Вирус чумы крупного рогатого скота

 В эукариотической  клетке многие белки, в том  числе вирусные, подвергаются посттрансляционным  модификациям, зрелые функционально  активные белки часто неидентичны их вновь синтезированным предшественникам. Широко распространены такие посттрансляционные ковалентные модификации, как гликозилирование, ацилирование, метилирование, сульфирование (образование дисульфидных связей), протеолитическое нарезание и, наконец, фосфорилирование. В результате вместо 20 генетически закодированных аминокислот из различных клеток разных органов эукариотов выделено около 140 дериватов аминокислот.

 Гликозилирование. В составе  сложно устроенных PHК — и ДНК-содержащих  вирусов имеются белки, содержащие ковалентно присоединенные боковые цепочки углеводов, — гликопротеиды. Гликопротеиды расположены в составе вирусных оболочек и находятся на поверхности вирусных частиц.

 Гликозилирование полипептидов  — сложный многоступенчатый процесс, первые этапы которого начинаются уже в процессе синтеза полипептидов, и первый углеводный остаток присоединяется к полипептидной цепи, еще не сошедшей с рибосомы. Последующие этапы гликозилирования происходят путем последовательного присоединения углеводных остатков к углеводной цепочке в процессе транспорта полипептида к плазматической мембране. Углеводные остатки присоединяются по одному, и только при инициации синтеза олигосахаридной цепи переносится «блок». Окончательное формирование углеводной цепочки может завершаться на плазматической мембране перед сборкой вирусной частицы.

 Гликозилирование влияет  на транспорт, более того, транспорт  неразрывно связан для гликопротеидов  со стадийным гликозилированием. Убедительным доказательством этого  служит влияние на вирусную репродукцию ингибиторов гликозилирования; они полностью подавляют транспорт полипептидов, не нарушая и не ингибируя их синтеза.

 При подавлении гликозилирования  соответствующими ингибиторами (аналоги  сахаров типа 2-дезоксиглкжозы, антибиотик туникамицин) блокируется сборка вирионов миксо-, рабдо-, α-вирусов или образуются неинфекционные вирионы вирусов герпеса и онковирусов.

 Сульфирование. Некоторые  белки сложно устроенных РНК  — и ДНК-содержащих вирусов  сульфируются после трансляции. Чаще всего сульфированию подвергаются гликопротеиды, при этом сульфатная группа связывается с углеводными остатками гликопротеида.

 Ацилирование. Ряд гликопротеидов  сложно устроенных РНК-содержащих  вирусов (НА2 вируса гриппа, белок G вируса  везикулярного стоматита, белок HN вируса ньюкаслской болезни и др.) содержат ковалентно связанные 1—2 молекулы жирных кислот.

 Нарезание. Многие вирусные  белки, и в первую очередь гликопротеиды, приобретают функциональную активность  лишь после того, как произойдет  их нарезание в специфических точках протеолитическими ферментами. Нарезание происходит либо с образованием двух функциональных белковых субъединиц (например, большая и малая субъединицы гемагглютинина вируса гриппа, два гликопротеида (Е2 и ЕЗ) вируса леса Семлики), либо с образованием одного функционально активного белка и неактивного фермента, например белки F и HN парамиксовирусов. Нарезание обычно осуществляется клеточными ферментами. У многих сложно устроенных вирусов животных, имеющих гликопротеиды, нарезание необходимо для формирования активных прикрепительных белков и белков слияния и, следовательно, для приобретения вирусами способности инфицировать клетку. Лишь после нарезания этих белков вирусная частица приобретает инфекционную активность. Таким образом, можно говорить о протеолитической активации ряда вирусов, осуществляемой с помощью клеточных ферментов.

 Фосфорилирование. Фосфопротеиды  содержатся практически в составе  всех вирусов животных — РНК  — и ДНК-содержащих, просто и  сложно устроенных. В составе  большинства вирусов обнаружены протеинкиназы, однако фосфорилирование может осуществляться как вирусными, так и клеточными ферментами. Обычно фосфорилируются белки, связанные с вирусным геномом и осуществляющие регулирующую роль в его экспрессии. С процессом фосфорилирирования связан механизм активного действия интерферона.

 Фосфорилирование белков  играет регулирующую роль в  транскрипции и трансляции вирусных  и PHК, специфическом узнавании вирусных  иРНК рибосомой, белок-нуклеиновом  и белок-белковом узнавании на стадии сборки вирусных частиц.

