Зборка віріонів

Синтез компонентів вірусних часток у клітині роз`єднаний і може протікати в різних структурах ядра і цитоплазми. Віруси, реплікація яких проходить у ядрах, умовно називають ядерними. В основному це ДНК-вмістимі віруси: адено-, папова-, парвовіруси та віруси герпесу. Віруси, які реплікуються в цитоплазмі, називають цитоплазматичними. До них відносяться з ДНК-вмістимих вірус віспи і більшість РНК-вмістимих вірусів, за винятком ортоміксо- і ретровірусів. Однак цей поділ дуже відносний, тому що в репродукції тих і інших вірусів є стадії, що протікають відповідно в цитоплазмі і ядрі. Усередині ядра і цитоплазми синтез вірусоспецифічних молекул також може бути роз`єднаний. Так, наприклад, синтез одних білків здійснюється на вільних полісомах, а інших - на полісомах, зв`язаних з мембранами. Вірусні нуклеїнові кислоти синтезуються в асоціації з клітинними структурами вдалині від полісом, що синтезують вірусні білки. При такому диз`юнктивному способі репродукції утворення вірусної частки можливо лише в тому випадку, якщо вірусні нуклеїнові кислоти і білки мають здатність при достатній концентрації дізнаватися один одного в різноманітті клітинних білків і нуклеїнових кислот і мимовільно з`єднуватися один з одним, тобто здатні до самозбирання.

В основі самозбирання лежить специфічне білок-нуклеїнове і білок-білкове впізнавання, що може відбуватися в результаті гідрофобних іонних і водневих зв`язків. Білок-нуклеїнове впізнавання обмежене невеликою ділянкою молекули нуклеїнової кислоти і визначається унікальними послідовностями нуклеотидів у некодуючій частині вірусного геному. З цього впізнавання ділянки генома вірусними капсидними білками починається процес збирання вірусної частки. Приєднання інших білкових молекул здійснюється за рахунок специфічних білок-білкових взаємодій чи неспецифічних білок-нуклеїнових взаємодій. Об`єднання білка з вірусними нуклеїновими кислотами в клітині відбувається спонтанно як чисто фізико-хімічна реакція агрегації, що вимагає участі додаткових факторів (рН, іонної сили, іонів металів, осмосу і т.п.). Після того як концентрація вірусних РНК і білка досягає критичного рівня, у складно улаштованих вірусів принципи самозбирання забезпечує від початку до кінця морфогенез віріонів.

Дозрівання складних вірусів можна розділити на три етапи: 1) утворення внутрішньоклітинних нуклеокапсидів- 2) організація вірусної мембрани- 3) вихід зрілої вірусної частки з клітини за допомогою брунькування.

Загальні принципи збирання віріонів:

- У просто побудованих вірусів формуються провіріони, котрі в результаті модифікацій білків перетворюються у віріони. У складно побудованих вірусів спочатку формуються нуклеокапсиди або серцевини, з якими взаємодіють суперкапсидні білки.

- Збирання вірусів з суперкапсидною оболонкою ( за винятком покс - і гепаднавірусів) відбувається на клітинних мембранах: ядерній, якщо вірус реплікується в ядрі, або плазматичній, ендоплазматичної сітки чи комплексу Гольджі, якщо вірус реплікується в цитоплазмі. До цих мембран транспортується незалежно один від одного всі компоненти віріону.

- У деяких складно побудованих вірусів ( РНК - містких мінус - нитчастих ортоміксо-, параміксо- і рабдовірусів) існує спеціальний гідрофобний білок - матриксний, або мембранний. Він є медіатором складання віріонів: виконує посередницьку функцію між суперкапсидною оболонкою і нуклеокапсидом, утворюючи разом з ним серцевину.

- Складання нуклеотидів, серцевин, провіріонів і віріонів відбувається не у внутрішньоклітинній рідині, а в спеціальних структурах клітини - клітинних матриксах, віропластах. Ці структури локалізуються в ядрі або цитоплазмі інфікованих клітин і являються продуктами кооперативних процесів клітини й вірусу. Звичайно, це місця синтезу вірусних компонентів і складання віріонів потомства. У них виявляють різні клітинні структури - рибосоми ( полісоми) , мембрани, мікротрубочки, осміофільні волокна та ін.

- Складно побудовані віруси для побудови своїх віріонів використовують матеріал клітини-господаря, наприклад, ліпіди, вуглеводи, протеїнкінази, гістони, актин, тРНК(у ретровірусів), рибосоми (у аденовірусів). Клітинні елементи виконують певні функції в складі віріону.

