История вирусологии. Принципы классификации вирусов.

История вирусологии. Принципы классификации вирусов

Вирусология — наука, изучающая морфологию, физиологию, генетику, экологию и эволюцию вирусов

Слово «вирус» означало яд. Этот термин применил ещё Л. Пастер для обозначения заразного начала. В настоящее время под вирусом подразумевают­ся мельчайшие реплицирующиеся микроорганизмы, находящиеся всюду, где есть живые клетки.

Открытие вирусов принадлежит русскому учёному Дмитрию Иосифовичу Ивановскому, который в 1892 году опубликовал работу по изучению мозаичной болезни табака. Д. И. Ивановский показал, что возбудитель этой болезни имеет очень малые размеры и не задерживается на бактериальных фильтрах, являю­щихся непреодолимым препятствием для мельчайших бактерий. Кроме того, возбудитель мозаичной болезни табака не способен культивироваться на искус­ственных питательных средах. Д. И. Ивановский открыл вирусы растений.

В 1898 году Леффлер и Фрош показали, что широко распространённая болезнь крупного рогатого скота — ящур вызывается агентом, который также проходит через бактериальные фильтры. Этот год считается годом открытия вирусов животных.

В 1901 году Рид и Кэррол показали, что фильтрующиеся агенты можно выделить из трупов людей, умерших от жёлтой лихорадки. Этот год считается годом открытия вирусов человека.

Д’Эррель и Туорт в 1917-1918 г.г. обнаружили вирусы у бактерий, назвав их «бактериофагами». Позднее были выделены вирусы из насекомых, грибов, простейших.

Вирусы до сих пор остаются одними из главных возбудителей инфекци­онных и неинфекционных заболеваний человека. Около 1000 различных болез­ней имеют вирусную природу. Вирусы и вызываемые ими болезни человека яв­ляются объектом изучения медицинской вирусологии.

Вирусы имеют кардинальные отличия от других прокариотических мик­роорганизмов:

  1. Вирусы не имеют клеточного строения. Это доклеточные микроорганизмы.
  2. Вирусы имеют субмикроскопические размеры, варьирующие у вирусов чело­века от 15-30 нм до 250 и более нм.
  3. Вирусы имеют в своём составе только один тип нуклеиновой кислоты: или ДНК, или РНК, где закодирована вся информация вируса.
  4. Вирусы не обладают собственными метаболическими и энергетическими системами.
  5. Размножение вирусов происходит с использованием белоксшггезирующих и энергетических систем клетки-хозяина, поэтому вирусы облигатные внутри­клеточные паразиты.
  6. Вирусы не способны к росту и бинарному делению. Они размножаются пу­тём репродукции их белков и нуклеиновой кислоты в клетке хозяина с после­дующей сборкой вирусной частицы.

В силу своих особенностей вирусы выделены в отдельное царство Vira, включающее вирусы позвоночных и беспозвоночных животных, растений и простейших. В основу современной классификации вирусов положены сле­дующие основные критерии:

  1. Тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), её структура (одно- или двунитчатая, линейная, циркулярная, непрерывная или фрагментированная).
  2. Наличие липопротеидной оболочки (суперкапсида).
  3. Стратегия вирусного генома (т.е. используемый вирусом путь транскрипции, трансляции, репликации).
  4. Размер и морфология вириона, тип симметрии, число капсомеров.
  5. Феномены генетических взаимодействий.
  6. Круг восприимчивых хозяев.
  7. Патогенность, в том числе патологические изменения в клетках и образова­ние внутриклеточных включений,
  8. Географическое распространение.
  9. Способ передачи.
  10. Антигенные свойства.

На основании 1 и 2 критериев вирусы делятся на подтипы и семейства, на основании нижеперечисленных признаков — на роды, виды, серовары. Название семейства оканчивается на «viridae», некоторые семейства делятся на подсемей­ства (оканчивается «virinae»), рода — «vims». Вирусы человека и животных рас­пределены в 19 семействах: 13- РНК-геномных и 6 — ДНК-геномных. Класси­фикация и некоторые свойства вирусов человека и животных представлены в табл. 1.

КЛАССИФИКАЦИЯ И НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ВИРУСОВ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ

ЦАРСТВО V1RA

 

Семейство вирусов

 

Тип нуклеиновой кислоты

 

Наличие супер­капсида

 

Размер вириона. нм

 

Типовые представители

 

ДНК-ГЕНОМНЫЕ ВИРУСЫ

 

Adenoviridae

 

Линейная, двунитчатая

 

 

70-90

 

Аденовирусы млекопитаюших и птиц

 

Herpesviridae

 

линейная двунитчатая

 

+

 

220

 

Вирусы простого герпеса, цитомегалии, ветряной оспы, инфекционного мононуклеоза

 

Hepadnaviridaе

 

Двунитчатая, кольцевая с однонитчатым участком

 

+

 

1 45-50

 

Вирус гепатита В

 

Papovaviridae

 

двунитчатая, кольцевая

 

 

45-55

 

Вирусы папилломы, полиомы

 

Poхviridae

 

Двунитчатая с замкнутыми концами

 

+

 

