Формы существования вирусов. Морфология и биохимическая структура вирионов. Прионы.
По характеру расположения капсомеров вирусы делят на три группы: с кубическим, спиральным и смешанным типом симметрии. Большинство патогенных для человека вирусов имеет кубический тип симметрии. Спиральный тип симметрии нередко встречается среди вирусов растений. Смешанный тип симметрии для простых вирусов нетипичен.
Структура и химический состав сложных вирионов. Сложно устроенные вирусы в капсиде имеют много разновидностей белков. Кроме капсидных и геномных белков могут также содержать ферменты, участвующие в репликации и транскрипции вирусного генома, например ДНК- и РНК-полимеразы. Формирование их капсидов и нуклеокапсидов происходит тоже в процессе самопроизвольной сборки, но цикл полного образования сложных вирионов носит многоступенчатый характер.
Суперкапсидные вирусные гликопротеиды выполняют две основные функции: 1) распознают специфические клеточные рецепторы и взаимодействуют с ними, что дало повод называть их прикрепительными белками, и 2) обусловливают проникновение вируса в клетки, инициируя слияние его оболочек с клеточными мембранами, вследствие чего их называют белками слияния.
Количество углеводов в гликопротеидах может достигать 10% общей массы вириона. Обычными сахарными остатками в них являются сахароза, фруктоза, манноза, галактоза, нейраминовая кислота. Углеводы гликопротеидов обеспечивают сохранение конформации белка и его устойчивость к протеазам.
— Читать далее «Строение капсулы вирионов. Нуклеиновые кислоты вирусов»
Оглавление темы «Вирусология. Строение вирусов»: 1. Основатели вирусологии. Этапы развития вирусологии2. Хронология открытий вирусов. Формы существования вирусов3. Виды вирионов. Структура и состав вирионов4. Строение капсулы вирионов. Нуклеиновые кислоты вирусов5. Организация генома вирусов. Генетические данные вирусов6. Механизм реализации генетической информации у вирусов. Природа и происхождение вирусов7. Вирусы позвоночных. Виды вирусов поражающие человека8. Структура ДНК вирусов. Семейства, роды и виды РНК-вирусов9. Коронавирусы и вазотропные вирусы. Лимфотропные вирусы10. Предполагаемые семейства Filo- и Birnaviridae. Структура РНК
- Отличия вирусов от других инфекционных агентов и черты их сходства.
- Вирионы вирусов, их строение и химический состав
Помимо очень интересных различий в форме молекулы и в структуре концевых участков вирусных ДНК существуют также большие различия в величине генома.
Виды вирионов. Структура и состав вирионов
Различают простые и сложные вирионы. Простые вирионы состоят из нуклеиновой кислоты, окруженной снаружи белковой оболочкой, которую называют капсидом (ящиком, футляром), сложные — имеют дополнительную внешнюю оболочку (суперкапсид, пеплос).
Структура и химический состав простых вирионов. В состав простых вирусов, типичным представителем которых является вирус табачной мозаики, входят только капсидные белки, но у некоторых из них содержатся также геномные, или терминальные, ковалентно связанные с концом вирионной нуклеиновой кислоты и участвующие в регуляции вирусного генома.
Капсидные белки простоорганизованных вирионов обычно состоят из 1-3 вирусоспецифических белков (полипептидных цепей). При этом каждый из них обладает способностью к самосборке, в начале которой из идентичных полипептидных цепей образуются отдельные структурные элементы (субъединицы) или капсомеры белкового чехла, вслед за чем при их взаимодействии с нуклеиновой кислотой вириона происходит полное самопроизвольное формирование капсида. Количество капсомеров в капсиде вирусов варьирует от трех-шести десятков до многих сотен. У одних вирусов капсомеры имеют овальную или округлую форму, у других — пяти- или шестигранную.
ГЛАВА 6. ВИРУСЫ
6.2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СТРОЕНИЕ ВИРУСОВ
Большинство вирусов состоит только из нуклеиновой кислоты и белка. Белок всех исследованных вирусов относится к глобулинам и состоит из аминокислот L-ряда. D-аминокислоты в вирусах не обнаружены. Основной функцией вирусных белков оболочки является изоляция нуклеиновой кислоты от контакта с внешней средой и повышение устойчивости вируса к неблагоприятным факторам. Защитная функция оболочки является универсальной и обусловливает распространение вирусов в природе.
В состав оболочек вирусов животных входят гликопротеиды, углеводы которых могут быть представлены глюкозамином, сахарозой, галактозой и, вероятно, другими сахарами.
Вирусная частица, называемая вирионом, построена по принципу «биологического контейнера»: она состоит из генетического материала (РНК или ДНК), упакованного в белковую оболочку — капсид. Капсид построен из отдельных структурных субъединиц — капсомеров. Капсид чаще всего имеет симметричное строение и представляет собой спиральную трубку или изометрическую структуру — тетраэдр, октаэдр или икосаэдр. Число белковых субъединиц в изометрических капсидах разных вирусов равно или кратно 60. Наиболее хорошо изучено строение вируса табачной мозаики (ВТМ) (рис. 19).
Рис. 19. Вирус табачной мозаики (Шлегель, 1987):
а — электронная микрофотография вируса; б — модель строения вируса
Он имеет форму шестигранной призмы длиной 300 нм и 15—18 нм в поперечнике.
