Базовое строение вириона
Основным компонентом любого вируса является нуклеокапсид — это соединение генетического материала (нуклеиновой кислоты) и защитной белковой оболочки, называемой капсидом. Сам капсид состоит из множества одинаковых субъединиц — капсомеров, которые, в свою очередь, образованы полипептидными цепями.
Капсид выполняет важнейшие задачи:
- Защита: оберегает вирусный геном от разрушения под действием ферментов и неблагоприятных факторов внешней среды.
- Рецепторная функция (у простых вирусов): обеспечивает первоначальное прикрепление (адсорбцию) к чувствительной клетке.
Простые и сложные вирусы
По особенностям строения вирусы делятся на две большие группы:
- Простые вирусы: состоят только из нуклеиновой кислоты и капсида. После размножения они обычно покидают клетку-хозяина, разрушая ее (лизис). Способны образовывать кристаллы (например, вирус ящура).
- Сложные (оболочечные) вирусы: поверх нуклеокапсида имеют дополнительную липопротеиновую мембрану — суперкапсид (или пеплос).
Суперкапсид формируется, когда вирион отпочковывается от клетки-хозяина, захватывая часть ее мембран (плазматической, ядерной или эндоплазматической сети). На этой оболочке часто располагаются особые гликопротеиновые шипы — пепломеры. У некоторых вирусов под суперкапсидом есть еще один слой — матриксный белок (М-белок). Важно отметить, что сложные вирусы чувствительны к жирорастворителям (например, эфиру): разрушение липидной оболочки ведет к гибели вируса.
Типы симметрии
Форма вириона во многом зависит от того, как именно уложен нуклеокапсид. Выделяют несколько типов симметрии:
- Спиральная: нуклеокапсид закручен в виде винта (характерно для коронавирусов и вирусов гриппа).
- Икосаэдрическая (кубическая): капсид образует изометричное полое тело, внутри которого спрятана нуклеиновая кислота (пример — вирус герпеса).
- Сложная: комбинация различных типов строения.
Белки и внутренняя структура
Содержимое внутри капсида называется сердцевиной. У разных вирусов ее состав отличается: например, у аденовирусов ДНК связана с гистоноподобными белками, а у реовирусов внутри находятся белки внутреннего капсида.
Все вирусные белки делятся на:
- Структурные: образуют «тело» вириона.
- Неструктурные: работают как ферменты и факторы, нужные для размножения вируса внутри клетки.
Большинство белков кодируется самим вирусным геномом, однако в процессе сборки вирион может захватывать и некоторые белки клетки-хозяина. Сложные вирусы также содержат в составе оболочек углеводы (полисахариды) и липиды.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие функции выполняют пепломеры на поверхности сложных вирусов?
Пепломеры (гликопротеиновые «шипы» суперкапсида) выполняют рецепторную, ферментативную функции, обеспечивают проникновение вируса в клетку и являются сильными иммуногенами.
- Гемагглютинин и прикрепительные белки (HN, H, G, E2) — обеспечивают адсорбцию вируса к специфическим рецепторам клетки-мишени.
- Белок слияния (F) — обеспечивает слияние липидной оболочки вируса с клеточной мембраной, а также вызывает образование симпластов.
- Нейраминидаза (N) — разрушает связи гемагглютинина с эпителием, способствуя внедрению вириона и высвобождению новых вирусных частиц.
- Оболочечные гликопротеины (E1) — индуцируют образование вируснейтрализующих антител.
Какие семейства вирусов имеют спиральный тип симметрии?
Спиральный тип симметрии нуклеокапсида (винтообразная структура) характерен для ряда семейств сложных РНК-содержащих вирусов.
- Ортомиксовирусы (Orthomyxoviridae) — возбудители гриппа.
- Парамиксовирусы (Paramyxoviridae) — включают вирусы парагриппа, кори, паротита и респираторно-синцитиальный вирус.
- Коронавирусы (Coronaviridae).
- Филовирусы (Filoviridae) — возбудители лихорадок Марбург и Эбола.
Также спиральную укладку капсида имеет вирус табачной мозаики.
Какие семейства вирусов имеют икосаэдрический (кубический) тип симметрии?
Икосаэдрический (кубический) тип симметрии капсида встречается как у простых, так и у сложных вирусов различных семейств.
- Герпесвирусы (Herpesviridae).
- Аденовирусы (Adenoviridae).
- Реовирусы (Reoviridae).
- Пикорнавирусы (Picornaviridae) — включают энтеровирусы и риновирусы.
- Флавивирусы (Flaviviridae) — включают вирусы желтой лихорадки, клещевого энцефалита и гепатита С.
Кроме того, икосаэдрический капсид характерен для вируса гепатита Е.
Какую функцию выполняет матриксный белок (М-белок) в структуре вириона?
Матриксный белок (М-белок) выполняет преимущественно связующую и структурообразующую функции, формируя внутренний каркас вириона. Он выстилает внутреннюю поверхность внешней липопротеиновой оболочки (суперкапсида) и структурно связывает её с нуклеокапсидом. У некоторых вирусов М-белок выполняет дополнительные регуляторные задачи. Например, у ортомиксовирусов белок М1 при высоком уровне накопления индуцирует экспорт сегментов вирусного генома из ядра клетки с помощью нуклеарного экспортного белка.
Какие конкретно ферменты относятся к неструктурным белкам вирусов?
К неструктурным белкам относятся вирусиндуцированные ферменты, которые не входят в состав вириона, а синтезируются в инфицированной клетке и обслуживают процесс репродукции вируса.
- Ферменты репликации и транскрипции — вирусные РНК-полимеразы и ДНК-полимеразы.
- Модифицирующие ферменты — протеиназы (например, папаинподобная протеаза) и протеинкиназы, которые изменяют вирусные белки.
Также к неструктурным ферментам относятся специфические белки, необходимые для репликации отдельных семейств, например, комплекс ферментов NS2–NS5 у вируса гепатита C.
Вопросы с занятий и экзамена
Что такое пепломеры и где они находятся?
Пепломеры — это гликопротеиновые выросты («шипы»), которые располагаются на поверхности суперкапсида (внешней оболочки) сложных вирусов.
Какие типы симметрии бывают у вирусов?
Выделяют спиральный, икосаэдрический (кубический) и сложный типы симметрии. Это зависит от способа укладки капсомеров вокруг нуклеиновой кислоты.
Почему вирусы с суперкапсидом чувствительны к эфиру?
Суперкапсид представляет собой липопротеиновую мембрану. Эфир и другие жирорастворители разрушают липиды оболочки, что приводит к инактивации вируса.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы адсорбции вирусов на клетке-хозяине
- Процесс почкования и формирования суперкапсида
- Специфичность вирусных рецепторов
- Роль структурных и неструктурных белков в репродукции
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Морфология и структура вирусов» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Морфология и классификация микробов»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.