130-250

 

 

Вирус осповакцины, вирус натуральной оспы

 

Parvoviridae

 

линейная, однонитчатая

 

 

18-26

 

Аденоассоциированный вирус

 

РНК-ГЕНОМНЫЕ ВИРУСЫ

 

Areoaviridae

 

фрагментированная однонитчатая

 

+

 

50-300

 

Вирусы Ласса, Мачупо

 

Bunyaviridae

 

фрагментированная однонитчатая кольцевая

 

+

 

90-100

 

Вирусы геморрагических лихо­радок и энцефалитов

 

Caliciviridae

 

однонитчатая

 

 

20-30

 

Вирус гепатита Е, калицивирусы человека

 

Coronaviridae

 

однонитчатая +РНК

 

+

 

80-130

 

Коронавирусы человека

 

Orthomyxoviridae

 

однонитчатая, фрагментированная — РНК

 

+

 

80-120

 

Вирусы гриппа

 

Paramyxoviridae

 

Однонитчатая, линейная -РНК

 

+

 

150-300

 

Вирусы парагриппа, кори, эпидпаротита, PC-вирус

 

Picornaviridae

 

однонитчатая +РНК

 

 

20-30

 

Вирусы полиомиелита, Коксаки, ЭКХО, гепатита А риновирусы

 

Reoviridae

 

двунитчатая РНК

 

 

60-80

 

Реовирусы, ротавирусы

 

Retroviridae

 

однонитчатая РНК

 

+

 

80-100

 

Вирусы рака, лейкоза, саркомы, ВИЧ

 

Togaviridae

 

однонитчатая +РНК

 

+

 

30-90

 

Вирусы Синдбис. Лошадиных

Энцефатитов. крастхи

 

Flaviviridae

 

однонитчатая +РНК

 

+

 

30-90

 

Вирусы клещевого знцефштига, жёлтой лихорадки, Денге, японского энцефалита, гепатита С, G

 

Rhabdoviridae

 

однонитчатая -РНК

 

+

 

30-40

 

Вирус бешенства, вирус везикулярного стоматита

 

Filoviridae

 

однонитчатая +РНК

 

+

 

200-4000 Вирусы лихорадки Эбола, Марбург

 

Морфология и ультраструктура вирусов

По строению различают 2 типа вирусных частиц: простые и сложные.

Внутренняя структура простых и сложных вирусов сходна.

Сердцевина вируса — вирусная нуклеиновая кислота вирусный геном. Вирусный геном может быть представлен одной из 4 молекул РНК или ДНК: однонитчатыми и двунитчатыми РНК и ДНК. Большинство вирусов имеют один цельный или фрагментированный геном, имеюший линейную или замкнутую форму. Однонитчатые геномы могут иметь 2 полярности: 1) позитивную, когда вирионная нуклеиновая кислота одновременно служит и матрицей для синтеза новых геномов и выполняет роль и-РНК; 2) негативную, выполняющую только функцию матрицы. Геном вирусов содержит от 3 до 100 и более генов, которые делятся на структурные, кодирующие синтез белков, входящих в состав вириона, и регуляторные, которые изменяют метаболизм клетки хозяина и регулиру­ют скорость размножения вирусов.

Ферменты вирусов также закодированы в геноме. К ним относятся: РНК-зависимая РНК-полимераза (транскриптаза), которая обнаружена у всех РНК-содержащих вирусов с негативной полярностью. Поксвирусы содержат ДНК-зависимую РНК-полимеразу. Ретровирусы имеют уникальный фермент — РНК-зависимую ДНК-полимеразу, называемую обратной транскриптазой. В геноме некоторых вирусов имеются гены, кодирующие РНК-азы, эндонуклеазы, проте-инкииазы.

Снаружи нуклеиновая кислота покрыта белковым чехлом — капсидом, об­разуя комплекс — нуклеокапсид (в химическом смысле — нуклеопротеид). Кап-сид состоит из отдельных белковых субъединиц — капсомеров, которые пред­ставляют уложенную определённым образом полипептидную цепь, создающую симметричную конструкцию. Если капсомеры укладываются по спирали, такой тип укладки капсида носит название спиральной симметрии. Если капсомеры укладываются по граням многогранника (12-20-гранника), такой тип укладки капсида носит название икосаэдрической симметрии

Капсид представлен a-спиральными белками, способными к полимериза­ции, которые выполняют защиту генома от различных воздействий, выполняют рецепторную функцию у этой группы вирусов, обладают антигенными свойст­вами.

Сложные вирусы имеют внешнюю оболочку — суперкапсид, расположен­ную поверх капсида. В состав суперкапсида входят внутренний белковый слой — М-белок, затем более объёмный слой липидов и углеводов, извлечённых из клеточных мембран клетки-хозяина. Вирусспецифические гликопротеиды про­никают внутрь суперкапсида, образуя снаружи фигурные выпячивания, которые выполняют рецепторную функцию. Вирусы существуют в трёх формах:

1) вирион (вирусная частица) — внеклеточная форма;

2) внутриклеточный (вегетативный) вирус;

3) интегрированный с ДНК хозяина вирус (провирус).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *