Взаимодействие вируса с клеткой хозяина

Взаимодействие вируса с клеткой хозяина - это сложный многоступенчатый процесс, который начинается с адсорбции вирусных частиц на рецепторах клетки хозяина и продолжается после их проникновения внутрь клетки. В результате такого взаимодействия развивается либо продуктивная, либо абортивная, либо интегративная форма клеточной инфекции.

При продуктивной форме происходит размножение, точнее репродукция вируса, при абортивной - ее нарушение на одном из этапов, при интегративной - интеграция вирусной нуклеиновой кислоты в клеточный геном.

Вирусы - самореплицирующая форма, неспособная к бинарному делению, в отличие от микроорганизмов с клеточной организацией.

Размножение, или репродукция вирусов происходит путем репликации их нуклеиновой кислоты, и биосинтеза белков с последующей самосборкой вириона.

Вирусная репродукция представляет собой уникальную форму выражения чужеродной (вирусной) информации в клетках человека и животных, насекомых, растений и бактерий, которая состоит в подчинении клеточных матрично-генетических механизмов вирусной информации.

Жизненный цикл вирусов начинается с их адсорбции на мембране клетки -мишени и заканчивается выходом вновь синтезированных вирионов из клетки. Цикл включает в себя следующие стадии:

1. Адсорбция.

2. Внедрение вириона в клетку, сопряженное с одновременным разрушением его суперкапсидных и капсидных белков и высвобождением его геномной нуклеиновой кислоты.

3. Внутриклеточное размножение вируса, включающее в себя целую серию последовательных событий, заканчивающихся формированием зрелых вирионов и выходом их из клетки.

Адсорбция вируса на мембране клетки является пусковым моментом реализации его патогенных свойств, ибо без этого вирус не может проникнуть в клетку и размножаться в ней, он просто обречен на гибель.

Для каждого вируса на мембране клеток существуют специфические рецепторы, с которыми вирусы связываются с помощью своих рецепторов на основе так называемой органотропности вирусов. В связи с разнообразием клеточных и вирусных рецепторов на одних и тех же клетках могут адсорбироваться разные вирусы. Например, рецепторами для вируса гриппа являются мукопептиды, содержащие свободную N -ацетилнейраминовую кислоту, а рецептором вируса, распознающим его, является белок - гемагглютинин.

Проникновение вируса в клетку. Известны два механизма проникновения вируса в клетку:

- посредством слияния суперкапсида вируса с мембраной клетки. Благодаря этому происходит высвобождение нуклеокапсида в цитоплазму с последующей реализацией свойств вирусного генома.

- механизм пиноцитоза (виропексиса). В этом случае вирус связывается со специфическими рецепторами в области "окаймленной" ямки. Она впячивается внутрь клетки и превращается в окаймленный пузырек. Пузырек, содержащий поглощенный вирион, быстро сливается с промежуточным пузырьком - эндосомой, который сливается с лизосомой. Благодаря особым свойствам вирусных суперкапсидных белков происходит слияние липидных слоев суперкапсида и мембраны лизосомы, в результате этого нуклеокапсид оказывается в цитолизе клетки, где происходит дальнейшее "раздевание" нуклеокапсида и высвобождение геномной нуклеиновой кислоты.

Внутриклеточное размножение. Проникнув в клетку, вирусный геном полностью подчиняет жизнь клетки своим интересам и с помощью ее белоксинтезирующей системы и систем генераций энергии осуществляет собственное воспроизводство, очень часто ценой жизни клетки.

Транскрипция и репликация вирусных геномов осуществляется несколькими путями:

1. Вирусы с негативным геномом РНК (минус-нитевые) имеют в своем составе вирусспецифическую РНК-полимеразу или транскриптазу. Они синтезируют и РНК на матрице геномной РНК. Подобный фермент отсутствует в нормальных клетках, но синтезируется клетками, зараженными вирусами.
2. У вирусов с положительным геномом РНК (плюс-нитевые) функцию и РНК выполняет сам геном, который транслирует содержащуюся в нем информацию на рибосомы хозяиа.
3. РНК - содержащие ретровирусы стоят особняком, так как в их составе есть фермент обратная транскриптаза или ревертаза, способная переписыать информацию с РНК на ДНК.
4. Репликация вирусной ДНК происходит на обеих нитях ДНК при участии ДНК - полимеразы.

Сборка вириона состоит прежде всего в образовании нуклеокапсидов. Поскольку синтез вирусных белков и нуклеиновых кислот происходит в разных структурах клетки. Необходима транспортировка составных частей вириона в одно место сборки. При этом вирусные белки и нуклеиновые кислоты обладают способностью узнавать и самопроизвольно соединяться друг с другом. Многие простые вирионы собираются на репликативных комплексах - мембранах цитоплазматического ретикулума. У сложных вирионов сборка нуклеокапсида начинается на репликативных комплексах, а заканчивается на плазматической мембране. После отделения почки, содержащей нуклеокапсид и суперкапсидные белки, образуются свободные вирионы. Они через клеточную плазматическую мембрану проходят во внеклеточное пространство, дальнейшее формирование вириона происходит в мембранах цитоплазматического ретикулума и в аппарате Гольджи, откуда вирус транспортируется на поверхность клетки.

Выход вирусных частиц из клетки - происходит двумя путями - простые вирусы, лишенные суперкапсида, например, пикорнавирусы вызывают деструкцию клетки и попадают во внеклеточное пространство.

Другие вирусы, имеющие липопротеидную оболочку, выходят из клетки путем почкования, в результате чего она еще сохраняет свою жизнеспособность (вирус гриппа и др.).