Особенности генетического аппарата вирусов. ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы

VII Репликация вирусов с одноцепочечным и двуцепочечным РНК геномом:

Парамиксо-, рабдо-, фило- и борнавирусы имеют геномную одноцепочечную РНК и РНК-зависимую РНК-полимеразу (транскриптазу), которая транскрибирует пять или более субгеномных (+)РНК, каждая из которых служит в качестве моноцистронной мРНК. В противоположность транскрипции в результате репликации (с помощью той же самой полимеразы, действующей в качестве репликазы) образуются полноразмерные (+)цепи РНК, которые служат матрицей для синтеза новых вирионных (-)цепей РНК. Стратегия репликации борнавирусов в некоторых деталях является более сложной.

Рео- и бирнавирусы имеют сегментированный двуцепочечный РНК-геном. Негативные цепи каждого сегмента (2—12 сегментов) транскрибируются раздельно в цитоплазме вирионной транскриптазой с образованием мРН К. Эти позитивно полярные (+)РНК служат матрицей для репликации. Образовавшиеся двуспиральные РНК в свою очередь служат матрицей для дальнейшей транскрипции мРНК. Транскрипция генома реовирусов происходит внутри субвирусной частицы с помощью вирионной транскриптазы, причем копируется только одна нить каждого фрагмента двуцепочечной РНК (асимметричная транскрипция).

Синтезирующиеся мРНК выходят из сердцевины вириона через 12 полых вершин частично разрушенного капсида. Таким образом, молекулы мРНК реовирусов выполняют две функции. Во-первых, они транслируются, обеспечивая синтез вирусных белков, и, во-вторых, они включаются (по одной молекуле мРНК каждого из 10—12 генов) в состав частиц-предшественниц вирионов. Каждая мРНК служит в этих частицах матрицей для синтеза комплементарной цепи, что ведет к образованию двуцепочечных сегментов вирусного генома (рис. 9).

Молекулы (+)РНК, синтезированные на родительской двуспиральной РНК, связываются с белками и образуют субвирусные частицы, в которых содержится 10—12 фрагментов (+)РНК. Фрагменты (+)РНК в составе субвирусных частиц служат матрицами для синтеза (—)РНК, которые в свободном виде в инфицированных клетках не обнаружены. Полагают, что транскрипция и репликация РНК реовирусов осуществляется одним ферментом, который модифицируется в процессе репликации вируса.

Ретровирусы. Геном представлен двумя идентичными молекулами (+)РНК. Вместо того чтобы функционировать как мРНК, геном транскрибируется с помощью вирионной обратной транскриптазы, с образованием гибридной молекулы РНК-ДНК. Затем на (-)ДНК синтезируется (+)ДНК и образуется двуспиральная ДНК (другой активностью того же самого фермента) и непрерывно включается в клеточную ДНК. Интегрированная вирусная ДНК (провирус) транскрибируется клеточной РНК-полимеразой II с последующим сплайсингом РНК-транскриптов и расщеплением образующихся белков. Часть вновь синтезированных полноразмерных (+)РНК транскриптов соединяется в пары и образует диплоидные геномы новых вирионов.

Геном ретровирусов состоит из трех генов: (5' - 3') gag, pol и env, которые кодируют, соответственно, внутренние белки вируса, обратную транскриптазу и белки оболочки. Вирус саркомы Рауса имеет в своем геноме четвертый ген — онкоген (src), продукт которого играет ключевую роль в трансформации клеток, но не является необходимым для размножения вируса.

VIII Ингибиторы обратной транскриптазы вирусов: Зидовудин (азидотимидин ). Ламивудин. Ставудин. Залцитабин. Диданозин. Невирапин. Свойства и спектр действия ингибиторов транскриптазы вирусов:

Ингибиторы обратной транскриптазы избирательно взаимодействуют с ферментом ретровирусов,включая ВИЧ.

Зидовудин ( азидотимидин )

Известно два механизма  действия этого ЛС.

• Зидовудин обладает большим аффинитетом к обратной транскриптазе по сравнению с природными субстратами, тем самым блокируется взаимодействие фермента с последними.

• Встраивание аналога  в нуклеотидную цепь вместо тимидина блокирует её дальнейшую сборку, так как азидотимидин не содержит 3'-ОН-группу, необходимую для образования 5'-3'-диэфир-ных связей в составе нуклеиновой кислоты.

Ламивудин. Ставудин. Залцитабин. Диданозин. Невирапин

Ламивудин, ставудин, залцитабин (применяется при развитии резистентности к азидотимидину), диданозин (проявляет меньшую токсичность) имеют аналогичный зидовудину механизм антивирусного эффекта.

Невирапин — ненуклеозидный ингибитор обратной транскриптазы. Препарат связывает гидрофобные фрагменты молекулы фермента (к чему не способны прочие ингибиторы). Штаммы ВИЧ, устойчивые к нуклеозидным ингибиторам, не обладают перекрёстной резистентностью к этому препарату.

