Общая морфология и внешняя оболочка
Зрелый вирион (Influenzavirus) чаще всего имеет правильную сферическую форму с диаметром в диапазоне от 80 до 120 нм. Однако вирусу свойственен выраженный полиморфизм: при исследовании свежих клинических препаратов часто обнаруживаются длинные нитевидные формы.
Внешний слой вируса представлен суперкапсидом — липопротеиновой оболочкой, которая имеет исключительно клеточное происхождение. В процессе выхода из зараженной клетки (путем почкования) вирус захватывает участок цитоплазматической мембраны хозяина. Наличие такой липидной оболочки обусловливает высокую чувствительность вируса гриппа к воздействию эфира и других жирорастворителей. В эту мембрану интегрированы ионные каналы, образованные специфическим вирусным белком М2.
Поверхностные гликопротеины: шипы на оболочке
На поверхности суперкапсида располагаются характерные «шипы» длиной около 10 нм. Они образованы двумя ключевыми вирус-специфическими гликопротеинами: гемагглютинином (HA) и нейраминидазой (NA). Эти белки кодируются собственным геномом вируса, синтезируются в клетке-хозяине, встраиваются в её мембрану и становятся частью вириона в момент его формирования.
Количество молекул гемагглютинина на поверхности вириона примерно в 5 раз превышает количество нейраминидазы. Очищенные формы этих антигенов имеют важнейшее практическое значение: именно они используются биотехнологами для создания современных эффективных субъединичных вакцин.
Характеристика гемагглютинина (HA)
- Структурная организация: представляет собой тример (комплекс из трех белковых молекул).
- Функция: отвечает за первичное взаимодействие вируса с клеткой. Гемагглютинин распознает и связывается со специфическими клеточными рецепторами чувствительных тканей дыхательного тракта.
Характеристика нейраминидазы (NA)
- Структурная организация: представляет собой тетрамер (состоит из четырех молекул белка). Следует отметить, что у вируса гриппа типа С данный фермент полностью отсутствует.
- Функции:
- Осуществляет модификацию клеточных рецепторов после первичного связывания гемагглютинина, что необходимо для последующего проникновения вируса внутрь путем эндоцитоза.
- Снижает вязкость слизистых секретов респираторного тракта, тем самым облегчая продвижение вирусных частиц в нижние отделы дыхательных путей.
- Участвует в финальной стадии цикла размножения: отщепляет сиаловые кислоты при выходе новых вирионов из клетки, предотвращая их агрегацию (взаимное склеивание).
Внутренние структуры: матрикс и нуклеокапсид
Непосредственно под липидной оболочкой располагается плотный слой матриксного белка М1. Он подстилает суперкапсид изнутри, придавая вириону структурную жесткость и правильную форму. Белок М1 выполняет важную регуляторную функцию: при достижении высокого уровня его накопления в зараженной клетке, он индуцирует экспорт синтезированных сегментов генома из ядра в цитоплазму. Этот процесс осуществляется при участии специального нуклеарного экспортного белка (NEP).
Под матриксным слоем скрывается сердцевина вируса — нуклеокапсид, который обладает спиральным типом симметрии. В его состав входят следующие компоненты:
- Геном: представлен однонитевой фрагментированной минус-РНК. У вирусов гриппа типов А и В геном разделен на 8 независимых сегментов, а у вируса типа С — на 7. Сегментация генома имеет колоссальное эпидемиологическое значение: она предрасполагает к частым генетическим рекомбинациям (шифт-мутациям) — обмену целыми участками генома при одновременном заражении клетки разными штаммами.
- Нуклеопротеин (NP): структурный белок, который формирует сам капсид, плотно связываясь с нитями вирусной РНК.
- Полимеразный комплекс: связан непосредственно с РНК и состоит из трех крупных ферментных белков — PA, PB1 и PB2. Они обеспечивают процессы транскрипции и репликации вирусного генома внутри клетки хозяина.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какую функцию в цикле репродукции выполняет ионный канал, образованный белком М2?
Ионный канал, образованный белком М2, обеспечивает проникновение ионов водорода внутрь вирусной частицы, что необходимо для ее «раздевания» (депротеинизации). Закисление внутренней среды вириона вызывает диссоциацию рибонуклеопротеинов от матриксного белка. В результате этого процесса вирусная РНК высвобождается из капсида и выходит в цитоплазму клетки для последующего транспорта в ядро.
С какими конкретно молекулами на поверхности клеток дыхательных путей связывается гемагглютинин?
Гемагглютинин связывается со специфическими рецепторами, представляющими собой соединения с остатками сиаловой кислоты. На поверхности эпителия дыхательных путей этими молекулами выступают:
- α-2', 6' галактозсодержащие олигосахариды — основные рецепторы для прикрепления вируса к клеткам слизистой оболочки верхних дыхательных путей.
- α-2', 3' рецепторы — специфические молекулы на эпителии бронхиол и альвеол, к которым приобрел комплементарность пандемический штамм А (pH1N1).
Эти сиаловые кислоты входят в состав клеточных гликопротеинов и гликолипидов.
Какие виды антигенной изменчивости характерны для вируса гриппа?
Для вируса гриппа типа A характерны два основных вида антигенной изменчивости поверхностных антигенов — гемагглютинина (HA/H) и нейраминидазы (NA/N).
- Антигенный дрейф (drift) — незначительные изменения структуры поверхностных антигенов, возникающие в результате точечных мутаций в генах, кодирующих антигенные детерминанты HA и NA. Происходит часто и постоянно, приводит к появлению новых серовариантов и вызывает периодические эпидемии.
- Антигенный шифт (shift, реассортация) — значительные, радикальные изменения структуры поверхностных антигенов, вплоть до полной замены HA или NA. Возникает при обмене сегментами РНК при одновременном попадании двух разных подтипов вируса в одну клетку. Происходит редко и является причиной пандемий.
Чтобы не путать функции поверхностных белков, используйте правило первых букв: Гемагглютинин (HA) — Грузит вирус в клетку (обеспечивает прикрепление). Нейраминидаза (NA) — Наружу выпускает (препятствует склеиванию готовых вирионов при выходе).
Вопросы с занятий и экзамена
Почему вирус гриппа обладает такой высокой изменчивостью?
Геном вируса не является цельной молекулой, а состоит из 7 или 8 отдельных сегментов минус-РНК. Такая фрагментированная структура сильно предрасполагает к генетическим рекомбинациям: если в одну клетку попадают два разных штамма, они могут обмениваться целыми сегментами, порождая принципиально новый подтип вируса.
Откуда у вируса гриппа появляется внешняя липидная оболочка?
Внешняя оболочка (суперкапсид) не синтезируется вирусом с нуля. Она имеет клеточное происхождение: в момент выхода сформированного вириона из клетки путем почкования, он захватывает («одевается» в) участок липидной мембраны клетки-хозяина.
Какие компоненты вируса гриппа используют при производстве современных вакцин?
Для создания безопасных субъединичных вакцин используют очищенные поверхностные гликопротеины — гемагглютинин (HA) и нейраминидазу (NA). Именно они формируют надежный защитный иммунный ответ.
Что ещё разобрать по теме
- Механизм генетических рекомбинаций (антигенный шифт) у фрагментированных вирусов
- Специфические отличия в строении вирусов гриппа типов А, В и С
- Принципы создания субъединичных вакцин на основе HA и NA
- Механизм проникновения вириона в клетку посредством эндоцитоза
- Функция ионных каналов (белок М2) в процессе раздевания вируса внутри клетки
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Строение вируса гриппа» 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 «Ортомиксовирусы (грипп)»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.