III. Репликация. Это —  синтез молекул нуклеиновой кислоты, гомологичных геному.

 Различные вирусы имеют  разные типы вирусного генома. Так, у ДНК-содержащих вирусов  различают: двуспиральную линейную  ДНК (адено-, герпес-, поксвирусы; ), двуспиральную кольцевую ДНК (паповавирусы); односпиральная линейная ДНК (парвовирусы). У РНК-содержащих вирусов различают: двуспиральную сегментированную РНК (реовирусы); односпиральную плюсРНК (пикорна-, кальци-, тога-, флави-, коронавирусы); односпиральную минусРНК (ортомиксо-, парамиксо-, рабдо-, фило-, бунья — вирусы); односпиральную плюсРНК-матрицу для синтеза ДНК-провируса (ретровирусы). Особенности механизма репликации вирусов зависят от типа вирусного генома.

 Репликация вирусов  в двуспиральной ДНК сходна с репликацией клеточной ДНК. Репликация происходит на расплетенных участках ДНК и идет одновременно на обеих нитях от 5′-конца к 3′-концу. Репликацию осуществляют ДНК-полимеразы. Каждая вновь синтезированная молекула ДНК состоит из одной родительской и одной вновь синтезированной нити.

 При репликации вирусов  с односпиральной ДНК происходит  образование двуспиральных форм, которые представляют собой промежуточные  репликативные формы, на минус-нитях  которых синтезируются дочерние  плюс-нити ДНК.

 У вирусов, геном которых  представлен односпиральной РНК, ее репликация происходит по  следующей схеме: на вирионной  РНК синтезируется комплементарная  ей РНК (образуется репликативная  форма РНК), затем на комплементарной  РНК синтезируется комплементарная ей, но идентичная исходной вирусная РНК.

 В клетках нет ферментов, способных осуществлять репликацию  РНК, поэтому ферменты, участвующие  в репликации, всегда вирусспецифические.

 Репликация двуспиральных  вирусных РНК происходит следующим  образом: на минус-нити геномной двуспиральной РНК синтезируются односпиральные плюс-нити, которые являются и PH К и матрицей для синтеза минус-нитей, в результате образуются двуспиральные вирусные РНК.

 Репликация односпиральной  РНК ретровирусов происходит  с участием фермента обратной транскриптазы. Вначале на вирусной РНК синтезируется комплементарная ей минус-нить ДНК, а затем (после разрушения РНК) на ней синтезируется плюс-нить ДНК. Двуспиральная ДНК интегрирует в хромосому клетки. Вирусспецифическая ДНК, встроенная в клеточный геном, транскрибируется с образованием вирусной РНК, которая вначале выполняет функции иРНК, направляя синтез вирусспецифических белков, а затем соединяется с ними, формируя новое поколение вирионов.

 Синтез РНК может  осуществляться по одному из двух механизмов: 1) консервативному, при котором полинуклеотидные цепи, входящие в состав репликативной формы РНК, сохраняются (консервируются) и не переходят в односпиральную форму; 2) образование плюс-нитей может происходить асимметрическим полуконсервативным путем, когда вновь строящаяся плюс-нить вытесняет ранее синтезированную плюс-нить из репликативной формы РНК.

IV. Сборка вирусных частиц. Синтез компонентов (нуклеиновых  кислот и белков) вирусных частиц  в клетке разобщен и может  протекать в разных структурах  ядра и цитоплазмы. Как только  их концентрация достигнет определенного  уровня, начинается сборка вирионов. При таком дисъюнктивном способе репродукции образование вирусных частиц возможно лишь при специфическом узнавании вирусных нуклеиновых кислот и белков и самопроизвольного их соединения друг с другом, т. е. вирусные компоненты способны к самосборке в результате гидрофобных, ионных, водородных связей и стерического соответствия.

 Разнообразие структуры  вирусов отражается на способе  их формирования и выходе из  клетки. У просто устроенных вирусов  формируются провирионы, которые  затем в результате модификаций  белков превращаются в вирионы. У сложно устроенных вирусов сборка осуществляется многоступенчато — сначала формируются нуклеокапсиды, или сердцевины, с которыми взаимодействуют белки наружных оболочек. Сборка нуклеотидов, сердцевин, провирионов и вирионов происходит в специальных структурах клетки («фабриках»).

 Различают две стратегии, используемые вирусами при сборке, созревании и выходе из зараженной  клетки. Первая заключается в  сборке и созревании вирионов  внутри клетки (пикорна-, адено-, реовирусы  и др.). Вторая состоит в сочетании завершающей стадии сборки вириона с выходом его из зараженной клетки. Она используется обычно вирусами, имеющими оболочку (тога-, ретро-, герпесвирусы и др.). Образование зрелых вирионов у оболочечных вирусов осуществляется при почковании их нуклеопротеидов через модифицированные участки цитоплазматических или ядерных (герпесвирусы) мембран, в которых клеточные белки заменены вирусспецифическими. Во время этого процесса вновь образовавшийся вирион отпочковывается от клетки.

