Что такое «вирус»?
Все вирусы являются мельчайшими неклеточными формами жизни. В отличие от клеточных элементов они не способны существовать самостоятельно, так как не могут осуществлять процессы обмена (как пластического, так и энергетического) и размножаться вне организма человека и/или животного, растения, бактерии. Таким образом, все вирусы являются облигатными внутриклеточными паразитами, которые вызывают различные заболевания. До момента попадания вируса в клетку он существует в виде единичной неживой вирусной частицы, которую принято обозначать термином «вирион».
Какое строение у вириона?
Большинство вирусных частиц состоит из двух компонентов - нуклеотидной последовательности (ДНК или РНК) и белкового капсида, который окружает генетический материал. У некоторых вирусов добавляется третий структурный компонент – суперкапсид, который представляет собой дополнительную оболочку из фосфолипидов, белков и гликопротеидов. На поверхности суперкапсида имеются выросты, так называемые «шипы», состоящие из гликопротеинов, которые обеспечивают взаимодействие вируса с другими клетками, то есть обладают рецепторным действием. Кроме того, суперкапсид обеспечивает защиту генетического материала от повреждения факторами окружающей среды и оказывает влияние на проникновение генома вируса в клетку для дальнейшего создания своих копий.
Как классифицируются вирусы?
Несмотря на то, что строение вирусных частиц очень простое, существует множество различных классификаций вирусов. Деление на группы производится на основании многих факторов, например, по типу генетического материала, по форме капсида, по распространению в природе, способу передачи и т.д.
- Наиболее важной считается классификация, которая основана на типе вирусной нуклеиновой кислоты. Так выделяют вирусы, содержащие молекулу РНК, и ДНК-содержащие вирусы. При этом генетический материал может быть представлен двумя цепями, например, у ДНК-содержащих герпесвирусов или РНК-содержащих ротавирусов, а также одной цепочкой нуклеотидов у парвовирусов (ДНК-цепь), вируса иммунодефицита человека, флавивирусов и др. (РНК-цепь). Кроме того, выделяют группу вирусов, у которых ДНК является двухцепочечной лишь частично, например, у вируса гепатита В.
Помимо количества цепей и типа самой нуклеиновой кислоты деление производится также по полярности. Подробную информацию об этом смотрите ниже.
- В зависимости от наличия/отсутствия липопротеиновой оболочки (суперкапсида) все вирусы делятся на сложные (оболочечные) и простые соответственно.
- По форме вириона выделяют сферические вирусы, пулевидной формы и в виде палочки. Также существует деление по типу симметрии капсида, который бывает спиральный, икосаэдрический, смешанный и продолговатый, который характерен для бактериофагов.
- Деление вирусов на группы может зависеть от организма, клетки которого они поражают. Существуют вирусы растений, животных, человека и даже бактерий (бактериофаги).
- По способу распространения делятся на вирусы, передающиеся воздушно-капельным путем, фекально-оральным, половым путем, трансмиссивно через укус насекомого, через кровь и прочие биологические жидкости.
Помимо вышеперечисленных классификаций деление вирусов возможно и по другим критериям.
Как происходит размножение вируса?
Данный процесс является достаточно сложным, однако мы рассмотрим его на самом простом уровне. Как было сказано ранее, вирус является неклеточной формой жизни и не способен размножаться самостоятельно. Для создания своих копий ему необходимо попасть в клетку живого организма. Попадание вируса в организм происходит различными путями, например, через дыхательные пути, с кровью при порезе, через укус насекомого и т.д. При взаимодействии белков вирусной оболочки (капсида) и протеинов, расположенных на поверхности клетки хозяина, происходит образование пути для проникновения генетического материала вируса внутрь клетки. Затем при использовании рибосом живой клетки, белковых молекул (ферментов) и т.д. происходит репликация генетического материала вируса, последовательность которой зависит от молекулы нуклеиновой кислоты вируса. На последнем этапе происходит сборка вирионов, путем упаковки вновь образовавшихся генетических последовательностей в белковую оболочку, а также выход вирусной частицы за пределы пораженной клетки, что нередко сопровождается повреждением клеточной мембраны и гибелью «хозяйской» клетки.
РНК-содержащие вирусы, «кто» к ним относится?
Вирусы, генетический материал которых представлен рибонуклеиновой кислотой, принято называть РНК-содержащими вирусами. В свою очередь, в зависимости от структуры генома, большая группа вирусов, содержащих РНК последовательность, делится на:
- двухцепочечные РНК-вирусы (третья группа по Балтиморской классификации);
- одноцепочечные с молекулой рибонуклеиновой кислоты положительной полярности (четвертая группа);
- одноцепочечные с нитью негативной или двойной полярности (пятая группа).
Кроме того, существует шестая группа согласно классификации Балтимора, к которой относятся ретровирусы, также содержащие РНК-цепь, однако использующие для репликации (создания копий) молекулу ДНК, что не позволяет отнести данных представителей к типичным РНК-вирусам. Наиболее изученным представителем данной группы является вирус иммунодефицита человека (ВИЧ).
- Наиболее многочисленной группой являются РНК-вирусы с «плюс» нитью. Положительная или «плюс» молекула генетического материала представляет собой матричную РНК (мРНК), которая служит матрицей для получения белковой молекулы в ходе трансляции. При этом для репликации и создания новых копий вируса под действием фермент РНК-полимеразы должна образоваться дополнительная нить рибонуклеиновой кислоты, то есть образуется двухцепочечная форма, вторая нить которой будет служить матрицей для синтеза новых вирусных геномов.
Данная группа РНК-вирусов насчитывает примерно 30 семейств, к которым относятся следующие:
- семейство Пикорнавирусы (риновирусы; энтеровирусы, в том числе вирус полиомиелита; вирус гепатита А);
- Флавивирусы ( вирус гепатита С; вирус, вызывающий лихорадку Денге);
- Тогавирусы ( вирус краснухи);
- Коронавирусы;
- и прочее.
- Вирусы с двухцепочечной молекулой РНК содержат сразу нить, которая будет служить матрицей для синтеза белка, и цепь для создания копии генома. Считается, что двухцепочечные вирусы образовались в ходе эволюции из одноцепочечных РНК-вирусов с положительной цепью. К данной группе относятся семейство Реовирусы (ротавирусы), Бирнавирусы и т.д.
Большинство вирусов, которые поражают грибы, являются двухцепочечными РНК-содержащими.
- Последняя группы РНК-вирусов – одноцепочечные РНК-содержащие вирусы с негативной или «минус» цепью. Основное отличие цепи РНК с негативной полярностью от «плюс» цепи в том, что она не выполняет функции информационной рибонуклеиновой кислоты, то есть не участвует в биосинтезе белка, а являет матрицей для синтеза положительной цепи. К данной группе вирусов относятся семейства Ортомиксовирусов (вирусы гриппа различных серотипов), Парамиксовирусов (вирус, вызывающий паротит («свинку»), возбудитель парагриппа), Пневмовирусов (респираторно-синцитиальный вирус), Рабдовирусов (вирус бешенства) и др.
Вирусы являются неотъемлемой частью жизни на Земле, а их роль в природе крайне велика.
При подозрении на вирусное инфекционное заболевание и необходимости проведения лабораторных исследований обращайтесь в лабораторию ДЦЛИ в Москве. Подробную информацию уточняйте на нашем сайте https://pmu.dcli.ru/.