce с бenкaми.

СложноОРганизОванные ВЦРУСЫ MOгyr быrь:

а). без дополнительных оболочек. они состоп из частей с разной

формой сим:метрlЩ например, содержат икосаэдрическую ГОЛОВКУ, трубчmyю часть и фиБРИJIЛЯ]>ные окончания (бalcrepиофаги);

б). с ДОПОJIНИТeJIЬными оболочками. эго MOгyr быть ЛШlИДНЫе, липопротеидные, ГJПIКопротеидные ИJПI белковые оболочки, распoлarающиеся

поверх ICaПсида.

. .

:';..:.:.....:~

Рис. 25. Разнообразие форм и размероВ вирусов. Схемаmческое

изображение некоторых вирусов растений (а), ЖИВО11{ЫХ (б) И бактериофагов

(в).

НомеНЮIатура ВиРусов. для упорядочения наименований ВИРУСОВ

подсемейства нет, род - iпjluenzavirns А, В, С.

Химический состав ВИРУСОВ. Простоорганизованные вирусы

предстщ,ляют собой нуклеопротеиды или нуклеокапсиды и состоят из

http://www.mitht.ru/e-library

44

нуклеиновой lQIСЛОТЫ и нескольких кодируемых ею белков, формирующих вирусную оболочку вокруг нуклеиновой кислоты - капсид.

СложноорганиЗОВaJПIЫе вирусы содержат дополнительные оболочки,

липидные, JIИПопротеидные, гликопротеидные ИJШ белковые, Т.е. помимо

нуклешlOВЫХ кислот в состав входят ОО'IЩ липиды и углеводы.

1. Нуклеиновые кислоты. Клen<и всех живых организмов содержат

два вида нуклеиновых кислот - дик и РНК. Вирусы содержаТ только один вид

НК. При этом и та и Щ!угая нк может БыTh храни:гелем наследствешlOЙ

информации, вьmоJIЮIЯ таким образом функции генома.

а). Вирусные дик (мол..масса 1_250x106); молекула, может бьпъ

однонитчатой, двyнmчатой, mmейной, кольцевой.

1----_

Ш ШDO Ш

oll! III;J Ii •

р IHI!iJ"" I

о ое

Рис. 26. ТИПЫ молукул вирусных дик.

В геномах, представленных двунитчашми дик. Шiформация: обычно закодирована в обеих НImIX ДИК. Эro свидетельствует о максимальной ЭJCономии генетического материала. При этом, в основном,

набmoдается отсутствие повторов в последовtrrelIЬНОСТИ.

б) Вирусные РНК. Примерно 80010 изученных вирусов содержат Рнк­ геном, чro явля:стся: уникальной особенноС1ЪЮ вируса. Струхтура вирусных

РНК чрезвычайно разнообразна.

000

Рис. 27. Типы ЧО.l\1(\':r вирусных РНК

http://www.mitht.ru/e-library

45

Вирусы, содержащие однонитчатые PНI<, деляrся на две грynпы- у первой группы вирусов геном оБЛaдIleГ функциями и-РНI<, Т.е. обладает спосоБНOCThю непосредственно перенocmъ генетическую информацию на рибосомы (условно их называют «ПЛIос-нитевые РНК вирусы» - РНК(+)­ вирусы).

у второй груIпIы геномная РНК не оБЛaдIleГ свойcmaми и-РНК.

Фymщию и-РНК может выплшrrь только РНК, комnлемeнrapна.и геномной.

Процесс трансхрmщии осущecmля:e'l'aI в зараженной ЮIerке, при этом вирус

несет с собой фермеиr - 'Ip8НClCpИПТ83у, Т.к. ecтecmeннoгo аналога такого

фермeнra в ЮIетках нет. Такие вирусы называют РНК(-)-вируcы.

Двyнитчamе PНI< - неоБъlчный 1ИП НI<, распространен среди вирусов

животных и растеllИЙ. Общей их особениOCThЮ является фрагмеmиpoванное

состояние генома (оБычнo 8-11 фparмemoв).