 Дозревание ретровирусов происходит после отпочковывания от плазматической мембраны клетки.

 Число инфицированных  вирусных частиц, образуемых в  одной клетке, зависит от типа  вируса, вида клеток, и количество  их варьирует очень широко. Считают, что на долю вирусспецифических продуктов приходится от 0,1 до 5 % массы клетки животного, а на бактериофаги — до 40 % массы клетки хозяина. В инфицированных клетках вирусные нуклеиновые кислоты и вирусспецифические белки синтезируются в значительно большем количестве, чем включаются в вирионы.

V. Выход вирусных частиц  из клетки. Существует два способа  выхода вирусного потомства из  клетки: путем взрыва и путем  почкования. Выход из клетки путем  взрыва связан с деструкцией  клетки, нарушением ее целостности, в результате чего находящиеся внутри клетки зрелые вирусные частицы оказываются в окружающей среде. Такой способ выхода из клетки присущ вирусам, не содержащим липопротеидной оболочки (пикорна-, рео-, парво-, папова-, аденовирусы). Однако некоторые из этих вирусов могут транспортироваться на клеточную поверхность до гибели клетки.

Выход из клетки путем почкования присущ вирусам, содержащим липопротеидную мембрану, которая является дериватом клеточных мембран. При этом способе клетка может длительное время сохранять жизнеспособность и продуцировать вирусное потомство, пока не произойдет полное истощение ее ресурсов.

 Так как геном вируса  болезни Ньюкасла представлен молекулой минус-РНК, он во второй фазе репродукции в транскрипции будет репродуцироваться по формуле:

 РНК -> РНК -> белок.

 Репродукция – только  в цитоплазме:

1. Адсорбция вируса на  клетке;

2. Проникновение вируса  в клетку;

3. Депротеинизация;

4. Синтез и-РНК (транскрипция);

5. Синтез белков и ферментов  РНК-репликаз (трансляция)

6. Синтез комплементарной  родительской плюс-нити РНК (стадия репликации)

7. Образование двуспиральной  репликативной формы РНК (стадия  репликации)

8. Синтез минус-нитей нового  вирусного потомства (стадия репликации)

9. Сборка вириона;

10. Выход вируса из клетки.

2.4. Антигенная структура и антигенная вариабельность вируса болезни Ньюкасла. 

Вирус содержит гемагглютинин и нейраминидазу, М-, F-белки и S (РНП) - антигены, различающиеся по локализации в вирионе, иммуногенности и АГ-активности. Каждый вирион содержит определенное число идентичных молекул HN, каждая молекула HN содержит 2 домена' НА и NA. Каждый домен содержит идентичные или отличные друг от друга АГ-детерминанты (эпитопы). В молекуле F-протеина выявлено 4 различных АГ-сайта. AT к сайтам 1,2 и 3 предотвращают вирус индуцированный гемолиз эритроцитов птиц. AT к сайту 4 ингибируют или гемолиз, или разрушение клеток АГ-активность F-протеина высококонсервативна, поэтому рекомбинантные штаммы, экспрессирующие белок F, желательны в качестве кандидатов для живых вакцин. Кроме того, при вакцинации птицы белком F можно легко дифференцировать иммунный ответ, индуцированный вакцинацией, от иммунного ответа, связанного с инфекцией. В противоположность F-белку, ГА и нейраминидаза обладают выраженной АГ-изменчивостью. Различия в вирулентности штаммов вируса НБ связаны с изменением в структуре HN-гена, кодирующего ГА-нейраминидазу. Большинство аминокислотных замен располагается в четырех участках N-конца HN-белка. Имеются, свидетельства о связи вирулентности вируса НБ с расщеплением гликопротеина слияния (белка Fo) клеточными протеазами, или изменением других свойств белков F и HN.

 Антигенная вариабельность. Подавляющее большинство полевых и вак­цинных штаммов вируса НБ в АГ- и иммунобиологическом отношениях сходно. Некоторые природно-ослабленные штаммы (F, Bl, La Sota, КД, Beaudette, Бор/74/ВГНКИ и др.) широко используют в качестве живых вакцин. Установлено различие природных штаммов не только в вирулентности, но и значительное различие в тропизме к нервной, легочной и энтеральной тканям. Показано, что при серийном пассировании (37°С, 120 ч) не разведенного вируса НБ в КЭ продуцируется избыточное количе­ство ГА; образование "неинфекционных" частиц является, следствием множественной инфекции клеток; неинфекционный ГА формируется в результате интерференции при созревании активного вируса с вирусом неполным, инфекционность вируса более чувст­вительна к термальной инактивации, чем его ГА-активность.