Лекции по "Вирусологии"

 

17. Основные типы репликации  вирусных геномов по Балтимору

Класс I: вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК

Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК для репликации попадают в ядро клетки, так как им требуется клеточная ДНК-полимераза. Также репликация ДНК этих вирусов сильно зависит от стадии клеточного цикла. Вирусы: Herpesviridae, Adenoviridae и Papovaviridae. У представителей семейства Poxvirus геномная ДНК реплицируюется не в ядре.

 

 

 

 

 

 

 

Класс II: вирусы, содержащие одноцепочечную ДНК

Вирусы семейств Circoviridae и Parvoviridae реплицируют геномную ДНК в ядре и в ходе репликации образуют интермедиат — двуцепочечную ДНК.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Класс III: вирусы, содержащие двуцепочечную РНК

Как и большинство РНК-вирусов, представители класса III реплицируют геномную РНК в цитоплазме и используют полимеразы хозяина в меньшей степени, чем ДНК-вирусы. Включает семейства Reoviridae и Birnaviridae. Репликация моноцистронная, геном сегментирован, каждый ген кодирует один белок.

 

 

 

 

 

 

 

 

Классы IV и V: вирусы, содержащие одноцепочечную РНК

Классы IV и V включают вирусы двух типов, репликация которых не зависит от стадии клеточного цикла. Наряду с вирусами, содержащими двуцепочечную ДНК, эти вирусы наиболее изучены.

Класс IV: вирусы, содержащие одноцепочечнуюРНК

На геномной РНК вирусов IV класса может идти синтез белка на рибосомах клетки хозяина. Вирусы классифицируют на две группы, в зависимости от особенностей РНК:

1) у вирусов с полицистронной  мРНК трансляция приводит к  образ-ю полипротеина, кот. затем разрезается на зрелые белки. С одной цепи РНК может синтезироваться несколько разных белков, что снижает длину генов.

2) вирусы со сложной транскрипцией  содержат субгеномные мРНК, синтез  белка идет со сдвигом рамки  считывания, также исп-ся протеолитический  процессинг полипротеинов. Эти механизмы  обеспечивают синтез разных белков  с одной цепи РНК.

Вирусы: Astroviridae, Caliciviridae, Coronaviridae, Flaviviridae, Picornaviridae, Arteriviridae и Togaviridae.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Класс V: вирусы, содержащие одноцепочечнуюРНК

Геномные РНК вирусов класса V не могут быть транслированы на рибосомах клетки хозяина, предварительно требуется транскрипция вирусными РНК-полимеразами в РНК. Вирусы пятого класса классификации по Балтимору классифицируют на две группы:

1) вирусы, содержащие несегментированный  геном, на первом этапе репликации  происходит транскрипцияРНК вирусной  РНК-зависимой РНК-полимеразной  в моноцистронную мРНК, и далее  синтезируются дополнительные копииРНК, служащие матрицами для синтеза  геномныхРНК. Репликация геномных  РНК таких вирусов осуществляется  в цитоплазме.

2) вирусы с сегментированными  геномами, репликация геномных РНК  которых происходит в клеточном  ядре, вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза  синтезирует моноцистронные мРНК  с каждого сегмента генома. Наибольшим  отличием данной группы вирусов  от другой группы пятого класса  состоит в том, что репликация  осуществляется в двух местах.

Представители: Arenaviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Bunyaviridae, Filoviridae и Rhabdoviridae.

Класс VI: вирусы, содержащие одноцепочечнуюРНК, реплицирующиеся через стадию ДНК

Наиболее хорошо изученным семейством данного класса вирусов, являются ретровирусы. Вирусы класса VI используют фермент обратную транскриптазу для превращенияРНК в ДНК. Вместо использования РНК в качестве матрицы для синтеза белков, вирусы этого класса используют матрицу ДНК, которая встраивается в геном хозяина ферментом интегразой. Дальнейшая репликация происходит при помощи полимераз клетки хозяина. Наиболее хорошо изученным представителем данной группы вирусов является ВИЧ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Класс VII: вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК, реплицирующиеся через стадию одноцепочечной РНК