Зборка РНК-вмістних вірусів. Зборка просто улаштованих вірусів полягає в асоціації вірусного генома з вірусними капсидними білками з утворенням нуклеокапсида.

У складно улаштованих вірусів процеси зборки нуклеокапсидів, серцевин і зрілих віріонів здебільшого роз`єднані. Нуклеокапсиди мігрують до місця зборки вірусних часток — плазматичної мембрани (чи мембран ендоплазматичної мережі) і упорядкування їх відбувається під ділянками мембран, із зовнішньої сторони яких вже убудовані вірусні суперкапсидні білки. Зборка полягає в тім, що ділянки, що містять глікопротеїди з пов`язаними з ними нуклеокапсидами, поступово випинаються через модифіковану клітинну мембрану. У результаті випинання утворюється «брунька», що містить нуклеокапсид і оболонку із суперкапсидними білками. «Брунька» відокремлюється від клітинної мембрани з утворенням вільної вірусної частки.

Брунькування може відбуватися через плазматичну мембрану клітини в зовнішнє середовище, як в ортоміксо-, параміксо-, рабдо- і альфавірусів, або через мембрани ендоплазматичної мережі у вакуолі, як в арена- і буньявірусів. В основі випинання бруньки через мембрану лежать звичайні клітинні процеси, спрямовані на відторгнення непридатного для клітини матеріалу і відновлення мембран. Ділянка майбутньої бруньки містить фіксований нуклеокапсид, асоційований з суперкапсидними білками- але рух мембранних ліпідів продовжується в силу їхньої плинності, ліпіди обволікають майбутню бруньку, і разом з ними із «бруньки» витісняються клітинні мембранні білки. У результаті цього руху відбувається вихід «бруньки» із клітинної мембрани. Механізм утворення «бруньки» пояснює, чому в складі вірусів, що брунькуються, не міститься клітинних мембранних білків.

Усі вірусні компоненти — нуклеокапсиди і суперкапсидні білки — прибувають до місця зборки незалежно один від одного. Першими до місця зборки прибувають суперкапсидні білки. Здебільшого цими білками є глікопротеїди, що синтезуються в полісомах. Через шорсткуваті, а потім гладкі мембрани в результаті злиття з ними везикул комплексу Гольджі ці білки транспортуються на зовнішню поверхню плазматичних мембран чи залишаються в складі везикул. Включення глікопротеїдів у відповідні зони клітинних мембран призводить до модифікацій мембран. Нуклеокапсид впізнає ці ділянки і підходить до їх із внутрішньої сторони ліпідного шару. При зборці вірусів велику роль відіграє вірусний матриксний білок М, який є медіатором зборки. Включення М-білка в клітинні мембрани є сигналом для зборки вірусної частки: слідом за включенням негайно здійснюється зв`язування нуклеокапсидів з мембранами і брунькування вірусної частки. Тим самим М-білок має функцію фактора, що лімітує зборку.

Зборка ДНК-вмістимих вірусів. У зборці цих вірусів є деякі відмінності від зборки РНК-вмістимих вірусів. Як і у РНК-вмістимих вірусів зборка ДНК-вмістимих вірусів є багатоступінчастим процесом з утворенням проміжних форм, що відрізняються від зрілих віріонів по складу поліпептидів. Перший етап зборки полягає в асоціації ДНК із внутрішніми білками і формуванні серцевин чи нуклеокапсидів. При цьому ДНК з`єднується з попередньо сформованими «порожніми» капсидами.

У результаті зв`язування ДНК із капсидами з`являється новий клас проміжних форм, що називаються неповними формами. Крім неповних форм із різним вмістом ДНК, існує інша проміжна форма в морфогенезі — незрілі віріони. Зборка ядерних вірусів починається в ядрі, звичайно — в асоціації з ядерною мембраною. Проміжні форми герпесвірусу, що формуються в ядрі, брунькуються в перинуклеарний простір через внутрішню ядерну мембрану, і вірус здобуває таким шляхом оболонку, що є дериватом ядерної мембрани. Подальше добудування і дозрівання віріонів відбуваються в мембранах ендоплазматичної мережі й в апараті Гольджі, відкіля вірус у складі цитоплазматичних везикул транспортується на клітинну поверхню.<< ПредыдушаяСледующая >>
Внимание, только СЕГОДНЯ!