Вирусология. Вирусология ответы. Вопросы к экзамену по дисциплине Вирусология
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
16.Взаимодействие белков и нуклеиновых кислот при упаковке геномов вирусов. Нуклеиновые кислоты впервые обнаружены в ядре и бывают двух типов – полинуклеотиды и мононуклеотиды. Полинуклеотиды (ДНК и РНК) определяют синтез белков и передачу наследственной информации (закодирована первичная структура полипептидной цепи – последовательность аминокислот). ДНК и РНК полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды, состоящие из: 1) молекулы фосфорной кислоты; 2) углевода дезоксирибозы или рибозы; 3) азотистого основания, которые бывают двух типов: -пуриновые – аденин, гуанин; -пиримидиновые – тимин (урацил), цитозин. Они определяют название соответствующего нуклеотида: адениловый (А), гуаниловый (Г), тимидиловый (Т) или урациловый (У) и цитидиловый (Ц).Каждая цепь нуклеиновой кислоты состоит из нуклеотидов, соединенных прочной ковалентной связью между фосфорной кислотой и углеводом – дезоксирибозой или рибозой.При образовании двойной спирали ДНК азотистое основание одной цепи располагается в определенном порядке против оснований другой. При этом против А всегда оказывается Т (или У), а против Ц – только Г (принцип комплементарности). Между А и Т (или У) образуется две водородные связи (А=Т или А=У), а между Ц и Г – три (Ц≡Г). Если известна последовательность расположения нуклеотидов в одной цепи ДНК, то можно Нуклеиновые кислоты мононуклеотиды полинуклеотиды АМФ, АДФ, АТФ, ТТФ… ДНК РНК фосфорная кислота азотистое основание углевод Н3РО4 тимин, урацил, цитозин установить нуклеотиды другой цепи. Отличительные свойства вирусов:У них только одна нуклеиновая кислота в составе вириона, а в клетках растений, человека и животных может присутствовать оба типа. По присутствию определенного типа нуклеиновой кислоты в вирионе вирусы делятся на ДНК- и РНК-содержащие. Обычно нуклеиновая кислота вирусов в 10−100 раз меньше по массе, чем нуклеиновая кислота животных и растительных клеток. Нуклеиновая кислота вируса занимает центральное положение в вирионе и упакована в белковый чехол.Форма молекул нуклеиновых кислот, входящих в состав вирусных частиц значительно разнообразнее, чем у эукариотических и прокариотических организмов. Функции нуклеиновой кислоты 1. программирует наследственность. 2. участвует в синтезе вирусного белка. 3. отвечает за информационные свойства вируса. В составе вирусов обязательно присутствуют белки. Небольшое количество белка вместе с нуклеиновой кислотой сосредоточены в центре вириона и большая часть белка – в капсиде. В состав белков вирусов входят те же аминокислоты, что и в состав остальных белков и построены по тому же принципу.Белки вирусов выполняют различные функции. Они могут находиться на поверхности вириона, выполняя функцию рецепторов к чувствительным клеткам. Кроме того, капсид всех вирусов состоит из белков, выполняющих структурную функцию. Наконец, репликация вирусной нуклеиновой кислоты невозможна без участия белков-ферментов.В зараженной клетке вирусный геном кодирует синтез двух групп белков: 1) структурных, которые входят в состав вирусных частиц потомства; 2) неструктурных, которые обслуживают процесс внутриклеточной репродукции вируса на разных его этапах, но в состав вирусных частиц не входят. Структурные белки. Количество структурных белков в составе вирусной частицы может быть разное. Наиболее «просто» организованный вирус табачной мозаики содержит всего один небольшой белок с молекулярной массой примерно 17-18×103 Да. Некоторые фаги содержат 2-3 белка, «просто» организованные вирусы животных – 3-4 белка, а сложно устроенные вирусы (напр. вирус оспы) более 30 структурных белков. Структурные белки делятся на 2 группы: 1) капсидные белки подразделяются на: а) непосредственно образующие капсид для нуклеиновой кислоты вируса. Их основной функцией является защита вирусного генома от воздействий внешней среды. б) геномные белки – нуклеопротеиды. Обеспечивают репликацию вирусных нуклеиновых кислот и процессы репродукции вируса. Это ферменты, за счет которых происходит увеличение количества копий материнской молекулы, или белки, с помощью которых на матрице нуклеиновой кислоты синтезируются молекулы, обеспечивающие