Внутри зрелого вируса (вириона) находится плотно упакованная однонитчатая РНК, окруженная спиральным капсидом, по всей длине которого насчитывается 2100 субъединиц. Содержание белка у ВТМ составляет 95 %, нуклеиновой кислоты — 5 %.
Вирионы многих вирусов растений и бактерий имеют спиральный капсид, в котором белковые субъединицы уложены по спирали вокруг оси. Некоторые вирусы животных на поверхности капсида имеют внешнюю оболочку или суперкапсид, имеющий строение мембраны. Обычно суперкапсид вируса формируется путем модификации участков мембраны клетки хозяина в момент сборки вириона и выхода его из клетки (рис. 20).
Рис. 20. Формы вирионов различных вирусов ДНК-содержащие вирусы (1-6), РНК-содержащие вирусы (7-17):
1 — вирусы оспы; 2 — вирус герпеса; 3 — аденовирус; 4 — паповавирус; 5 — гепаднавирус; 6 — парвовирус; 7 — парамиксовирус; 8 — вирус гриппа; 9 — коронавирус; 10 — аренавирус; 11 — ретровирус; 12 — реовирус; 13 — пикорнавирус; 14 — капицивирус; 15 — рабдовирус; 16 — тогавирус, флавивирус; 17 — буньявирус
ПредыдущаяСледующая
Сборка вириона внутри клетки-хозяина
Формирование вирусных частиц осуществляется за счет ферментов и механизмов биосинтеза зараженной клетки, которые вирус заставляет работать на себя. Этот процесс включает несколько этапов.
Вначале генетический материал вириона попадает в клетку хозяина. При этом у простых вирусов белковая оболочка остается за пределами, а у сложных проникает внутрь благодаря слиянию суперкапсида с плазматической мембраной (рецепторный эндоцитоз). В последнем случае оказавшийся в цитоплазме капсид разрушается под действием литических ферментов фагосомы.
На основе нуклеиновой кислоты параллельно протекают 2 процесса: репликация генома (создание множества копий генетических молекул ДНК или РНК) и трансляция белков вириона в рибосомном аппарате клетки-хозяина.
Синтезированные белковые и генетические элементы соединяются в нуклеокапсид – полноценный вирион простых вирусов. У сложных сборка завершается в момент выхода частицы из клетки, в процессе которой происходит обволакивание капсида плазматической мембраной, содержащей заранее встроенные в нее рецепторные белки.
Научно-производственное объединение «Вирион»
Научно-исследовательское предприятие «Вирион» — крупнейший фармацевтический комплекс по созданию и производству иммунобиологических препаратов в России. В 1906 году он был основан как Томский бактериологический институт им. Ивана и Зинаиды Чуриных, а в 1953 году получил статус Научно-исследовательского института вакцин и сывороток. В 1988 году институт был переименован в Научно-производственное объединение (НПО) «Вирион», которое впоследствии стало дочерним предприятием ФГУП «НПО Микроген Москва».
Основные направления работы компании — создание и производство иммуноглобулинов, противовирусных вакцин, пробиотиков, психотропных препаратов и различных диагностических препаратов. Предприятие расположено по адресу г. Томск, ул. Ивановского, 8.
В настоящее время производственный комплекс «Вирион» — известная крупная компания с высокотехнологичной производственной базой и профессиональным штатом в 600 человек.
Химический состав вириона
В химический состав вирионов входят нуклеиновые кислоты, белки и другие компоненты.
Содержание нуклеиновых кислот у вирусов различно:
- вирионы с изометрической (сферической) формой капсида содержат 5–15% нуклеиновой кислоты. Некоторые из них способны формировать частицы совсем лишенные нуклеиновой кислоты;
- вирионы с палочковидной и нитевидной формы со спиральной симметрией – содержание нуклеиновой кислоты составляет 5%;
- бациловидные, липидосодержащие вирусы – около 1% нуклеиновой кислоты.
Нуклеиновая кислота каждого вируса имеет характерную последовательность и нуклеотидный состав, который определяет последовательность аминокислот и свойства и поведение вирус-специфических белков. Молекулярная масса нуклеиновой кислоты в инфекционных частицах (вирионах) варьирует от 0,4х106 у вируса некроза табака до 15,5х106 у вируса раневых опухолей клевера. У большинства фитовирусов молекулярная масса нуклеиновой кислоты составляет в среднем 2х106.
Большая часть вириона – это белок. Молекулярная масса белковых субъединиц у различных вирусов может варьировать от 10 до 80 тыс. Размер белковых молекул фитовирусов расположен в диапазоне от 150 до 600 и более аминокислотных остатков. Вирусы со сложной структурой содержат липиды, содержание которых достигает 20%.
В состав вириона входит вода. Она может составлять около 50% веса вирусных кристаллов и 10–50% веса вирусных частиц в суспензии. Отмечается, что при описании состава вирионов содержание воды в них не учитывают и указывают содержание нуклеиновой кислоты, белка и прочих компонентов в пересчете на сухой вес частицы.
Одновременно вирусы могут содержать различное количество ионов металлов, полиамины (около 1% веса). Ряд вирусов содержат фрагменты типа РНК-транскриптазы.