Вирусы: строение, краткое представление
Вирусные геномы содержат от нескольких до 200 генов и могут быть представлены:
- плюс-цепью РНК ;
- минус-цепью РНК ;
- сегментированной минус-цепью РНК ;
- сегментированной двухцепочечной РНК .
Плюс-цепь вирусной РНК может непосредственно служить матрицей для синтеза белка на рибосомах клетки-хозяина. На минус-цепи РНК синтезируется комплементарная ей цепь, которая и участвует в синтезе белка.
В состав сердцевины вирусов обычно входят белки одного или нескольких типов, связанные с нуклеиновой кислотой. Вирусная нуклеиновая кислота практически всегда окружена белковой оболочкой - капсидом . Поскольку объем информации, закодированной в вирусном геноме, ограничен, капсид, как правило, строится из идентичных субъединиц - капсомеров, которые, в свою очередь, образованы белками одного или нескольких типов. Капсомеры укладываются в капсиды со спиральным или икосаэдрическим типом симметрии. Капсиды со спиральным типом симметрии обычно имеют палочковидную или нитевидную форму. В основе капсидов с икосаэдрическим типом симметрии лежит фигура икосаэдра; форма таких капсидов приближается к сферической.
Капсид вместе с находящейся в нем нуклеиновой кислотой называют нуклеокапсидом .
Многие патогенные вирусы состоят только из нуклеокапсида ; другие, более сложно организованные вирусы содержат еще и внешнюю оболочку. Последняя образуется из мембраны зараженной клетки; при этом в клеточную мембрану встраиваются вирусные гликопротеиды. Пространство между нуклеокапсидом и внешней оболочкой обычно заполнено белками матрикса. Разрушение внешней оболочки под действием растворителей и неионных детергентов инактивирует вирусы.
Вирусы, состоящие только из нуклеокапсида , обычно более устойчивы.
Строение имеющего внешнюю оболочку ДНК-содержащего вируса из семейства герпесвирусов представлено на рис. 182.1 . Сведения о вирусах, патогенных для человека, собраны в табл. 182.1 , а рис. 182.2 демонстрирует относительные размеры и строение этих вирусов.
Вне зависимости от типа инфекции и характера заболевания все вирусы можно рассматривать как генетические элементы, одетые в защитную белковую оболочку и способные переходить из одной клетки в другую. Отдельные вирусные частицы - вирионы представляют собой симметричные тела, состоящие из повторяющихся элементов. В сердцевине каждого вириона находится генетический материал, представленный молекулами ДНК или РНК. Велико разнообразие форм этих молекул: есть вирусы, содержащие двухцепочечную ДНК в кольцевой или линейной форме; вирусы с одноцепочечной кольцевой ДНК; одноцепочечной или двухцепочечной РНК; содержащие две идентичные одноцепочечные РНК. Генетический материал вируса (геном) оружен капсидом - белковой оболочкой, защищающей его как от действия нуклеаз - ферментов, разрушающих нуклеиновые кислоты, так и от воздействия ультрафиолетового излучения. Капсиды состоят из многократно повторенных полипептидных цепей одного или нескольких типов белков. В основе взаимодействия вирусных белков друг с другом и с нуклеиновой кислотой лежит закон термодинамики, гласящий, что устойчивость системы приобретается при достижении минимального уровня свободной энергии. Для каждого вируса существует свой набор белков, который при сборке вириона дает оптимальную в энергетическом плане форму капсида. Большинство вирусов построены по одному из двух типов симметрии - спиральной или кубической.
Вирионы со спиральной симметрией имеют форму продолговатых палочек ( рис. 56 ). В центре находится спирально закрученная нуклеиновая кислота ( рис. 57 ). Капсид состоит из идентичных субъединиц белка, спирально расположенных вдоль молекулы нуклеиновой кислоты. По спиральному типу симметрии построено большинство вирусов, поражающих растения, и некоторые вирусы бактерий, так называемые бактериофаги или просто фаги ( рис. 58 ). Большая часть вирусов, вызывающих инфекции у человека и животных, имеет кубический тип симметрии. Капсид почти всегда имеет форму икосаэдра - правильного двадцатигранника с двенадцатью вершинами и с гранями из равносторонних треугольников ( рис. 59 ).
Существуют вирусы и с более сложным строением. Некоторые фаги помимо икосаэдрической головки содержащей генетический материал имеют полый цилиндрический отросток, окруженный чехлом из сократительных белков и заканчивающийся шестиугольной площадкой с шестью короткими выростами и шестью длинными фибриллами - нитями. Такая сложная конструкция обеспечивает впрыскивание генетического материала фага внутрь бактериальной клетки. Многие вирусы помимо белкового капсида имеют внешнюю оболочку. Кроме вирусных белков и гликопротеинов (белков, ковалентно связанных с углеводными молекулами) она содержит еще и липиды, позаимствованные из плазматической мембраны клетки-хозяина. Вирус гриппа - пример спирального вириона в оболочке с кубическим типом симметрии.
Современная классификация вирусов основана на виде и форме их нуклеиновой кислоты, типе симметрии и наличии или отсутствии внешней оболочки.
