Классификация, строение и репродукция вирусов

Вирусы – этонеклеточные формы жизни, которые состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки.

Просто организованные вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и нескольких белков, образующих вокруг неё оболочку — капсид. Примером таких вирусов является вирус табачной мозаики. Его капсид содержит один вид белка с небольшой молекулярной массой. Сложно организованные вирусы имеют дополнительную оболочку (суперкапсид) — белковую или липопротеиновую; иногда в наружных оболочках сложных вирусов помимо белков содержатся углеводы. Примером сложно организованных вирусов служат возбудители гриппа и герпеса. Их наружная оболочка — это фрагмент ядерной или цитоплазматической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду.

Вирусные геномы содержат от нескольких до 200 генов и могут быть представлены:

1. одноцепочечной вирусной ДНК;

2. двухцепочечной вирусной ДНК;

3. плюс-цепью вирусной РНК;

4. минус-цепью вирусной РНК;

5. сегментированной минус-цепью вирусной РНК;

6. сегментированной двухцепочечной вирусной РНК.

Плюс-цепь вирусной РНК – непосредственно служит матрицей для синтеза вирусных белков на рибосомах клетки-хозяина.

Минус-цепь вирусной РНК – служит матрицей для синтеза комплементарной ей цепи, на которой в последующем и синтезируются вирусные белки.

Условно процесс вирусного инфицирования в масштабах одной клетки можно разбить на несколько взаимоперекрывающихся этапов:

Присоединение к клеточной мембране — так называемая адсорбция. Обычно для того, чтобы вирион адсорбировался на поверхности клетки, она должна иметь в составе своей плазматической мембраны белок (часто гликопротеин) — рецептор, специфичный для данного вируса. Наличие рецептора нередко определяет круг хозяев данного вируса, а также его тканеспецифичность.

Проникновение в клетку. На следующем этапе вирусу необходимо доставить внутрь клетки свою генетическую информацию. Некоторые вирусы переносят также собственные белки, необходимые для её реализации (особенно это характерно для вирусов, содержащих негативные РНК). Различные вирусы для проникновения в клетку используют разные стратегии: например, впрыскивают свою РНК через плазматическую мембрану, захватываются клеткой в ходе эндоцитоза, попадают в кислую среду лизосом, где происходит их окончательное созревание, после чего РНК в комплексе с вирусными белками попадает в цитоплазму. Вирусы также различаются по локализации их репликации, часть вирусов (например, те же пикорнавирусы) размножается в цитоплазме клетки, а часть (например, ортомиксовирусы) в её ядре.

Перепрограммирование клетки. При заражении вирусом в клетке активируются специальные механизмы противовирусной защиты. Заражённые клетки начинают синтезировать сигнальные молекулы — интерфероны, переводящие окружающие здоровые клетки в противовирусное состояние и активирующие системы иммунитета. Повреждения, вызываемые размножением вируса в клетке, могут быть обнаружены системами внутреннего клеточного контроля, и такая клетка должна будет «покончить жизнь самоубийством» в ходе процесса, называемого апоптозом или программируемой клеточной смерти. От способности вируса преодолевать системы противовирусной защиты напрямую зависит его выживание.

Персистенция. Некоторые вирусы могут переходить в латентное состояние лизогения, слабо вмешиваясь в процессы, происходящие в клетке, и активироваться лишь при определённых условиях. При попадании заражённой лизогенным фагом бактерии в неблагоприятную среду, возбудитель захватывает контроль над клеточными процессами так, что клетка начинает производить материалы, из которых строятся новые фаги. Клетка превращается в фабрику, способную производить многие тысячи фагов. Зрелые частицы, выходя из клетки, разрывают клеточную мембрану, тем самым убивая клетку Создание новых вирусных компонентов. Размножение вирусов в самом общем случае предусматривает три процесса — 1) транскрипция вирусного генома — то есть синтез вирусной мРНК, 2) её трансляция, то есть синтез вирусных белков и 3) репликация вирусного геном.

Созревание вирионов и выход из клетки. В конце концов, новосинтезированные геномные РНК или ДНК одеваются соответствующими белками и выходят из клетки. Следует сказать, что активно размножающийся вирус не всегда убивает клетку-хозяина. В некоторых случаях (например, ортомиксовирусы) дочерние вирусы отпочковываются от плазматической мембраны, не вызывая её разрыва. Таким образом, клетка может продолжать жить и продуцировать вирус.

В основу классификации вирусов положен тип нуклеиновой кислоты, размер и тип симметрии вирусного нуклеокапсида, наличие или отсутствие внешней оболочки .. Вирусы, принадлежащие к одному семейству, обладают сходным типом генома и сходными морфологическими характеристиками (по данным электронной микроскопии).

При делении вирусов на роды учитывают эпидемиологические и биологические особенности вирусов, а также степень гомологии нуклеотидных последовательностей.

Каждый вирус человека имеет общепринятое название, связанное с его патологическим действием или обстоятельствами открытия, и официальное видовое название, присвоенное Международной комиссией по таксономии вирусов, которое складывается из названия хозяина вируса, семейства или рода, к которому принадлежит вирус, и номера. Поэтому один и тот же вирус может называться по-разному, например вирус varicella-zoster и герпесвирус человека типа 3.