реализацию генетической информации; в) ферменты в составе капсида некоторых сложных вирусов являются ДНК- или РНК-полимеразами (осуществляют транскрипцию и репликацию вирусного генома), у других они участвуют в модификации концов иРНК. Геномные белки и ферменты представлены единичными молекулами, встроенными в капсидную оболочку. Белки вирусов структурные неструктурные в составе капсида (у простых и сложных) в составе суперкапсида (у сложных) капсидные геномные полимеразы прикрепительные белки белки слияния ферменты, модифицирующие белки предшественники структурных полимеразыОсновным принципом строения капсидной оболочки вирусов является принцип субъединичности, т.е. построение капсидной оболочки из субъединиц – капсомеров. Правильно построенные капсомеры возникают благодаря способности капсидных белков к самосборке. Сборка капсидной оболочки из субъединиц запрограммирована в первичной структуре белка и происходит самопроизвольно или при взаимодействии с нуклеиновой кислотой. Благодаря этому свойству достигается огромная экономия генетического материала (на кодирование одной полипептидной цепи вируса табачной мозаики, расходуется менее 10% генома).В механизме самосборки заложена возможность контроля за полноценностью вирусных полипептидов: дефектные и чужеродные полипептидные цепи при сборке автоматически отбрасываются.Описанная способность к самосборке характерна только для простых вирусов. Сборка сложно организованных вирусов является многоступенчатым процессом, но формирование капсидов также основано на самосборке.Просто организованные вирусы содержат только капсидные белки. Сложные вирусы кроме капсидных содержат еще суперкапсидные белки. 2) суперкапсидные белки входят в состав наружной вирусной оболочки (суперкапсида). Суперкапсид называют также, «пеплос» (от греч. peplos – покров, мантия), поэтому эти белки называют пепломерами. Суперкапсидные белки располагаются в липопротеидной оболочке сложных вирусов. Они или пронизывают насквозь липидный бислой, или не доходят до внутренней поверхности. Пепломеры являются типичными внутримембранными белками и имеют много общего с клеточными мембранными белками. Как и последние они обычно гликозилированы. Гликозилирование осуществляют клеточные ферменты, поэтому один и тот же вирус, продуцируемый разными видами клеток, может иметь разные углеводные остатки. Варьировать может: · состав углеводов; · длина углеводной цепочки; · место прикрепления ее к полипептидному остову. У большинства вирусов гликопротеиды, на поверхности формируют «шипы», длиной до 7-10 нм. Они построенные из нескольких молекул одного и того же белка. Например: вирусы гриппа и парамиксовирусы имеют два типа шипов, рабдовирусы имеют только один тип шипов.Гликопротеиды состоят из наружной, гидрофильной части, которая содержит на конце аминогруппу (N-конец), и погруженной в липидный бислой, гидрофобной части, которая содержит на погруженном конце карбоксильную группу (С-конец). Этим концом полипептид «заякоривается» в липидном бислое. Неструктурные белки Неструктурные белки выделяют из зараженных клеток, а не из очищенных препаратов вирусов. При их идентификации и очистке от клеточных белков возникают трудности, поэтому они изучены гораздо хуже, чем структурные. К неструктурным белкам относятся: 1) предшественники вирусных белков, которые отличаются от других неструктурных белков нестабильностью в зараженной клетке в результате быстрого нарезания на структурные белки; 2) РНК- и ДНК-полимеразы - ферменты синтеза РНК и ДНК, обеспечивающие транскрипцию и репликацию вирусного генома; 3) ферменты, модифицирующие вирусные белки, например, протеиназы и протеинкиназы. Многие неструктурные белки при ряде вирусных инфекций еще не идентифицированы и функции их не определены. 17.Третья стадия репликации, вирусов: раздевание вирусов в клетке. Депротеинизация или «раздевание» вирионов – это процесс освобождения вируса от его оболочек (суперкапсида или капсида) с последующим выходом нуклеиновой кислоты в цитоплазму клетки. «Раздевание» вирионов начинается сразу же после их прикрепления к клеточным рецепторам и продолжается в эндоцитарной вакуоли. Кислая среда в эндосоме (рН 5,0‒6,0) дополнительно активирует белки, ответственные за депротеинизацию. Например, у вируса гриппа в этом процессе участвуют гемагглютинин, нейраминидаза и матриксный белок М2. Белок М2 формирует ионный канал для протонов, и закисление содержимого вириона приводит к растворению основного матриксного белка М1 вируса гриппа. 