 

 

 

IX Ингибиторы ДНК-полимераз ДНК-содержащих вирусов - Видарабин. Идоксуридин. Трифторидин ( вироптик ). Ацикловир. Фамцинловир. Ганцикловир. Фоскарнет:

Ингибиторы ДНК-полимераз  ДНК-содержащих вирусов представлены препаратами, фосфорилируемыми как клеточными киназами, так и вирусными тимидинкиназами. Видарабин — аналог пурина с четвертичной структурой, аналогичной дезоксиаденозину. Антивирусный эффект этого ЛС связан с подавлением ДНК-полимеразы интермедиатом видара-бина аденинарабинозид-5'-трифосфатом.

Видарабин — эффективное средство лечения герпетических энцефалитов, существенно снижающее смертность больных. Галогенизированные производные. Для проявления антивирусного эффекта необходимо их метаболизирование до фосфорилированных нуклеотидов, подавляющих вирусные ДНК-полимеразы.

Идоксуридин (5'-йодо-2'-дезоксиуридин, 5'-йододезоксиуридин, IUD) — первый и наиболее эффективный противовирусный препарат данной группы; фосфорилируется как клеточной, так и вирусспецифической тимидинкиназой, то есть его активная форма образуется как в заражённых, так и в интактных клетках. Применяют местно для лечения герпетических кератитов. Побочные эффекты препарата (подавление лейкопоэза) при системном применении ограничили возможность его широкого использования.

Трифторидин (вироптик). Степень селективного воздействия препарата на ДНК-содержащие вирусы (герпеса, оспы, аденовирусы) выше, чем идоксуридина, что обусловлено более высокой (в 15-20 раз) скоростью его фосфорилирования вирусспецифической тимидинкиназой.

Ацикловир — ациклический нуклеозидный аналог гуанозина с высокой избирательностью к инфицированным вирусами клеткам. В клетках происходит последовательное превращение ацикловира в моно-, ди- и трифосфат. Первый этап индуцирует вирусспецифическая тимидинкиназа, экспрессируемая в клетках вскоре после заражения; за реализацию остальных этапов фосфорилирования ответственны клеточные киназы. Образующийся ациклогуанозинтрифосфат ингибирует ДНК-полимеразу вирусов, тормозя образование полноценной молекулы нуклеиновой кислоты, так как из-за отсутствия гидроксильной группы к ациклогуанозинтрифосфату не могут присоединяться последующие нуклеотиды. Таким образом, препарат не влияет на синтез ДНК в незаражённых клетках, так как в них он не превращается в активную форму. Препарат эффективен при лечении инфекций, вызванных ВПГ. При инфекциях, вызванных другими герпесвирусами (например, ЦМВ или вирусом Эпстайна-Барр), этот препарат назначать нецелесообразно, так как названные возбудители лишены вирусспецифической тимидинкиназы.

Фамцинловир. Механизм действия фамцикловира аналогичен таковому ацикловира. Фармакокинетика препарата позволяет применять его с большими интервалами, и он вызывает меньше побочных эффектов.

Ганцикловир — производное ацикловира; активируется под действием киназ млекопитающих и вирусных фосфотрансфераз с образованием трифосфата, ингибирующего преимущественно ДНК-полимеразу ЦМВ.

Фоскарнет. Помимо подавления активности обратной транскриптазы, препарат ингибирует активность всех ДНК-полимераз герпесвирусов и вируса гепатита В. Механизм действия обусловлен связыванием полифосфатных групп ДНК-полимеразы, что препятствует поступлению пирофосфатов из дезоксирибонуклеозидтрифосфата и блокирует элонгацию молекулы ДНК. Аналогичный механизм заложен в ингибирование обратной транскриптазы, но препарат взаимодействует с ферментом через группировки, отличные от участвующих в связывании пирофосфатов.

X Характеристика пикорнавирусов:

Пикорнавирусы  (лат. Picornaviridae, от pico — маленький и rna — РНК) — семейство, объединяющее маленькие икосаэдрические вирусы высшихпозвоночных, содержащих одноцепочечную геномную РНК положительной полярности (то есть той же полярности, что и мРНК). Размер капсида составляет около 27—30 нм, размер генома — около 7—8 тысяч оснований. Размножение пикорнавирусов происходит в цитоплазме зараженной клетки. К пикорнавирусам относятся возбудители таких заболеваний как полиомиелит, ринит, ящур, гепатит Аи др.

Состав семейтсва:

На основании плотности  частиц, нуклеотидного состава РНК  и стабильности вирусов при разных рН семейство разделено на 6 родов:

• Род: Enterovirus (Энтеровирусы)
• Род: Rhinovirus (Риновирусы)
• Род: Cardiovirus (Кардиовирусы)
• Род: Aphthovirus (Афтовирусы)
• Род: Hepatovirus (гепатовирусы)
• Род: Parechovirus (парэховирусы)

Род Enterovirus (R/1: 2,6/30: S/S: V/0). Энтеровирусы обладают всеми признаками сем. Picornaviridae. Диаметр частиц 20—30 нм; они кислотоустойчивы (рН 3) и имеют плавучую плотность в CsCl 1,34—1,35 г/см3. Энтеровирусы обитают главным образом в кишечнике, и в фекалиях человека и разных животных было найдено большое количество серотипов.