Небольшая группа вирусов, в состав которой входит вирус гепатита В, представитель семейства Hepadnaviridae, имеют двуцепочечную геномную ДНК, которая ковалентно замкнута в форме кольца и является матрицей для синтеза мРНК вируса, а также субгеномных РНК. Субгеномная РНК служит матрицей для синтеза ДНК-генома ферментом обратной транскриптазой вируса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. Кодирующая стратегия  вирусов в зависимости от организации  генома

1. Вирус полимерита, клещевого энцефалита, вирус табачной мозаики. Вирусн.РНК в кл.обеспечет синтез белков и после этого размн-ся сами молекулы вирусной ДНК, кот.невозможно без образ-я фермента (РНК-зависимой РНК-полимеразы).Из синтезир-ых белков мантир-ся вирионы. В кл.вводится голая НК без белков. Происходит 1. синтез белков 2. синтез РНК полимераз 3. РНК вируса

2. Вирус гриппа, кори, бешенства. Вирус  вводит свой геном виде структуры содержащей РНК зависимую РНК полимеразу. Вирусн.фермент синтезирован и упакован ввиреоне в форме, удобной для доставки в

кл. Фермент кодирует вирусн.геном и образ-ся комплиментарная +РНК. Образ-ся вирусные белки, кот.обеспеч-ют размн-е вирусного генома в кл. и консервир-ся во вновь образ.вирионах.

3. Ротовирусы. Вместе с вирусн. РНК  в кл.попадает вирусная РНК зависимая РНК полимераза, кот.обеспеч-ет образ-е +РНК. Функции: обеспеч.производства вирусн.белков и служит матрицейдля синтеза новых цепей. + и – РНК комплексируются друг с другом и образ.2нитевой геном, кот.упаков-ся в оболочку и получ-ся новый вирион.

4. Вирус герпеса, оспы. Фермент ДНК  зависимая РНК полимераза транскрибирует +РНК, кот.направляют синтез белков. Для размножения вирусного генома необходим фермент ДНК зависимая РНК полимераза, эти ферменты есть в геноме до заражения.

5. Самые уникальные вирусы. Попав  в клетку вирусн.геном превращается в двуцепочечную форму. Фермент ДНК зависимая ДНК полимераза.

 

 

 

 

6. Вирус ВИЧ, вирусы злокачественных  заболеваний. В вирусн.геноме закодирована ревертаза с собственной РНК зависимой и ДНК зависимой ДНК полимеразой. Фермент попадает в кл.вместе с вирусной НК и обеспеч-ет синтез – ДНК, а затем обеспеч-ет синтез двухцепочечной ДНК. Происходит: 1) Синтез вирусной + РНК 2) синтез вирусных белков, 3) вирионы, 4) выход из кл.

7. Вирус гепатита В, вирусн.ДНК кодирует ДНК зависимая ДНК полимераза. С ДНК считывается + РНК, кот.затем служит матрицей для белков и ДНК

 

 

 

 

 

19.

20. Аденовирусы.

Аденовирусы чел-а вызывают острый катар верхних дых.путей, конъюктивит, пневмонии. Наиболее восприимчивы дети от 6 мес.до 5 лет. Механизм передачи инфекции воздушно-капельный и фекально-оральнвй. По частоте заболевания занимают 2 место после гриппа. Аденовирусы- нуклеокапсиды, состоящие из двунитчатой линейной ДНК, покрытой капсидом. Вирионы d= 70-90 нм имеют форму икосаэдра с 12 булавовилными выступами на вершинах. В составе аденовирусов различаюст около 20 белков и 7 антигенов. Св-ва: аденовирусы агглютинируют эритроциты обезья-резус и крыс. Выдержиают нагревание при температуре 50°С и т.к.не содержат липидов не разрушаются эфиром и детергентами. Размножаются в первичных и перевиваемых культурах клеток. Вызывают скучивание инфицированных клеток, их округление и образование внутриядерных включений, а в последующем- деструкцию монослоя. Некоторые аденовирусы обладают онкогенными св-вами.

21. Гепадновирусы.