2. ~ В зараженной ЮIетке вирусный геном кодирует cmrreз двух групп белков - структурных, которые BXOДIIТ в состав вирусных часпщ

потом:ства, и неструктурных, которые обслуживают 1IpoЦесс внyJpИЮIеточной

репродукции вируса.

k) Структурные белки. Различают две группы структурных бел:ков:

-кan:сидные белки, образующие кan:сид (футляр) ДJIJI НI<, геномных белков и ферм:ешов. Эrи бemcииногда называют кan:coм:epы:

-суперкanсидные белки, вхоД\ПЦИе в состав наружной вирусной оболочки. Поскольку сynерIC8IICИД также называют ''пеlDIОС· (мaиrIOI). то ЗIИ белки еще вaзывaюr пеlDIОМерами. Простоорганизованнее вирусы имеют

кan:Сид, сложноорганизованные - кan:СИД и nenлос.

Основным IIpИНЦШIом CТPOeНmI кan:сидной оболочки вирусов является npинцип Субьединичности, Т.е. пocrpoeниe капсида из идeн:mчныx

ПОВТОРЯЮЩИХСЯ цепщ склонных к самосбор:ке. Самосборха субъединиц

зanpoграмм:ирована в первичной cтpyкrype белха и npиводиr к строго упорядоченной cтpyкrype оболочки, обладающей наименьшей свободной

энергией

Суперкanсидные белки (оБычнo гликоnpотеины) являюrcя внутримембранными беmcами сложно организованных вирусов и образуют "IIIИПЫ" на поверхнocrн кanсида. Основной их функцией является взаимодействие со специфическими рецепторами ЮIеточной поверхности. Причем в процессе эволюции у вирусов выработалась адресная функция, Т.е.

Сllособность связываться только С клerкaми, имеющими ядро, за счет

специфических рецепторов метки-МIШIсни - ан'ТШ'енов МНС.

б). НеСТР)Ъ.1)'рные бе.ЧJ<И. К неструктурным беmcам относятся

предшественники вирусных беmcов, фермента сИНI'eЗ<J , белки-регуляroры. В

большинстве случаев, они не идеНТИфlЩИpOваны, т к. сложно выде.1JИI'Ь и oTдemrrь эти белки от "собственных" белков клетки.

3. Липиды. В COCТ'dВe сложно оргаНИЗОВaIШЫХ вирусов липиды

образуют липидный бислой, в который ВС1рОены суперкалсидные бemcи.

http://www.mitht.ru/e-library

4Ь

Липиды составляют 15-35% сухого веса вируса и состоят на 50-60% из фосфолиnидoв и 20-3()о/о холестерина

4. УглеводЫ. Углеводный КОМIlонеш вирусов находится в составе гликоnpoтеинов и составляет 10-15% от массы вирусов. При этом углеводы играют значиreльную роль в струюуре и функциях ГЛlПCоnpoтeинов поверхносm вируса, npeдотврaIЩiSl белок от разрушения ферменгамн и

участвуя в peaIЩИЯX узнавания И связывания с клеткамн-мшпенямн.

РецрOlD'ISUВЯ вирусов. Процесс репродУКЦИИ вирусов может бmъ уrловно разделен на ~ фазы. Первая фаза oxвluывет события, которые

ведУТ к адсорбции и проникновению вируса в клетку, освобождению его

Bнyrpeннeгo комnoнeиra и модификацию его 'IaЮIМ образом, чro он I1pиобретает способноC'IЪ вьnы:втъ ИНфеIЩВIO. Первая фаза npoцесса

репродукции вирусов вклю"ЧаеТ В себятри стадии:

после ТОГО, как только Э1И соБЫТЮI nPOИЗОIIIЛИ, начинается вторая

стадия npoцесса, в:ключающая зкс:npeccию вирусного генома:

1). Транскрипция;

2). Транcляциg;

3). РeпJIIOOЩВIIгенома;

4). Сборка вирусных компонeпroв;

5). Выходвируса из кле:пси.