Энтеровирусы человека подразделяются на три большие подгруппы: полиовирусы, три серотипа; вирусы ECHO (enteris cytopathogenic human orphan), 34 серотипа; вирусы Коксаки (Коксаки — город в штате Нью-Йорк), 24 серотипа типа А и 6 — типа В. Полиовирусы, которые дают некоторые перекрестные серологические реакции, обладают способностью вызывать у людей паралитические заболевания. Вирусы Коксаки были первоначально сгруппированы по их способности размножаться в мышах-сосунках, но впоследствии обнаружилось, что этой способностью обладают и некоторые вирусы ECHO. Было высказано пожелание давать всем вновь выделенным знтеровирусам независимо от принадлежности к той или иной подгруппе последовательные номера, начиная с 68 (Розен и др., 1970).

Большинство энтеровирусных инфекций бессимптомны, некоторые связаны с желудочно-кишечными расстройствами, а иногда могут вызывать генерализованные инфекции с сыпью, поражения центральной нервной системы, включая полиомиелит и асептический менингит, или специфическое поражение сердца.

Род Rhinovirus (R/1: 2,6—2,8/30: S/S: V/0). По некоторым характеристикам риновирусы похожи на энтеровирусы, но они лабильны при рН 3 и имеют плавучую плотность в CsCl 1,38—1,43 г/см3. Большинство из них перестает размножаться при относительно невысокой температуре, а обнаруживают их обычно в верхних дыхательных путях человека и животных. Известно много различных серотипов риновирусов человека, а также несколько серотипов вируса ящура, которые в одних отношениях похожи на риновирусы, а в других отличны от них.

Род Calicivirus (R/1: 2,8/20—30: S/S: V/0). Этот род существенно отличается от других родов сем. Picornaviridae как по морфологии, так и по химическому составу капсида; главное отличие состоит в своеобразном расположении капсомеров. Другие свойства рода — общие с остальными представителями Picornaviridae; по кислотоустойчивости и плавучей плотности занимают промежуточное положение между Enterovirus и Rhinovirus.

 

Строение генома:

Геномная  РНК пикорнавирусов содержит в большинстве случаев одну открытую рамку считывания под контролем IRES — участка внутренней посадки рибосомы.Трансляция вирусной РНК приводит к образованию гигантского белка-предшественника, который еще до завершения синтеза нарезается вируснымипротеазами, с образованием зрелых вирусных белков. К 5' — концу вирусной РНКковалентно прикреплен маленький белок — VPg (от англ. viral protein genome linked, вирусный белок, соединенный с геномом). 3' — конец полиаденилирован(содержит несколько десятков остатков аденина, подобно клеточным мРНК). На 5' и 3' — концах вирусной РНК располагаются так называемые цис-репликативные элементы (OriL и OriR, соответственно — от англ. origin — начало, Left — левый,Right — правый) — последовательности, необходимые для репликации генома.

 

Белки пикорнавирусов:

Геном пикорнавирусов кодирует около десятка белков обеспечивающих репликацию вирусной РНК, перепрограммирование клетки, сборку зрелых вирионов. Кодирующую область генома довольно условно делят на три участка: P1 — кодирует структурные белки VP1, VP2, VP3, VP4, из которых строится вирусная частица. P2 и P3 — кодируют белки, необходимые для перепрограммирования клетки и репликации:

• 2А — негомологичен у представителей разных родов пикорнавирусов. Например, у афто- и кардиовирусов — это пептид, который вызывает ко-трансляционный разрыв в синтезируемойбелковой цепи полипротеина, а у энтеро- и риновирусов — сериновая протеаза.
• 2B и 3A — небольшие гидрофобныебелки, принимающие участие в вызываемом пикорнавирусами изменении мембран клетки.
• 2С — этот белок имеет гомологию с хеликазами, входит в состав пикорнавирусного репликативного комплекса.
• 3B — это VPg, белок прикрепляющийся к 5'-концу вирусной РНК.
• 3С — цистеиновая протеаза, разрезающая полипротеин.^[3]
• 3D — РНК-полимераза, белок синтезирующий вирусную РНК.
• L — лидерный белок также негомологичен у представителей разных родов, у ряда пикорнавирусов отсутствует. У афтовирусовон является протеазой, отщепляющей себя от полипротеина, у кардио- и тешовирусов лишен энзиматической активности.

 

 

XI Характеристика рабдовирусов: 

Рабдовирусы (лат. Rhabdoviridae) — семейство вирусов, содержащих одноцепочечную линейную молекулу РНК. Вызывают инфекционные заболевания у позвоночных, беспозвоночных и растений. Вирусы, поражающие животных, пулевидны, а растения — бациловидны. Длина вирусных частиц от 130 до 380 нм.