Вирус гепатита В. Вирионы отождествляют с частицами Дейна, которые находятся в сыворотке крови больных и носителей. Они имеют сферическую форму d=42нм и довольно сложную структуру. В них различают сердцевину и внешнюю оболочку. В сердцевине, окруженной белковой мембраной, содержится геном вируса, представленный циркулярно-замкнутой ДНК с недостроенным на треть длины участком в одной ее цепи, и вирусоспецифич. ДНК-полимераза, которая достраивает дефектную нить ДНК при репродукции частицы Дейна в гепатоцитах. Кроме этого, в сердцевине находятся 2 антигена:HBc- вмонтированный в ее мембрану и HBe-обособленный от нее. Во внешней оболочке частицы Дейна содержится антиген HBs по хим.природе являющийсялипопротеидом. Репликация идет на стадии РНК, на матриксе кот.идет обратная транскрипции ДНК. Вирион связывается со специф.рецептором на пов-ти клетки, НК переходит в ядро и образ-ся 2с ДНК. В ядре ДНК транксрибируется РНК-полимеразой клетки.

 

22. Герпесвирусы.

Простой герпес, ветряная оспа и опоясывающий герпес (лишай), вызываемые α-герпесвирусами,- лихорадочные заболевания, хар-ся высыпаниями на коже и слизистых оболочках мелких пузырьков, наполненных прозрачной жидкостью. При простом герпесе они обычно образуются по красной кайме губ вокруг рта, ветряночные пузырьки появляются на лице, волосистой части головы, туловище и конечностях,а везикулы опоясывающего лишая по ходу межреберных нервов. Сопровождается зудом, жжением, болью. Через некоторое время они подсыхают, покрываются корочкой, кот.затем отпадает. Первичное заражение происходит внутриутробно, при родах и в первые дни жизни. Вирус простого герпеса сохраняется в организме на протяжении всей жизни, активируясь при охлаждении, переутомлении и болезнях. Ветряная оспа экзагенное инфицирование, повторные заболевания очень редки. Герпесвирусы представляют собой сложные нуклеокапсиды, в сердцевине кот.находится 2с ДНК, кот.заключена в белковый капсид, состоящий из 162 полых 5- и 6гранной формы капсомеров, уложенных по кубическому типу симметрии. Полные вирионы имеют дополнительную внешнюю оболочку с шипиками, состоящую из белков, липидов и углеводов. D безоболочечных вирионов- 100нм, полных- 150нм. Также входит около 30 полипептидов. Вирионы чувтсвительны к эфиру, детергентам, низким значениям pH, повышенной t. При попадании в организм адсорбируется на пов-ти кл.-мишени и освобожд.от капсида и дополнит.оболочек. ДНК внедряется в ядро кл.и на ядерной мембране образ-ся и созревают новые вирионы и отпочковываются.

23. Папилломавирусы.

 Заболевания: рак шейки матки, бородавки, папилломы. Папилломавирус  — вирус из рода папилломавирусов, семейства паповавирусов. Источник- чел. Известно более 100 видов вируса папилломы человека. Из них более 40 — могут вызвать поражение половых оргаов мужчин и женщин и появление остроконечных кондилом. Некоторые из них безвредны, другие вызывают бородавки, некоторые вызывают рак.

Условно все известные папилломавирусы можно разбить на три основные группы:

* Неонкогенные папилломавирусы 

* Онкогенные папилломавирусы низкого онкогенного риска

* Онкогенные папилломавирусы высокого онкогенного риска.

 В зависимости от типа  папилломавируса, у больного появляются  различного рода папилломы или  остроконечные кондиломы, располагающиеся  на наружных и внутренний половых органах, области заднего прохода. Эту форму образований считают особенно опасной из-за риска развития злокачественных опухолей.

Репликация папилломавирусов тесно связана с ростом и дифференциацией клеток кожи или слизистой оболочки. Вирусиндуцированная гиперплазия, вызванная продуктами ранних вирусных генов, ведет к усилению деления базальных клеток и задерживает их созревание. Они составляют основную массу папиллом. Поздние вирусные гены кодируют капсидные белки. Вирионы образуются в стадии клеточной дифференциации клеток и, накапливаясь в большом количестве, вызывают цитопатологию.