Адсорбция: ВИРУса на пошmхнQC'IИ клетки. Взаимодействие вируса с

кле:псой начинается с npoцесса адсорбции, Т.е. взаимодействия aпmreиныx

детерминанг, расположенных на поверхности вируса, С рецешорами клe1.1Ql­

мишени.

Наличие специфических рецешоров на поверхности клenm в ряде

случаев обуславливает феномен зависимого от "хозя:ииа" ограиичевия. Т.е. способности вируса зapaжar.ь JПШIЬ оnpeделеивые виды ЖИВО1НЫХ.

Aнmrениые дerepминаиrы шm :как их еще называют, "вирусв:ые npикреплешlыe бeJПcи" хорошо различимы в ЗЛeIcrpoнном МИIq>OCICопе И имеют различное строение (ШИПЫ у оболочечнъrx. корона у корона-вирусов н

т.До) И расположение на поверxнocm.

ПРОНИI<Новение вирусов в клецу. Исторически сложилось

представление о двух механизмах проникновения вируса в клeucy: путем

эндоцитоза или слияния.

Рецепторный эндоцитоз - "ВИРОПСI<СИС" (рис. 28) представляет собой обычный механизм поступлеЮfе в клетку rrитате.?lЫlЫХ веществ. на fЩа3матичеСI<ОЙ мембране имеются специа'1ы{ые ямочки, покрытые СО

стороны ЦИТО11Ла3~fЬJ 6еmcом к.lаТРИНО~1. Связываясь с реllеmорющ вир~'С

http://www.mitht.ru/e-library

47

попадает в ямочку, обволакивается белком клcrmином с образованием

вакуоли, далее продвигается в цитоплазме и после слияния с ядерной

мембраной высвобождает свой геном.

р

-(§-(J:)-Q-O

а

о

- cj-

б

Рис. 28. Схема npони:кновения вируса в клетку путем рецешорного

эндоцитоза с выходом Bнyrpeннero содержания вируса в ЦИТОIL'Iазму (а) R1Ш слиянием рецепгосомы с наружной ядерной оболочкой (6).

в случае слияния вируса и ЮleтI<И (рис. 29) происходиr икгеграция

ЛИПИ.ДН:ЫХ оболочек вируса и клетки. При этом внутреннее содержимое вируса

ока%IваеI'СЯ в ЦIfГOплазме.

http://www.mitht.ru/e-library

4~

Поверхностные бсmш

Iщруса

Рис. 29. Схема проникновения вируса в ЮIетку пyreм сл:ияния оболочки с rmазмаmческой мембраной.

Раздевание ВШD'са в клетке. для того, чroбы ВЫЗВIПЬ инфекционный

процесс, проникнувшие в ЮIетку вирусные чac'lшI,ы должны проЙlИ стадию

модификации, Которая называется разДeвaшlем. Смысл раздевания заключается в удалении вирусных 3Iuцитных оболочек, преlIЯ.ТC'Шующих

экспрессии вирусного геномз. КонечныйПРОДYICI' раздевания - нк. Раздевание

происходит в специализированных участках ЮIeткR - лизосомах, aIПJap!Пе

Гольджи, околоядерном пространстве.

При слиянии вирусной и клеточной мембран ПРОНИlCНовение

сочетается с раздеванием.

Стадия раздевания является лимиrиpующей стадией инфекции. эго

связано в первую очередь с местом раздевания вируса, Т.К. только пyreм

внутриклеточного продвижения к ядерным порам возможно достичь

связывания генома вируса и генома клепси, а, во-вторых, раздевание

происходит через несколько стадий, связанных с внyrpеиней перестройкой вирусных частиц нарушение в которых снижаer инфекционную активность

вируса.

