Вирус оспы. Вирусы оспы – наиболее крупные из зоопатогенных вирусов. Их частицы устроены совсем не так, как у вирусов четырех представленных выше типов. Они содержат ДНК, белок и несколько липидов, из-за чего их иногда называют комплексными вирионами. Частицы вирусов натуральной оспы и коровьей оспы имеют вид округленных блоков. Они состоят из внутреннего тельца, содержащего двухцепочечную ДНК, двойного слоя, содержащего белок, эллиптических белковых телец и наружной мембраны; частицу обвивают плотно прилегающие к ней нити. Эти вирусные частицы очень устойчивы к высыханию и поэтому чрезвычайно инфекционны. Натуральной оспой могут заболевать только люди и обезьяны. Вирусом коровьей оспы могут заражаться также коровы, кролики и овцы. Оба вируса имеют общие антигены. Поэтому людям профилактически прививают вирус коровьей оспы, который получают от коров и который у человека вызывает весьма слабые симптомы болезни. Такая активная вакцинация приводит к образованию антител, которые обуславливают иммунитет и к натуральной оспе.
Морфология бактериофагов. Строение бактериофагов в основном изучали на примере серии Т Escherichia coli. Колифаг Т 2 состоит из полиэдрической головки длиной 100 нм и отростка, или «хвоста», примерно такой же длины. Поэтому говорят о «составных» вирусах. Головка состоит из капсомеров и содержит внутри ДНК. Количество белка и ДНК примерно одинаково. Отросток фага Т 2 имеет сложное строение. В нем можно различить не менее трех частей: полый стержень, окружающий его сократимый чехол и находящуюся на дистальном конце стержня базальную пластинку с шипами и нитями (от последних зависит специфическая адсорбция на клетке-хозяине). На электронных микрофотографиях, полученных при негативном контрастировании, можно видеть фаговые частицы в двух состояниях: у одних частиц головка очень резко выделяется на электроноплотном фоне и чехол отростка растянут, у других головка мало отличается от фона по плотности и чехол находится в сокращенном состоянии. Первое состояние характерно для активного фага, в головке которого заключена ДНК, второе – для фага, который инъецировал свою ДНК в бактериальную клетку.
Многие бактериофаги имеют более простое строение. В зависимости от формы зрелых фаговых частиц различают ряд типов. Большинство фагов содержит двухцепочечную ДНК. В последние годы, однако, было обнаружено несколько фагов с одноцепочечной ДНК и несколько с одноцепочечной РНК. Содержащие РНК фаги fr, R17, Qβ и другие обладают наименьшими из известных геномов: в них 3500-4500 нуклеотидов. [Шлегель, 1987]
Глава 2. Разнообразие вирусов.
Вирусы составляют царство Vira, которое подразделено по типу нуклеиновой кислоты на два подцарства – рибовирусы и дезоксирибовирусы. Подцарства делятся на семейства, которые в свою очередь подразделяются на роды. Понятие о виде вирусов пока еще четко не сформулировано, так же как и обозначение разных видов.
В качестве таксономических характеристик первостепенное значение придается типу нуклеиновой кислоты и ее молекулярно-биологическим признакам: двунитевая, однонитевая, сегментированная, несегментированная, с повторяющимися и инвертированными последовательностями и др. Однако в практической работе прежде всего используются характеристики вирусов, полученные в результате электронно-микроскопических исследований: морфология, структура и размеры вириона, наличие или отсутствие внешней оболочки (суперкапсида), антигены, внутриядерная или цитоплазматическая локализация и др. Наряду с упомянутыми признаками учитываются и резистентность к температуре, рН, детергентам и т.д.
В настоящее время вирусы человека и животных включены в состав 18 семейств. Принадлежность вирусов к определенным семействам определяется типом нуклеиновой кислоты, структурой, целостностью или фрагментацией генома, а также наличием или отсутствием внешней оболочки. При определении принадлежности к семейству ретровирусов обязательно учитывается наличие обратной транскриптазы. Некоторые таксономические признаки представителей важнейших семейств вирусов человека и животных приведены в таблице 2 (см. приложение 1).