Вирионы связываются с клеточными рецепторами, проникают в клетки путем эндоцитоза, транспортируются в ядро клетки, где освобождается вирусный геном. При продуктивной инфекции транскрипция генома разделяется на раннюю и позднюю стадии, которые кодируются областями, контролируемыми отдельными промоторами, расположенными на одной из цепей ДНК. Половина генома, содержащая поздние гены, транскрибируется с образованием мРНК, на которых синтезируются ферменты, связанные с репликацией вируса. Поздние мРНК, на которых синтезируются вирионные белки, транскрибируются на другой половине вирусного генома после начала его синтеза. Потомство вирусной ДНК служит дополнительными матрицами, увеличивающими продукцию структурных белков.

24. Парвовирусы.

Хорошо репродуцирующиеся роды Parvo- и Densovirus. Имеют полноценный геном, непатогенны для чел-а. Третий род- Dependovirus, или аденоассоциированные вирусы, обнаруживается в культурах аденовирусов чел-а, являющихся для них вирусами-помощниками, так как геном этих парвовирусов дефектный. Аденоассоциированные вирусы, единственный род классифицированных дефектных вирусов чел-а, имеют форму икосаэдров и d= 18-26нм. Капсид вирусных частиц составлен из 32 капсомеров. Заключенный в него геном вирионов представлен однонитчатой цельно-линейной «плюс-нитевой» или «минус-нитевой» ДНК, но транскрибируется только последняя. При этом из трех иРНК структурные белки вирионов кадирует самая короткая. 

25. Поксвирусы.

Оспа, дерматит. Сначала высокая t, затем через 2-3 дня она резко снижается. Вслед за этим на лице,руках,туловище и ногах появляются высыпания. Сначала просто пятна (макулы), которые потом превращаются через 2-3 дня в узелки (папулы), а затем в многокамерные пупкообразные пузырьки- жемчежины (везикулы). На 8-9 день везикулы нагнаиваются и образ-ся пустулы, это сопровождается вторичной лихорадкой. Болезнь заканчивается на 30-40 сутки полным отпаданием корочек. На их месте остаются рубцы. Источник- больной чел. Воздушно-капельный путь передачи. Самые крупные ДНК-содерж.вирионы кирпичеобразной формы. На тонких срезах зрелых вирусных частиц различают вироплазму, нуклеоид в виде двояковыпуклой линзы, напоминающей восьмерку, два боковых тела и внешнюю липопротеидную оболочку. В составе вириона 30 структ.белков, включая ДНК-завис.-РНК-полимеразу и около 10 др.ферментов, связанных с транкрипцией ДНК и модификицией иРНК. Размножаются в цитоплазме кл.хоз-на.26. Полиомовирусы.

Полиомавирусы являются ДНК-содержащими вирусами (геном представлен кольцевой двуцепочечной ДНК длиной порядка 5000 пар оснований), вирионы небольшие, диаметр порядка 40-50 нм, икосаэдрической формы, не покрыты липидной оболочкой. Вирусы обычно онкогенные, часто находятся в организме хозяина в латентном состоянии и не вызывают болезнь, но образуют опухоли в организмах других видов, либо в случае иммунного дефицита хозяина. Корень «полиома» в названии вируса говорит о том, что вирусы способны вызывать множественные опухоли. Для репликации полиомавирусам требуются ферменты метаболизма нуклеиновых кислот клетки, поэтому репликация геномной вирусной ДНК возможна только в S-фазу клеточного цикла. Большой Т-антиген связывается с белками контроля клеточного цикла и стимулирует начало репликации ДНК. Это достигается за счет ингибирования гена супрессора опухоли p53 и генов семейства ретинобластомы. При этом клеточные деления стимулируются за счет связывания с клеточной ДНК, геликазой, ДНК-полимеразой α и факторов преинициации транскрипции. Такие изменения клеточного цикла приводят к онкогенной трансформации. Малый Т-антиген также активирует некоторые клеточные пути, стимулирующие пролиферацию клеток, например, путь митоген-активируемой протеинкиназы, и стресс-активируемой протеинкиназы.27. Ареновирусы.