Будова вірусів, Загальна мікробіологія, Віруси, Будова вірусів, Мікробіологія - на допомогу
Вірусна частка, звана також віріон, складається з нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК), оточеної білковою оболонкою. Цю оболонку називають капсидом. Така одиниця (капсид + нуклеїнова кислота = нуклеокапсид) може бути «голою», а в інших випадках оточена оболонкою (рис. 4.2 та 4.3). Голими нуклеокапсидами є, наприклад, частинки вірусу тютюнової мозаїки, вірусу, що викликає бородавки, і аденовірусу. Додаткова оболонка оточує віруси грипу та герпесу.
Капсид у свою чергу складається із субодиниць-капсомерів. Він найчастіше має симетричну будову. Розрізняють два види симетрії – спіральну та кубічну. У табл. 4.1 різні віруси згруповані за їхньою структурою. Нижче будуть розглянуті чотири віруси, які відомі як збудники хвороб: два віруси зі спіральною симетрією, з них один із голими частинками (вірус тютюнової мозаїки) та один із додатковою оболонкою (вірус грипу), та два типи вірусів із кубічною симетрією-з голими частинками (вірус поліомієліту та інші поліедричні віруси) та з оболонкою (вірус герпесу).
Це типовий приклад вірусу зі спіральною симетрією. Його легко виділити з вичавленого соку заражених рослин. Частинки є палички товщиною 18 нм (рис. 4.4, А). Цей паличкоподібний нуклеокапсид складається приблизно з 2100 капсомерів. Вони розташовані по гвинтовій лінії та утворюють порожнистий циліндр. Кожен капсомер складається з одного поліпептидного ланцюга (158 амінокислот, послідовність яких визначена). У стінці порожнистого циліндра між капсомерами міститься ланцюг РНК, який теж йде гвинтовою лінією (рис. 4.4, Б).
Вірус грипу. Частинки вірусу грипу мають діаметр ПОНм (рис. 4.5, А).Нуклеокапсид, як і у вірусу тютюнової мозаїки, має спіральну будову, але не паличкоподібний, а багаторазово закручений (рис. 4.5, Б). Нуклеокапсид оточений оболонкою – фрагментом мембрани клітини-господаря, з якої вийшов віріон. Оболонка має на своїй зовнішній стороні шипи, які служать для адсорбції віріону на поверхні нової клітини-господаря та містять мукопротеїни та фермент нейрамінідазу. Цей фермент відщеплює від мукопротеїнів інфікованої клітини один компонент-N-ацетилнейрамінову кислоту-і, мабуть, відіграє певну роль у розрідженні слизу, що покриває епітеліальні клітини носоглотки. Розмноження вірусу відбувається усередині клітин. Звільнення віріона нагадує процес брунькування; при цьому зовнішня оболонка вірусної частинки утворюється з мем-
Існує багато різних різновидів вірусу грипу. Яку саме тканину вражатиме вірус, залежить від специфічності вірусу по відношенню до клітин-господарів і від рецепторних властивостей клітин. Вірус може спричинити порушення клітинного метаболізму або навіть загибель клітини. Крім того, він діє як антиген та стимулює утворення антитіл в організмі господаря. Віруси, відповідальні за великі епідемії грипу, відрізняються один від одного за своєю вірулентністю та патогенністю.
Поліедричні віруси без зовнішньої оболонки. Багато вірусів, які здаються сферичними, насправді мають форму багатогранника. Найчастіше це ікосаедр (двадцятигранник)-тіло, обмежене 20 рівносторонніми трикутниками і має 12 вершин (рис. 4.5, В і 4.6). Капсид ікосаедричного вірусу складається з капсомерів двох типів: у вершинах розташовуються пептони, що складаються з п'яти мономерів білкових (протомерів); решту поверхні граней і ребра утворюють гексони, що складаються з шести протомерів.Побудова капсиду з капсомерів слідує законам кристалографії; відповідно до цього на-
менший ікосаедричний капсид повинен складатися з 12 пентонів, наступний за величиною-з 12 пентонів і 20 гексонів. Існують віруси із 252 і навіть 812 капсомерів.
За принципом ікосаедра побудовано дуже багато вірусів: віруси поліомієліту, ящуру, аденовіруси (рис. 4.5, № та онкогаший вірус SV40 (рис. 4.5, Г).
Те, що вірусний капсид складається з великої кількості ідентичних субодиниць, стане зрозумілим, якщо ми врахуємо, що маса нуклеїнової кислоти у багатьох вірусів дуже невелика; ланцюги ДНК або РНК такі короткі, що інформації, що міститься в них, вистачає для кодування лише небагатьох поліпептидних ланцюгів, більша частина яких виконує ферментативні функції при репродукції вірусу всередині клітини-господаря. Принцип побудови капсиду з багатьох ідентичних субодиниць гарантує максимальний ефект при мінімумі генетичного матеріалу.
Поліедричні віруси із зовнішньою оболонкою. Ікосаедр, оточений оболонкою,-така форма збудників вітряної віспи, що оперізує лишаю і простого герпесу.
Ікосаедричний капсид вірусу герпесу складається з 162 капсомерів. Зовнішня оболонка, безперечно, утворюється із внутрішньої ядерної мембрани клітини-господаря. Віруси герпесу розмножуються у ядрах клітин; Капсиди нових вірусних частинок одягаються оболонкою з ядерної мембрани, «відгалужуються» від ядра і виводяться назовні за системою ендоплазматичного ретикулуму.
Вітряна віспа-відносно легка дитяча хвороба. Вірус інфікує верхні дихальні шляхи, розноситься кров'ю по всьому тілу і, закріплюючись у шкірі, зрештою викликає тут утворення бульбашок. Оперезуючий лишай виникає у частково імунних осіб; він з'являється в результатіреактивації вірусу вітряної віспи. Таким чином, обидва захворювання викликаються одним і тим самим вірусом.
Віруси віспи. Віруси віспи-найбільші із зоопатогенних вірусів. Їх частки влаштовані зовсім не так, як у вірусів чотирьох представлених вище типів. Вони містять ДНК, білок та кілька ліпідів, через що їх іноді називають комплексними віріонами (табл. 4.1). Частинки вірусів натуральної віспи (variola) та коров'ячої віспи (vaccinia) мають вигляд заокруглених блоків. Вони складаються з внутрішнього тільця, що містить дволанцюжкову ДНК, подвійного шару, що містить білок, білкових еліптичних тілець і зовнішньої мембрани; частинку обвивають нитки, що щільно прилягають до неї. Ці вірусні частки дуже стійкі до висихання і тому надзвичайно інфекційні. Натуральною віспою можуть захворювати лише люди та мавпи. Вірусом коров'ячої віспи можуть заражатися також корови, кролики та вівці. Обидва віруси мають загальні антигени. Тому людям профілактично прищеплюють вірус коров'ячої віспи, який одержують від корів і який у людини викликає дуже слабкі симптоми хвороби. Така активна вакцинація призводить до утворення антитіл, які зумовлюють імунітет також до натуральної віспи.