Прикрепление и проникновение в клетку
Первым этапом репродукции ретровирусов (например, ВИЧ) является адсорбция. На поверхности вириона располагаются специфические гликопротеины, такие как gp120. Они связываются с рецепторами CD4, расположенными на плазмолемме клеток-мишеней. Для успешного закрепления вируса также необходимо участие дополнительных клеточных корецепторов.
После того как вирус прикрепился, начинается этап проникновения и раздевания. Внешняя оболочка вируса сливается с плазматической мембраной клетки. В результате этого слияния в цитоплазму клетки-хозяина высвобождается вирусный нуклеокапсид, содержащий геномную РНК и важнейшие ферменты, включая обратную транскриптазу.
Обратная транскрипция и интеграция
Высвобождение вирусной РНК в цитоплазму запускает процесс обратной транскрипции. Этот уникальный механизм позволяет вирусу перевести свою генетическую информацию из РНК в ДНК.
Процесс протекает в два этапа:
- Вирионная обратная транскриптаза использует геномную РНК в качестве матрицы для синтеза комплементарной минус-нити ДНК (получается линейная кДНК).
- На основе образовавшейся минус-нити синтезируется плюс-нить ДНК. Итог — формирование замкнутой в кольцо двунитевой кДНК.
Готовая кольцевая ДНК мигрирует из цитоплазмы в ядро клетки. Там она интегрируется — встраивается в хромосому клетки-хозяина. Встроенный вирусный геном представляет собой рекомбинантную ДНК и носит название провируса.
Синтез вирусных компонентов
Интегрированный провирус служит постоянной матрицей для производства новых вирусов. На этом этапе транскрипция происходит с помощью ферментативного аппарата самой клетки — используется клеточная ДНК-зависимая РНК-полимераза.
С провируса синтезируются РНК двух типов:
- Новые геномные РНК, которые станут генетическим материалом для будущих вирионов.
- Информационные РНК (иРНК), которые направляются на клеточные рибосомы для трансляции — синтеза вирусных белков.
После синтеза белки проходят стадию процессинга, подготавливаясь к сборке новых вирусных частиц.
Выход вирионов из клетки
Готовые компоненты вируса собираются в нуклеокапсид, после чего начинается процесс выхода из клетки. Ретровирусы покидают клетку-хозяина путем почкования.
В ходе почкования сердцевина вируса обволакивается модифицированным участком плазмолеммы клетки-хозяина. Так формируется суперкапсид (внешняя оболочка).
- В эту оболочку встраиваются вирусные гликопротеины (например, gp120), которые заранее транспортируются к клеточной мембране.
- Сложные вирусы, к которым относятся ретровирусы, также захватывают углеводные и липидные компоненты клетки.
Важную роль при почковании играет матричный белок (М-белок). Это гидрофобный белок, выстилающий внутреннюю сторону суперкапсида (под модифицированной мембраной). Он работает как медиатор между нуклеокапсидом и внешней липопротеиновой оболочкой, поддерживая структурную целостность зрелого вириона.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие рецепторы и корецепторы необходимы для адсорбции ВИЧ на клетке?
Для адсорбции и проникновения ВИЧ в клетку необходимо взаимодействие с основным рецептором и хемокиновыми корецепторами.
- Основной рецептор (CD4) — с ним первично связывается поверхностный вирусный гликопротеин gp120.
- Корецепторы (CCR5 и CXCR4) — хемокиновые рецепторы, дополнительное связывание с которыми является критическим этапом для слияния мембран и проникновения вируса внутрь клетки.
Тропизм вируса к определенным корецепторам может меняться: на ранних стадиях он связывается преимущественно с CCR5 на макрофагах, а при дальнейшем развитии инфекции происходит сдвиг к CXCR4 на поверхности Т-клеток.
Какие ферменты содержатся в нуклеокапсиде ретровирусов?
Внутри нуклеокапсида (сердцевины) ретровирусов содержится комплекс ферментов, необходимых для репликации вируса. Эти ферменты кодируются геном pol:
- Обратная транскриптаза (p66/p51) — РНК-зависимая ДНК-полимераза, синтезирующая ДНК на матрице вирусной РНК.
- Интеграза (p31–32) — обеспечивает встраивание вирусной ДНК в хромосому клетки-хозяина.
- Протеаза (p10) — осуществляет расщепление белков-предшественников на функционально активные зрелые белки.
- РНКаза (p15) — входит в состав ферментного комплекса вириона.
Какие вирусные гликопротеины встраиваются в суперкапсид ВИЧ?
В суперкапсид (наружную оболочку) ВИЧ встраиваются вирусные гликопротеины, формирующие рецепторный аппарат в виде 72 грибовидных шипов. Эти белки кодируются геном env и представлены двумя субъединицами:
- Трансмембранный гликопротеин (gp41) — погружен в липопротеиновую оболочку, формирует «ножку» шипа и обеспечивает слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной.
- Поверхностный гликопротеин (gp120) — соединен с трансмембранным белком слабой нековалентной связью, выступает наружу (формирует «шляпку») и отвечает за первичное связывание с рецепторами клетки-мишени.
Какие основные структурные гены содержит геном ретровирусов?
В представленном материале для ретровирусов (на примере ВИЧ) указаны три основных структурных гена, расположенные от 5'-конца к 3'-концу:
- gag (group specific antigen) — кодирует внутренние белки вириона, включая матриксные, капсидные и нуклеокапсидные белки.
- pol (polymerase) — кодирует ферменты репликации, включая обратную транскриптазу, интегразу, протеазу и РНКазу.
- env (envelope) — кодирует поверхностный и трансмембранный гликопротеины оболочки: gp120 и gp41.
Для ВИЧ эти гены первоначально кодируют крупные белки-предшественники, которые затем подвергаются протеолизу.
Вопросы с занятий и экзамена
В чем заключается функция обратной транскриптазы?
Этот фермент синтезирует ДНК на матрице вирусной РНК. Сначала образуется минус-нить ДНК, а затем на ее основе строится плюс-нить, что приводит к формированию двунитевой кольцевой ДНК.
Что такое провирус?
Провирус — это двунитевая вирусная ДНК, которая интегрировалась (встроилась) в хромосому клетки-хозяина. В таком виде вирус может сохраняться в клетке и служить матрицей для синтеза новых вирусных РНК.
Какие клетки поражает ВИЧ?
В основном ВИЧ поражает клетки, имеющие рецептор CD4 на своей мембране. К ним относятся Т-хелперы, макрофаги, дендритные клетки и клетки микроглии.
Какую роль играет М-белок в структуре ретровирусов?
Матричный М-белок располагается на внутренней стороне суперкапсида. Он выполняет функцию связующего звена между внутренней сердцевиной (нуклеокапсидом) и внешней оболочкой вируса, обеспечивая прочность вириона во время почкования.
Что ещё разобрать по теме
- Особенности генома гепаднавирусов (на примере HBV)
- Роль клеточных корецепторов при адсорбции ВИЧ
- Процессинг вирусных белков на рибосомах
- Сравнение быстрого и длительного циклов репродукции вирусов
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Репродукция ретровирусов» 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 «Физиология микробов»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.