27 Понятие о гене и геноме. Генотип и фенотип вирусов. Генетические признаки (маркеры) и их использование в характеристике штаммов.

Вирусы позвоночных, как и более совершенные организмы, обладают двумя основными свойствами: наследственностью и изменчивостью. Изучением этих явлений занимается специальный раздел вирусологии – генетика вирусов. У вирусов важными биологическими свойствами является простота организации, многообразие форм и популяционная структура вируса. Вирус, размножающийся в организме хозяина, в биологическом плане представляет собой не механическое скопление частиц, а определенное сообщество, обладающее рядом признаков и свойств популяции. Как и в любой другой генетической системе, в наследственном аппарате вирусов используется триплетный биологический код: три нуклеотида в односпиральных молекулах или три пары нуклеотидов в двуспиральных молекулах НК кодируют 1 АК. У вирусов единица структурной и функциональной наследственности – геном.

Совокупность всех генов, которые имеются у вируса, составляющего данную популяцию, называют генофондом вирусной популяции. Он обусловлен генотипом данного вируса.

Генотип – постоянное свойство вируса, которое меняется только в результате мутации. Совокупность всех внешних признаков, свойств и функций данного вируса, называют фенотипом.

У вирусов может быть 3-400 генов. Все признаки вирусов, информация о которых закодирована в генах, называются генетическими признаками. Изучение генетических признаков у вирусов имеет важное и теоретическое, и практическое значение. Знание этих признаков дает возможность отличать вирусы друг от друга, классифицировать их, выявлять измененные штаммы, отбирать их для производства вакцин.

Все генетические признаки вирусов условно делятся на групповые, видовые и штаммовые. Они тесно связаны с критериями для классификации вирусов.

Групповые: тип НК, размер вириона, тип симметрии, устойчивость к жирорастворителям. Они характерны для целого семейства или рода

Каждый вид вируса имеет много штаммов, у них могут быть штаммовые индивидуальные признаки (вирулентность, антигенная структура, терморезистентность). Каждый генетический признак принято условно обозначать начальной буквой латинского названия этого явления. Рядом ставится значок + или –

К числу генетических признаков, позволяющих дифференцировать вирулентные и авирулентные штаммы, относится способность вирусов вызывать в организме образование интерферона. В большинстве случаев вирулентные штаммы проявляют терморезистентность. Некоторые вирусы способны вызывать склеивание эритроцитов животных и птиц.

28 Мутации и их механизмы. Практическое использование вирусных мутантов.

Мутации – наследуемые изменения генов, результатом которых является фенотипическое изменение свойств. Бывают спонтанными и индуцированными. Спонтанные мутации происходят в естественных условиях без вмешательства экспериментатора под влиянием факторов внешней среды. Они возникают не без причины, но практически невозможно выявить или уточнить фактор, который вызвал мутацию в каждом конкретном случае. Частота спонтанных мутаций у ДНКовых вирусов реже, чем у РНКовых. Индуцированные мутации возникают при экспериментальном воздействии на вирус физических или химических факторов. Из химических мутагенов чаще используют:

• Аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований, например, 5 фтор урацил или 5 йод урацил.

• Азотистая кислота

• Гидроксиламин

• Алкилирующие соединения (иприт, этиленимин)

• Нитрозопроизводные мочевины – супермутагенные.

Из физических мутагенов используют:

• Повышенную температуру (40-45 градусов)

• УФ лучи

• Гамма-лучи

• Ультразвук

Если наблюдается изменение в одной точке гена, мутация называется точечной. Это может привести к изменению какого-то одного свойства. Если изменения затрагивают значительный участок гена, то такие мутации называют аберрационными. Невозможно получить однотипные результаты опыта при одинаковых условиях воспроизведения. В зависимости от механизма различают несколько видов или форм мутации:

• Инверсии – наблюдаются в результате изменения последовательности чередования нуклеотидов в молекуле НК;

• Транзиция – замещение одного пуринового или пиримидинового основания на другое;

• Трансверсия – пуриновое основание замещается на пиримидиновое и наоборот;

• Делеции – выпадение или вставка одного или нескольких нуклеотидов;

• Нонсенс – сбой в наборе текста, который приводит к полной бессмыслице.

От типа мутации зависит жизнеспособность мутанта. Некоторые изменения могут привести к летальным мутациям. Иногда при последующих циклах репродукции наблюдается возврат в исходное состояние, которое называется реверсия. Чаще реверсируют точечные мутации. Мутации часто возникают при пассажах.

Мутации часто используют при получении аттенуированных или ослабленных штаммов вирусов с целью получения живых противовирусных вакцин. При пассажах наблюдаются общие закономерности, как и в микробиологии.

Мутации при пассажах

Это изменчивость, индуцированная хозяином (адаптационная). Чаще наблюдается при пассажах через гетерологические системы, когда вирус пассажируют через несвойственную ему модель или выбирают неестественный способ инфицирования биологических моделей. Первые научные исследования изменчивости вирусов при пассажах были проведены в 1882 году Луи Пастером. Он заражал вирусом бешенства кроликов внутримышечно, и заметил, что в процессе пассажирования вируса сокращался инкубационный период, в результате получил вирус-fixe. При этом усилилась патогенность для кроликов, но утратилась патогенность для собак и человека. У привитых животных вирус не проникал в слюнные железы и не вызывал образования телец-включений Бабеша-Нерги. Пастер открыл метод ослабления вируса с сохранением его антигенности и иммуногенности. Успех аттенуации зависит от вида животного, возраста, способа введения вируса и биологических свойств. Для успеха аттенуации используют различные приемы снижения резистентности организма: температура, радиация, противовоспалительные гормоны, молодых животных (мышат-сосунов или крольчат), ряд вирусов удалось аттенуировать путем пассажирования на куриных эмбрионах. В настоящее время многие вирусы адаптируют к клеточным культурам и тоже добиваются снижения вирулентности.