18.Тогавирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители. Вирионы Togaviridae имеют сферическую форму частицы со средним диаметром около 60 нм. Тип симметрии – кубический. Вирионы имеют наружную липидную оболочку-суперкапсид (сложные вирусы). На поверхности суперкапсида находятся гликопротеиновые шипы. Геном рубивирусов представлен линейной несегментированной однонитевой (+) РHK, обладающей инфекционностью. род Alphavirus: вирус западного американского энцефаломиелита лошадей – энцефалит. род Flavivirus: вирус клещевого энцефалита – энцефалит; вирус желтой лихорадки – геморрагическая лихорадка; вирус гепатита С – хронический гепатит; вирус краснухи – краснуха («германская корь»). род Pestivirus: возбудители чумы различных животных Краснуха – это респираторная антропонозная вирусная инфекция, которая встречается повсеместно. Заболевание преимущественно поражает детей и лиц молодого возраста. Преобладающее течение болезни благоприятное, однако при инфицировании беременных вирус краснухи вызывает тяжелые аномалии развития или гибель плода.Устойчивость вирусов краснухи в окружающей среде невысокая. Вне организма они погибают в течение суток. Чувствительны к УФ-лучам. При нагревании до 50‒55о С возбудители инактивируются в течение 5‒20 минут. Замораживание при –20°C также постепенно ведет к утрате жизнеспособности вирусов. Быстрая нейтрализация происходит под влиянием всех основных дезинфектантов.Культивирование проводится на различных типах клеточных культур (первичные культуры клеток амниона человека, перевиваемые клеточные культуры Vero, ВНК-21 и др.).Вирусы краснухи попадают в верхние дыхательные пути и через слизистую поступают в лимфоузлы. Распространяясь далее по организму, они взаимодействуют с различными типами клеток. Вирионы связываются с мембранными фосфо- и гликолипидами, проникая в клетки посредством эндоцитоза. Нуклеокапсид выходит в цитоплазму, где происходит высвобождение геномной РНК и репликация вируса. Геномная вирусная (+) РНК выступает в роли иРНК. После ее трансляции на рибосомах образуется вирусный полипротеин, включающий неструктурные вирусные белки. Он подвергается протеолизу с образованием вирусных ферментов – РНК-полимеразы (репликазы), хеликазы, протеазы. РНК-полимераза синтезирует новые копии геномной вирусной РНК через промежуточную (–) цепь РНК. Часть цепи (–) РНК служит матрицей для синтеза иРНК структурных вирусных белков. После ее трансляции синтезируется еще один полипротеин, который гидролизуется протеазами с образованием конечных структурных белков. Далее выполняется упаковка геномной (+) РНК в капсиды вируса. Процесс созревания и сборки вирионов происходит в эндоплазматическом ретикулуме, аппарате Гольджи и лизосомах. Выход вирионов через мембрану осуществляется путем почкования.Краснуха – это антропонозное заболевание. Инфекция развивается у людей в отсутствие вакцинации. Обычно болезнь поражает детей (75‒85% всех случаев) и лиц молодого возраневакцинированных – до 80‒90%.Источник инфекции – больной человек с клинически выраженной или стертой формой заболевания. Пациент заразен в последнюю неделю инкубационного периода и не менее 7 дней от начала высыпаний. Ребенок с врожденной краснухой в течение 1,5‒2 лет продолжает выделять вирус с мочой и через слизистую дыхательных путей; из-за этого он в течение длительного времени остается источником инфекции.Основной механизм передачи – аэрогенный. Путь передачи – воздушно-капельный. Вертикальная (трансплацентарная) передача инфекции от матери к плоду ведет к развитию синдрома врожденной краснухиИммунитет после перенесенной краснушной инфекции или проведенной вакцинации – стойкий, пожизненный, преимущественно гуморальный, поддерживается антителами класса IgG.Специфических противовирусных средств для лечения краснухи не применяется. Неспецифическая профилактика краснухи включает изоляцию пациентов в домашних условиях на 4 дня после появления сыпи. Карантин в детских учреждениях не устанавливается. При заболевании беременных в сроки первых 16 недель рекомендуется прерывание беременности для предупреждения врожденной краснухи.