Типы взаимодействия вируса с клеткой
Исход инфекционного процесса на клеточном уровне может быть разным. Классификация базируется на конечном результате:
- Продуктивный тип. Инфекция завершается сборкой и выходом новых вирионов. Если клетка при этом гибнет, говорят о цитоцидном эффекте (характерно для простых вирусов). Если вирус выходит отпочковыванием, а клетка выживает — это нецитоцидное действие (сложные вирусы).
- Абортивный тип. Жизненный цикл прерывается на одной из стадий, новые вирусные частицы не формируются.
- Интегративный тип (вирогения). Генетический материал вируса встраивается в хромосому клетки. Образуется провирус, который копируется вместе с ДНК хозяина при делении.
- Плазмидоподобный тип. Кольцевые вирусные нуклеиновые кислоты существуют в цитоплазме автономно, подобно бактериальным плазмидам.
Стадии репродуктивного цикла
Процесс репродукции протекает в пять последовательных этапов:
- Адсорбция. Вирион прикрепляется к клетке. Сначала работает неспецифическое ионное притяжение, затем — высокоспецифическое связывание лигандов вируса со специфическими клеточными рецепторами (их плотность может достигать 10–100 тысяч на клетку).
- Проникновение и «раздевание» (депротеинизация). Вирус попадает внутрь клетки. Безоболочечные вирусы используют виропексис (рецепторный эндоцитоз) или формируют пору в мембране. Оболочечные (сложные) вирусы сливаются с клеточной мембраной или мембраной эндосомы с помощью специальных белков слияния. Затем вирус избавляется от белковых оболочек, высвобождая нуклеиновую кислоту (или нуклеокапсид/сердцевину).
- Синтез. Реализуется дизъюнктивный способ размножения: компоненты вируса синтезируются в разных частях клетки разобщенно во времени и пространстве.
- Сборка. Новые геномы и структурные белки (капсидные, суперкапсидные, геномные) объединяются в зрелые вирионы.
- Выход. Новое поколение вирусов покидает клетку.
Синтез белков и нуклеиновых кислот
Вирусы заставляют клетку синтезировать две группы белков: неструктурные (ферменты репликации и транскрипции, белки-регуляторы) и структурные (компоненты самого вириона). Ключевое отличие между группами вирусов заключается в том, как они получают матричную (информационную) РНК — иРНК, необходимую для трансляции белка:
- ДНК-вирусы. Схема классическая: ДНК $\rightarrow$ иРНК $\rightarrow$ белок. Большинство реплицируется в ядре с помощью клеточных полимераз (исключение — поксвирусы, использующие свои ферменты в цитоплазме).
- Плюс-нитевые (+РНК) вирусы. Геномная РНК сама служит готовой иРНК. Транскрипция не нужна, сразу идет трансляция: +РНК $\rightarrow$ белок.
- Минус-однонитевые (-РНК) вирусы. Их РНК не распознается рибосомами. Сначала с помощью собственной РНК-полимеразы синтезируется иРНК: -РНК $\rightarrow$ иРНК $\rightarrow$ белок.
- Ретровирусы. Обладают диплоидным геномом и ферментом обратной транскриптазой. Схема: РНК $\rightarrow$ кДНК (однонитевая) $\rightarrow$ двунитевая ДНК $\rightarrow$ интеграция в геном хозяина $\rightarrow$ иРНК $\rightarrow$ белок.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие причины могут приводить к абортивному типу взаимодействия вируса с клеткой?
Абортивный тип взаимодействия вируса с клеткой возникает вследствие вирусных факторов, клеточных факторов или влияния внешних условий. К основным причинам относятся заражение чувствительной клетки дефектным вирусом или дефектным вирионом, а также инфицирование генетически резистентной клетки стандартным полноценным вирусом. Кроме того, причиной может стать заражение чувствительной клетки стандартным вирусом в непермиссивных условиях, таких как повышение температуры тела, сдвиг pH или воздействие противовирусных препаратов.
Какие конкретно клеточные рецепторы используют вирусы для адсорбции?
Для адсорбции вирусы используют различные специфические клеточные рецепторы, к которым имеют выраженное сродство. Вирус гриппа связывается с сиаловой кислотой в составе гликопротеинов и гликолипидов эпителия дыхательных путей. Вирус бешенства проявляет тропность к ацетилхолиновым рецепторам нервной ткани. Вирус иммунодефицита человека взаимодействует с рецепторами CD4 и хемокиновыми корецепторами CCR5 и CXCR4. Другие возбудители используют рецепторы адгезии ICAM-1, гликозиды, интегрины или гликопротеиновые рецепторы.
Каковы механизмы выхода из клетки сложных оболочечных вирусов?
Сложные оболочечные вирусы покидают клетку-хозяина путем почкования, при этом клетка может длительно сохранять жизнеспособность. В процессе выхода нуклеокапсид или сердцевина вируса взаимодействует с модифицированными участками мембран и «одевается» в липопротеиновую оболочку. Локализация почкования зависит от семейства вируса: оно может происходить через плазматическую мембрану, через гладкие мембраны аппарата Гольджи с последующим экзоцитозом, через мембраны эндоплазматической сети или через ядерную мембрану с дальнейшим транспортом в везикулах.
Вопросы с занятий и экзамена
В чем отличие продуктивного типа взаимодействия от абортивного?
Продуктивный тип заканчивается формированием новых вирионов (с гибелью или выживанием клетки). При абортивном цикле процесс обрывается, и новые вирусные частицы не образуются.
Что такое дизъюнктивный способ размножения?
Это разобщенный способ репродукции. Синтез белков и нуклеиновых кислот вируса происходит в разных частях инфицированной клетки-хозяина, а собираются они вместе только на финальном этапе.
Как плюс-нитевые РНК-вирусы синтезируют свои белки?
Их геномная РНК напрямую выполняет функцию информационной РНК (иРНК). Она сразу распознается рибосомами клетки, поэтому этап транскрипции у них отсутствует.
Что ещё разобрать по теме
- Патогенез вирусной инфекции на клеточном уровне
- Особенности кавеола-опосредованного эндоцитоза и макропиноцитоза
- Специфичность вирусных рецепторов на примере ВИЧ и вируса гриппа
- Внутриклеточный транспорт и локализация репликации
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Репродукция 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 «Физиология микробов»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.