ТрансIфИIП.IИЯ. Строение вирусного генома у различных вирусов

различно. Так у ДИК-вирусов и-РНI< сингезируется на матрице одной из цепей дик по формуле:

l{HK Ч'<lНС.:РS!ШSУ,я) и-РНК ТР3Ij('<,j\~ЕШ1 ) белОК

При этом днквирусы, репродукция которых происходИТ в ядре, испо.'1ЬЗ}'ЮТ ДШI транскриции клетО'ffiУ:Ю PHK-ПОJШМеразу-Il. К таким вирусам оrnосится, например, вирус геРПеса. днк-вирусы, репродукция которых ~южет ПРОИСХОДИТЬ В ЩfТОIL1<IЗ~fе, ИCl10:IЬЗ~ЮТ собственный феР~fею - днк­

ПОiШ~1еразу, ВХОДЯ:Щ)Ю в СОСТаВ вируса. Пример - вирус оспы. у PI{}(( +) вирусов решеЮlе ЩJДЧИ наиБО.Jее простое

http://www.mitht.ru/e-library

49

РНК _--,,·гр<-.:.,,:.:..:I\.;..:(,Ж:;.:·'·'.:::ЦI,,-,11I_~) белок

ресrшpаторные заболевания.

у РНК(-}-вирусов передача генemческой информaцmt. осущecrnля:ется

по схеме:

Образование и-РНК (КОМIDIементарной последовательнocm)

осуществляется с помощью сoбcmeнного фермеша - транскрипгазы..

Среди РНК-вирусов ЖИВО1ВЫХ есть семейC'mО petpoвирусов, которые имеют уникальный пyrь передачигенemческой информациипо схеме:

РНК m.=~.) дик ·r;r"НCКJll!U\in.) н-РНК ~I~:WIRII ) беооJC

В составе этих: вирусов есть yниkaJJЬНЫЙ фермeнr - обрlПШlЯ транскриmaзa или ревертаза, которая переnисываег информацию с РНК на дик. Тот же фермeнr .щшее удваиваег молекулу дик, Т.е. на мщрице полученной дик сиигезирует еще одну цепь. Двyниrчaraя ДНI< замыкается в

кольцо и далее интегрирует с клеточным геномо:м. Последующую транскрицию

уже иатегрированной вирусной дик клетки осуществляет клеточная РНК­ полимераза-П.

Поскольку получающаяся при этом и-РНК гомологична геномной РНК

вируса, а не КОМIDIемешарна ей, ретровирусы называют "IIЛЮC-:ниreвыми"

вирусами.

У сложноорганизованных вирусов транСICpШЩWI происходит не на матрице голой РНК, а в составе так назшаемых транс:криrщиоВНЬ1Х комплексов, в состав которых BXOДjIТ геномны:е бепхи. Эm бeпm обеспечивaюr npaвильную конформацию тяжа PНIC, зaщиry его от нуклеаз, а 18ICЖе

регуляцию транс:кршщии.

Регушщия транскршщии вирусного генома кошролируется на протяжении всего инфекционного цикла как клеточными, так и вирус­

специфическими механизмами.

ТранCдЯШIЯ. В состав геноМНЬ1Х белков BXOДjIТ вирус специфические инициаторные факторы, которые попадая в клетку npиводsrr к парадоксальной ситуации - за счет специфического узнавания рибосомой вирусных и-РНК прекращается трансляц:иsщия. собственных и-РНК и начинается трансляция вирусных и-РНК.

Обнаружены два способа трансляции:

-и-РНК транслируется в огромный потmептид-предшествешiИI<,

который затем нарезается на зрелыIe акгивные белки;

-и-РНК транслируется с образованием зрелых белков, которые затем

модифицируются.

Первый способ трансляции характерен ДJIЯ РНК(+) вирусов. Образующийся ПОЛЮ1ротеид нарезается на зрелые белки клеточными ферментами.

http://www.mitht.ru/e-library