Для специфической плановой профилактики краснушной инфекции используется высокоэффективная живая комбинированная вакцина (КПК) против краснухи, эпидемического паротита, кори. Для создания стойкого иммунитета проводят двукратную вакцинацию. Прививки выполняют детям в возрасте 12 месяцев и 6 лет. Вследствие массовой плановой вакцинации с охватом более 97% населения удалось добиться фактической элиминации краснухи с территории Республики Беларусь – в течение года отмечаются лишь единичные завозные случаи болезни. Вирионы Flaviviridae имеют сферическую форму с диаметром 40-60 нм. Тип симметрии – кубический. Вирусные частицы окружены липидной оболочкой-суперкапсидом (сложные вирусы). Геном флавивирусов представлен линейной несегментированной однонитевой (+) РHK, обладающей инфекционностью.В семейство Flaviviridae входят 4 вирусных рода. Представители рода Flavivirus принадлежат к экологической группе арбовирусов, передающихся членистоногими. К настоящему времени род включает 53 вирусных вида. Серьезной эпидемической угрозой для людей являются следующие возбудители: вирус клещевого энцефалита, вирус японского энцефалита, вирус желтой лихорадки, вирус лихорадки денге, вирус лихорадки Западного Нила, вирус Зика. В род Hepacivirus входит единственный вид – Hepacivirus C или вирус гепатита С. Возбудитель характеризуется чрезвычайной генетической изменчивостью. Роды Pegivirus и Pestivirus не содержат патогенных для человека представителей. Устойчивость возбудителей в окружающей среде варьирует в зависимости от вида вируса. Вирус лихорадки денге в высушенном пятне крови может сохранять жизнеспособность в течение нескольких недель, вирус гепатита С – по крайней мере, в течение 16 ч. Выживаемость флавивирусов вне организма увеличивается при низких температурах. При нагревании до 56о С большинство флавивирусов инактивируется в течение 30 минут. Полная инактивация вируса гепатита С происходит при 60о С в срок до 10 ч. Вирионы чувствительны к УФ-облучению. Быстрая нейтрализация флавивирусов происходит под влиянием всех основных дезинфектантов.Представители рода Flavivirus хорошо размножаются в различных клеточных культурах, где они проявляют цитопатическое действие. Вирусы клещевого и японского энцефалитов, вирус лихорадки Западного Нила (западно-нильского энцефалита), вирус желтой лихорадки культивируются в куриных эмбрионах, в перевиваемых клеточных культурах (клетки почек зеленых мартышек Vero; клетки почек сирийского хомячка ВНК и др.), в первичных культурах клеток (фибробласты кур); при заражении экспериментальных животных (интрацеребральное заражение белых мышей). Вирус лихорадки денге размножается в перевивамых клеточных культурах, линиях клеток москитов, не культивируется на лабораторных животных. Для выделения вируса Зика используют перевиваемые клеточные линии (клетки Vero), культуру фибробластов человека, дендритные клетки. Вирус гепатита С не способен размножаться в клеточных культурах, за исключением гепатоцитов. В исследовательских целях проводят экспериментальное заражение шимпанзе.Разные возбудители трансмиссивных флавивирусных инфекций взаимодействуют со многими типами клеток (клетки эпителия слизистых, кератиноциты, эндотелий, клетки системы иммунитета, гепатоциты, нейроны ЦНС и др.) Флавивирусы посредством рецепторных белков связываются с мембранными рецепторами (лектинами, гликозаминогликанами) и проникают в клетки посредством эндоцитоза. Нуклеокапсид проходит через мембрану в цитоплазму; там происходит высвобождение геномной РНК и репликация вируса. В процессе проникновения и дальнейшей репликации вируса активное участие принимают клеточные протеинкиназы. Геномная вирусная (+) РНК выступает в роли иРНК. Она транслируется на рибосомах с образованием исходного полипротеина. Полипротеин подвергается расщеплению как вирусной, так и клеточными протеазами с образованием конечных вирусных белков. Одним из таких белков является вирусный фермент РНКполимераза. Он синтезирует новые копии геномной вирусной РНК через промежуточную (–) цепь РНК. Синтез геномной РНК происходит на мембранах эндоплазматического ретикулума. Процесс созревания и сборки вирионов завершается выходом вирусных частиц через