Устойчивость и жизнеспособность вирусов. «Защитные меры» вирусов

За многомиллионную эволюцию вирусы выработали целый комплекс «защитных мер», способствующих их выживанию в неблагоприятных условиях среды и направленных против действия иммунной системы зараженного организма:

  • 1) многие вирусы способны восстанавливать целостность поврежденных участков синтезируемой в клетке молекулы вирусной РНК или ДНК;
  • 2) для надежности обеспечения жизненного цикла и синтеза необходимых вирусных белков в геноме вируса происходит копирование (дупликация, трипликация и т. д.) наиболее важных генов. При повреждении одного из этих генов дубликаты обеспечивают синтез необходимых белков и ферментов;
  • 3) у вирусов широко распространен альтернативный сплайсинг РНК, в результате которого один ген обеспечивает синтез нескольких молекул иРНК и соответственно белков. Эти белки обычно близки по структуре и выполняют схожие функции. Отсутствие одного из них в результате повреждения иРНК компенсируется синтезом сходного по функции белка, кодируемого другой молекулой иРНК. При этом вирус не теряет своей жизнеспособности;
  • 4) вирусы являются, как известно, внутриклеточными паразитами и не могут долго существовать вне организма. Поэтому их важнейшая задача — эффективно проникать в клетки при заражении. Показано, что некоторые вирусы (например, вирус Коксаки) выработали в процессе эволюции способность связываться одновременно с несколькими рецепторами на поверхности клетки, тем самым резко увеличивая вероятность инфицирования клетки. Другие вирусы способны к своеобразной молекулярной мимикрии: они встраивают свой геном в капсид вируса другого типа, приобретая тем самым способность поражать разные клетки. Так, к сожалению, поступает ВИЧ, иногда попадая в организм человека в оболочке вируса герпеса;
  • 5) после инфицирования ряд вирусов (например, аденовирусы) синтезируют белки, которые приводят к потере мембранных рецепторов клетки, связанных с иммунным ответом. В результате иммунные клетки организма не распознают зараженные вирусом клетки. Другим способом подавления иммунной защиты организма является блокирование белками вируса антител, выработанных В-клетками и дезактивация системы комплемента;
  • 6) подавление первичной антивирусной иммунной атаки часто сопровождается негативными последствиями для организма — увеличением количества вирусных частиц и токсикацией, что приводит к дальнейшему ослаблению иммунной системы хозяина. Помимо борьбы вируса против иммунной системы организма-хозяина, вирусы пытаются заблокировать важнейшие синтетические процессы в клетке, направив все ее ресурсы на обеспечение собственного синтеза:
    • • подавление работы (транскрипции) ядерных генов. У многих вирусов есть собственные белки — протеазы, которые разрушают транскрипционные факторы клетки, тем самым останавливая синтез собственных белков клетки;
    • • блокировка транспорта матричных РНК из ядра в цитоплазму. Те же вирусные протеазы разрушают белки ядерных пор, препятствуя транспорту сохранившихся иРНК клетки в цитоплазму, и клетка не может их использовать для собственного синтеза;
    • • подавление синтеза клеточных белков (трансляции). Поскольку в клетке всегда есть готовые иРНК, на которых могут синтезироваться ее белки, то вирус препятствует этому синтезу. С помощью все тех же протеаз он разрушает факторы транскрипции клетки и синтез белков тормозится. При этом транскрипция вирусных иРНК не останавливается, и аппарат белкового синтеза клетки производит белки вируса.

Перечисленные выше способы повышения устойчивости вирусов являются примером врожденной, наследственной изменчивости, выработанной в процессе их эволюции. Эта изменчивость связана с чрезвычайной мутабельностью вирусного генома. Частота точечных мутаций (замена нуклеотидов) у вирусов составляет 6 х lCH нуклеотидов на один цикл размножения вируса. При этом величина генома большинства вирусов составляет примерно 7—10 х 104 нуклеотидов. Таким образом, получается, что каждая новая популяция вирусов, выходящая из зараженной клетки, может иметь измененный геном, а значит, другие антигенные свойства. Иммунная система вынуждена реагировать каждый раз на новую разновидность вируса. При сильном заражении и ослабленной иммунной системе это приводит к интенсивному развитию болезни и неэффективности ранее сделанных прививок и вакцинаций. К сожалению, именно так ведут себя наиболее опасные для человека вирусы: вирус гриппа, вирус СПИДа, герпеса, кори и др. В банке вирусных геномов, созданным ВОЗ, имеются сведения о более чем: 85 тысячах вариантов ВИЧ-1, более 9,5 тыс. вариантов вируса гриппа, 18 тыс. вариантов вируса гепатита С. Это значительно усложняет борьбу с инфекцией, и пока эффективных вакцин против таких изменчивых вирусов нет.

Вироиды. В природе обнаружены инфекционные агенты гораздо меньше вирусов — вироиды. Они состоят только из молекулы одноцепочечной или двухцепочечной РНК и лишены каких либо оболочек. РНК образована всего несколькими сотнями нуклеотидов и замкнута в кольцо. Вироиды обнаружены в ядрах клеток многих растений и способны к репликации. При этом они не работают как иРНК и не транслируют белки.

Попадая в клетки растений, вироиды вмешиваются в работу генома клетки-хозяина и вызывают серьезные заболевания растений. Так погибли миллионы кокосовых пальм на Филиппинах во второй половине XX в., периодически серьезно страдают посадки картофеля, цитрусовых, огурцов, декоративных цветов и других диких и сельскохозяйственных растений. В животных клетках и у человека пока вироиды не найдены.

Таким образом, вирусы обладают довольно сложной генетической и морфогической организацией. Для человечества вирусы имеют огромное значение, поскольку могут вызывать серьезные заболевания, самого человека, животных и растений, принося колоссальный материальный урон. Активно участвуют вирусы и в эволюционных процессах. Через вирусы возможен так называемый горизонтальный перенос генетической информации, когда гены одного вида попадают в геном другого вида, меняя его свойства и предоставляя материал для естественного отбора. На этом же свойстве основаны многие методы генной инженерии и терапии.

Вопросы и задания для самоконтроля

  • 1. Чем вирус отличается от клетки?
  • 2. Нарисуйте схему строения одного из типичных вирусов и обозначьте его основные компоненты.
  • 3. Охарактеризуйте основные этапы жизненного цикла вируса.
  • 4. На какие группы по признаку организации генетического аппарата подразделяются вирусы?
  • 5. Опишите все возможные варианты поведения вируса после его проникновения в клетку.
  • 6. Что такое «вакцинация» и каково ее значение в борьбе с инфекциями?
  • 7. Какие типы вакцин существуют для борьбы с вирусами и другими инфекционными агентами? Отметьте их преимущества и недостатки.
  • 8. Почему ДНК-вакцины — самый эффективный путь борьбы с инфекциями? Как получают ДНК-вакцину?
  • 9. Почему борьба с вирусами так сложна и еще далека от окончания?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >