Вирусы

Вирусы представляют собой неклеточные формы жизни, структурно более простые, чем бактерии. По величине и форме они могут быть совершенно разными — от мелких круглых ча­стиц диаметром 20 нм до длинных палочкообразных частиц (1000Х 10 нм).

Существующий вне клетки инфекционный вирус (вирион) содержит «ядро», состоящее из ДНК или из РНК и покрытое защитным капсидом (оболочкой), построенным из одного или двух белков. Оба эти компонента размещены в вирионе с вы­сокой степенью упорядоченности, характерной для каждого типа вируса. Большинство вирусов млекопитающих имеют фор­му икосаэдров (20-гранники), т. е. почти сферу. Однако вирусы кори и гриппа представляют собой спираль. У последнего кап­сид образован двумя белками — нейраминидазой и гемагглю- тинином, окруженными липидами. Внутри этой оболочки за­ключена спирально закрученная рибонуклеопротеидная трубка. Наиболее изучены имеющие форму брусков поксвирусы, к которым относится и вирус герпеса. Структура этих вирусов очень сложна. Многие типы вирусов имеют белковую сердцеви­ну, вокруг которой обвивается нуклеиновая кислота.

Фаги имеют характерную форму и состоят из головки и хвоста. Головка фага Т2, например, содержит одну молекулу ДНК (ОММ Ю⁸), весящую 2х10~¹⁰ мкг и содержащую 2хЮ⁵ пар нуклеотидов. Эта молекула упакована в плотную сферу и, окруженная плотно упакованными белками (не имеющими ге­нетической функции), образует «головку». К головке присоеди­нен «хвост», состоящий из пяти структур: 1) внешнего чехла из сократимого миозинподобного белка, соединенного примерно со 110 молекулами АТФ; 2) твердого стержня; 3) концевого участка, представляющего собой усаженную шипами пластин­ку; 4) нескольких молекул эндолизина — фермента, сходного с лизоцимом; и 5) групп нитей, обвивающих дистальный конец хвоста (рис. 5.8).

Химические компоненты. Отдельные представители различ­ных классов вирусов содержат от 1 до 20 типов белков, в число которых входят ферменты.

В различных типах вирусов ОММ нуклеиновой кислоты ко­леблется от 2 до 160 млн. Из вирусов, поражающих человека, 234

Рис. 5.8. Т-четный колифаг.

примерно половина относится к РНК-содержащему типу, вто­рая половина — большие по размеру ДНК-содержащие типы. Типичными ДНК-содержащими вирусами являются аденовиру­сы, поражающие дыхательные пути, поксвирусы и вирусы гер­песа. К РНК-содержащим типам относятся миксовирусы грип­па, парамиксовирусы, вызывающие свинку и корь, а также вирусы желтой лихорадки и энцефалита. У некоторых типов вирусов нуклеиновая кислота двуцепочечная, у других — одно­цепочечная.

Фаги — вирусы, поражающие бактерии — содержат такие алифатические полиамины как путресцин [H₂N(CH₂)₄NH₂] и спермидин [H₂N (CH₂)₃NH (CH₂)₄NH₂] в количествах, достаточ­ных для нейтрализации 30—50% всей ДНК. Эти амины, види­мо, стабилизируют сложенную структуру ДНК, но являются неспецифическими катионами, так как их замена избытком ионов магния не нарушает функционирование ДНК [Ames, Dublin, 1960]. Многие другие вирусы, например полиовирусы и вирусы табачной мозаики, не содержат органических основа­ний. Все Т-четные фаги, инфицирующие Е. coli, содержат про­изводное фолиевой кислоты — дигидроптероилпентаглутамино- вую кислоту, расположенную около концевой пластинки. В за­раженной бактерии фаги индуцируют синтез этой кислоты [Kozloff et al., 1970].

Хотя капсиды вирусов снаружи обычно покрыты липидами (а поксвирусов — и изнутри), аденовирусы и реовирусы вообще не содержат липидов. Часто в вирусах встречаются ферменты. Нейраминидаза миксовирусов гидролизует до сиаловой кисло­ты (5.15) гликопептид N-ацетилнейраминовую кислоту, в боль­шом количестве содержащуюся в слизи. Поксвирусы содержат фермент РНК-полимеразу, проникающую в клетку-хозяина при инфицировании, вирус герпеса — аденозинтрифосфатазу, а в фагах часто присутствует лизоцим.

Вирусы не имеют ни клеточной стенки, ни системы, выраба­тывающей энергию. Тем не менее каждый тип вируса устроен очень сложно и имеет свою индивидуальность. Трудно предста­вить, что 30 лет тому назад считали, что каждый вирус состоит из одной молекулы нуклеиновой кислоты и одной молекулы белка.

При заражении в клетку проникает вирусная нуклеиновая кислота, которая и является инфицирующей частью вируса. Она не только обеспечивает воспроизводство вирусов из про­межуточных продуктов метаболизма клетки-хозяина, но может и инициировать синтез новых соединений, необходимых вирусу для воспроизведения. Типичный РНК-содержащий вирус Vac­cinia в цитоплазме клетки-хозяина с помощью ревертазы син­тезирует на своей РНК комплементарную ДНК, что приводит к репрессии ДНК клетки-хозяина. После того как на новой ДНК синтезируется вирусная РНК, на рибосомах хозяина на­чинается синтез вирусспецифических белков и быстрое размно­жение вирусных частиц в клетке-хозяине.

Заражение Е. coli колифагом происходит в несколько ста­дий. Сначала в соприкосновение с поверхностью клетки входят длинные нити на хвосте фага, затем к поверхности прикрепля­ется усаженная шипами концевая пластинка. Содержащиеся в этой пластинке лизоцимподобные ферменты деполимеризуют часть муреина бактериальной клеточной стенки и в образовав­шееся отверстие под действием сокращающегося миозинподоб- ного белка входит твердый стержень. Затем в цитоплазму инъ­ецируется вирусная ДНК [Lwoff, 1961].

Вирус находится вне клетки лишь на протяжении неболь­шой части своего жизненного цикла, и на этой стадии он очень чувствителен к воздействию химических веществ, даже разбав­ленного мыла. Однако эффективное лечение вирусных заболе­ваний окажется возможным только тогда, когда будут найдены способы убивать вирусы, паразитирующие в клетке, не затра­гивая при этом клетку-хозяина.

В разд. 4.0 и 6.3.2 рассматриваются новые противовирусные препараты. Биология вирусов животных описана Fenner и сотр. (1974), медицинские аспекты вирусологии — Fenner, White (1976).