клеточную мембрану путем почкования. В процессе почкования вирус приобретает суперкапсид. Активный выход вирионов может завершаться лизисом зараженной клетки. Клещевой энцефалит – это природно-очаговое трансмиссивное заболевание, которое вызывается одноименным флавивирусом и передается человеку иксодовыми клещами. Болезнь характеризуется преимущественным поражением ЦНС и проявляется в различных клинических формах – от стертых или легких вариантов, до тяжелых 202 клинических состояний, сопровождающихся параличами с возможным летальным исходом. Распространенность клещевого энцефалита совпадает с природными очагами обитания переносчиков – иксодовых клещей. Наиболее широкое распространение инфекция получила на Дальнем Востоке, в Сибири, на Урале, в странах Центральной Азии, часто обнаруживается на европейской территории России, в странах Северной, Центральной и Восточной Европы.Источником и резервуаром клещевого энцефалита являются домашние и дикие животные – прокормители клещей (грызуны, зайцы, копытные, хищники, птицы и др.; всего более 130 видов).Основу неспецифической профилактики клещевого энцефалита составляют мероприятия по борьбе с клещами – переносчиками инфекции. Проводят акарицидную обработку природных очагов, предупреждают контакт людей с переносчиками. Лица, профессионально работающие в очагах, обеспечиваются спецодеждой для индивидуальной защиты от клещей. Выполняются мероприятия по санитарно-просветительной работе среди населения. Специфическая профилактика заболевания осуществляется по эпидпоказаниям с применением инактивированной культуральной вакцины. В Республике Беларусь с учетом распространения на ее территории западного варианта клещевого энцефалита массовой вакцинации населения не проводится. Вакцинация показана лицам, постоянно или сезонно работающим в природных очагах, а также медперсоналу, выполняющему исследования по выделению вируса. Вакцинация обязательна для выезжающих за пределы страны в районы природных очагов с восточным вариантом клещевого энцефалита. Вирусный гепатит С – это глобально распространенная антропонозная инфекция с преимущественным поражением печени, парентеральным механизмом передачи и склонностью к хроническому течению при частом развитии осложнений (цирроз печени, гепатоцеллюлярная карцинома). Вирус гепатита С (ВГС) обладает чрезвычайной генетической изменчивостью. Вирусный гепатит С – антропонозное заболевание. Источник заражения – инфицированный человек (пациент с хронической формой болезни или вирусоноситель). Основной механизм передачи – артифициальный (парентеральный). Ведущая группа риска – лица с внутривенным употреблением наркотиков.Риск перинатальной передачи ВГС от матери к ребенку при беременности и в родах составляет 4-8%. Вероятность заражения ВГС половым путем невелика (1-5% или даже менее), однако у ВИЧ-инфицированных риск половой передачи ВГС увеличивается.Профилактика вирусного гепатита С неспецифическая. Необходимы своевременное выявление и лечение пациентов с острой и хронической инфекцией ВГС, а также регулярные обследования лиц из групп риска (в первую очередь, употребляющих наркотики внутривенно). Выполняются мероприятия по предупреждению внутрибольничного заражения ВГС, включая тестирование препаратов крови, эффективную стерилизацию медицинского инструментария, использование одноразовых шприцев, инфузионных систем и наборов для парентеральных вмешательств. В системе профилактических мер существенную роль играет организация санитарно-просветительной работы и борьба с наркоманией. Несмотря на многочисленные проводимые исследования, вакцина против ВГС до сих пор не разработана.В отсутствие эффективной вакцины ведущее место в борьбе с эпидемией вирусного гепатита С занимает специфическая противовирусная терапия. До 2013 г. основным методом лечения данного заболевания являлась комбинированная лекарственная терапия, включающая противовирусный препарат рибавирин и рекомбинантные препараты интерферона в высоких дозах.Пациентам с осложнениями хронического гепатита С проводится комплексное лечение цирроза печени, предупреждающее его прогрессирование и развитие печеночной недостаточности. Данная группа пациентов также нуждается в регулярном обследовании с целью возможного выявления гепатоцеллюлярной карциномы. |