РНК-содержащие вирусы.
К РНК-содержащим вирусам относится большинство патогенных для человека вирусов. Они отличаются многообразием строения генома, высокими изменчивостью и скоростью эволюции, что приводит к появлению новых возбудителей инфекционных заболеваний. Большинство РНК-геномных вирусов репродуцируется в цитоплазме клетки, хотя некоторые из них на определенных этапах развития локализуются внутри ядра. В настоящее время известно 13 патогенных для человека семейств РНК-геномных вирусов:
1. Семейство Пикорнавирусов.
1.1. Энтеровирусы. Представители: вирусы полиомиелита, Коксаки, ЕСНО, гепатита А и др.
1.2. Риновирусы.
1.3.Афтовирусы. Представители: вирус ящура
2. Семейство Калицивирусов. Представители: вирус Норфолк.
3. Семейство Реовирусов.
3.1. Реовирусы.
3.2. Ротавирусы.
3.3. Орбивирусы.
4. Семейство Ретровирусов.
4.1. Подсемейство Спумавирусов.
4.2. Подсемейство Онковирусов.
4.3. Подсемейство Лентивирусов. Представители: ВИЧ.
5. Семейство Тогавирусов.
5.1. Альфавирусы.
5.2. Вирус краснухи.
6. Семейство Флавивирусов.
6.1. Вирус желтой лихорадки.
6.2. Вирус лихорадки денге.
6.3. Вирус японского энцефалита
6.4. Вирус клещевого энцефалита
6.5. Вирус омской геморрагической лихорадки (ОГЛ).
7. Семейство Буньявирусов.
7.1. Вирус крымской геморрагической лихорадки.
7.2. Вирусы москитных лихорадок.
7.3. Вирус геморрагической лихорадки с почечным синдромом.
8. Семейство Аренавирусов.
8.1. Вирус лимфоцитарного хориоменингита.
8.2. Вирус Ласа.
9. Семейство Филовирусов.
9.1. Вирус Марбург.
9.2. Вирус Эбола.
10. Семейство Рабдовирусов.
10.1. Вирус везикулярного стоматита.
10.2. Вирус бешенства.
11. Семейство Коронавирусов.
12.Семейство Парамиксовирусов.
12.1. Вирусы парагриппа человека (ВПЧГ).
12.2. Вирус паротита.
12.3. Вирус кори.
12.4. Респираторно-синцитиальный (РС) вирус.
13. Семейство Ортомиксовирусов.
13.1. Вирусы гриппа.
ДНК-содержащие вирусы.
Патогенные для человека ДНК-содержащие вирусы входят в состав 6 семейств.
По сравнению с РНК-геномными вирусами они генетически более консервативны, т.е. менее изменчивы, нередко способны к длительной персистенции в организме хозяина. Подавляющее большинство ДНК-содержащих вирусов репродуцируется в ядрах клеток.
1. Семейство Аденовирусов.
2. Семейство Парвовирусов.
3. Семейство Герпесвирусов.
3.1. Альфа-герпесвирусы.
3.2. Бета-герпесвирусы
3.3. Гамма-герпесвирусы
4. Семейство Поксовирусов.
4.1. Вирус натуральной оспы.
4.2. Вирус оспы обезьян.
4.3. Вирус осповакцины (коровьей оспы).
4.4. Вирус контагиозного моллюска.
5.Вирусы гепатита.
5.1. Вирус гепатита А (семейство пикорнавирусов)
5.2. Вирус гепатита В.
5.3. Дельта-вирус.
5.4. Вирус гепатита С.
5.6. Вирус гепатита Е.
6. Онкогенные вирусы.
6.1.Паповавирусы. Представители: Папилломавирусы человека, вирусы полиомы, SV-40.
6.2. Вирусы герпеса.
6.3. Поксивирусы.
6.4. Вирус гепатита В. [Борисов и др., 1994]
Глава 3. Биологическая роль вирусов.
Всем известно, что вирусы играют в основном негативную роль. Но не все знают, что именно вирусы сыграли немаловажную роль в становлении микробиологии и генетики в частности, помогли ученым в изучении свойств и структуры ДНК. Например, при изучении жизненного цикла бактериофагов ученые Лурия и Дельбрюк пришли к предположениям о биологической роли ДНК.
В 1970 г. не известные широкой научной общественности Г.Темин и Д.Балтимор опубликовали в Nature статьи, посвященные обратной транскриптазе (ОТ) – ферменту РНК-содержащих, в том числе раковых, вирусов, которые синтезируют ДНК на матрице РНК, т.е. осуществляют реакцию, обратную той, которую до тех пор наблюдали в клетках.
Открытие обратной транскриптазы позволило выделить первые гены.
Журнал Time назвал Уотсона «охотником за генами». Сам же ученый сказал следующее: «Это захватывающая перспектива. Тридцать лет назад мы не могли и мечтать о том, чтобы узнать структуру генома даже мельчайшего вируса. А сегодня мы уже расшифровали геном вируса СПИДа и почти полностью прочитали геном кишечной палочки объемом в 4,5 млн букв ген-кода. Точное знание детальной структуры генома человека – это восхитительно!».
В нашем геноме много последовательностей, доставшихся нам в «наследство» от ретровирусов. Эти вирусы, к которым относятся вирусы рака и СПИДа, вместо ДНК в качестве наследственного материала содержат РНК. Особенностью ретровирусов является, как уже говорилось, наличие обратной транскриптазы. После синтеза ДНК по РНК вируса вирусный геном встраивается в ДНК хромосом клетки.
Таких ретровирусных последовательностей у нас много. Время от времени они «вырываются» на волю, в результате чего возникает рак (но рак в полном соответствии с законом Менделя проявляется лишь у рецессивных гомозигот, т.е. не более чем в 25% случаев). Совсем недавно было сделано открытие, которое позволяет понять не только механизм встраивания вирусов, но и назначение некодирующих последовательностей ДНК. Оказалось, что для встраивания вируса необходима специфическая последовательность из 14 букв генетического кода. Таким образом, можно надеяться, что вскоре ученые научатся не только блокировать агрессивные ретровирусы, но и целенаправленно «внедрять» нужные гены, и генотерапия из мечты превратится в реальность.
В организме млекопитающих ретровирусы играют и еще одну немаловажную роль. В отношении млекопитающих, у которых плод развивается внутри организма матери, правомерен вопрос: почему иммунная система матери позволяет развиваться организму, который наполовину генетически ей чужероден, поскольку половина генома плода отцовская?
Все дело в ретровирусах, которые блокируют активность иммунных Т-лимфоцитов, ответственных за отторжение органов и тканей, содержащих чужеродные белки, например, после трансплантации органов. Эти ретровирусы активируются в геноме клеток плаценты, которая образуется тканями плода.
Недавно был обнаружен вирус, который блокирует развитие (экспрессию) ретровируса. Если этим вирусом-блокатором заразить беременную мышь, то мышата рождаются нормальными и в срок. Но если его ввести в клетки плаценты, то происходит выкидыш плода, так как активируются Т-лимфоциты матери.
Не стоит забывать, что ретровирусные последовательности возникают также непосредственно на концах хромосом – теломерах. Как известно, теломеры состоят из одноцепочечной ДНК, которая синтезируется ферментом теломеразой по матрице РНК. Считается, что теломеры являются нашими молекулярными часами, поскольку они укорачиваются с каждым клеточным делением. Раньше считалось, что в теломерах нет генов, однако расшифровка генома показала, что генов там довольно много и они активны в детстве и молодом возрасте, постепенно «угасая» по мере старения организма.[www. Elite-genetix.ru]