Перша фаза репродукції
Видео: На Харківщині завершилася перша фаза всеукраїнських контрдиверсійних навчань
Адсорбція віріонів на поверхні клітини. Прикріплення вірусних часток до поверхні клітини-хазяїна — перша стадія інфекційного процесу. Початковий контакт вірусу з клітиною відбувається в результаті випадкового зіткнення по типу броунівського руху.В основі адсорбції лежать два механізми. Перший з них (неспецифічний) визначається силами електростатичної взаємодії, що виникають між різнойменно зарядженими групами, розташованими на поверхні клітини і вірусу. У цьому процесі беруть участь заряджені позитивно амінні групи вірусного білка і кислі фосфатні, сульфатні і карбоксильні групи клітинної поверхні, що мають негативний заряд. Другий - специфічний. Специфічність зв`язку між вірусом і клітиною обумовлена комплементарними клітинними і вірусними рецепторами (Рис. 12).
Видео: На Харківщині завершилася перша фаза всеукраїнських контрдиверсійних навчань
Рис. 12. Адсорбція віріонів герпесвірусу на поверхні чутливої клітини. За D. Sander, 2002, із «The Big Picture Book of Viruses».
Процес адсорбції можливий при наявності відповідних рецепторів на поверхні клітки і “впізнаючих” їх субстанцій на поверхні вірусу. Впізнавання клітинних рецепторів вірусними білками (рецепторами), що веде до прикріплення вірусної частки до клітини, є високоспецифічним процесом. Білки на поверхні вірусу, що впізнають специфічні угруповання на плазматичній мембрані клітини і зумовлюють прикріплення до них вірусної частки, називаються прикріпними білками (рецепторами).
Віруси використовують клітинні рецептори, призначені для проходження в клітину необхідних для її життєдіяльності речовин: живильних речовин, гормонів, факторів росту і т.д. Рецептори можуть мати різну хімічну природу і являти собою білки, вуглеводний компонент білків і ліпідів, ліпіди. Рецепторами для вірусів грипу і параміксовірусів є сіалова кислота в складі глікопротеїдів і гліколіпідів, для рабдо- і реовірусів - також вуглеводний компонент у складі білків і ліпідів, для пікорна- і аденовірусів - білки, для деяких вірусів - ліпіди. Специфічні клітинні рецептори відіграють роль не тільки в прикріпленні вірусної частки до клітинної поверхні. Вони визначають подальшу долю вірусної частки, її внутрішньоклітинний транспорт і доставку у визначені ділянки цитоплазми і ядра, де вірус здатний ініціювати інфекційний процес. Вірус може прикріпитися і до неспецифічних рецепторів і навіть проникнути в клітку, однак тільки прикріплення до специфічного рецептора приведе до виникнення інфекції.
Прикріплення вірусної частки з клітинної поверхні спочатку відбувається шляхом утворення одиничного зв`язку вірусної частки з рецептором. Однак таке прикріплення неміцне, і вірусна частка може легко відірватися від клітинної поверхні (оборотна адсорбція). Для того щоб наступила необоротна адсорбція, повинні з`явитися множинні зв`язки між вірусною часткою і багатьма молекулами рецепторів, тобто повинне відбутися стабільне мультивалентне прикріплення. Кількість молекул клітинних рецепторів у ділянках адсорбції може доходити до 3 тис. Стабільне зв`язування вірусної частки з клітинною поверхнею в результаті мультивалентного прикріплення відбувається завдяки можливості вільного переміщення молекул рецепторів у ліпідному шарі плазматичної мембрани, що визначається рухливістю білково-ліпідного шару. Збільшення плинності ліпідів є одним з найбільш ранніх подій при взаємодії вірусу з клітиною, наслідком якого є формування рецепторних полів у місці контакту вірусу з клітинною поверхнею і стабільне прикріплення вірусної частки до виниклого угрупованням — необоротна адсорбція.
Кількість специфічних рецепторів на поверхні клітини коливається між 104 і 106 на одну клітину. Рецептори ряду вірусів можуть бути представлені лише в обмеженому наборі клітин-хазяїнів, і цим може визначатися чутливість організму до даного вірусу. Наприклад, віруси поліомієліту можуть адсорбуватися тільки на клітинах приматів. Рецептори для інших вірусів, навпроти, широко представлені на поверхні клітин різних видів, як, наприклад, рецептори для ортоміксовірусів і параміксовірусів, що представляють собою сіалілові з`єднання, та мають відносно широкий діапазон клітин, на яких може відбуватися адсорбція вірусних часток. Рецепторами для ряду тогавірусів володіють клітини винятково широкого кола хазяїнів: ці віруси можуть адсорбуватися й інфікувати клітини як хребетних, так і безхребетних. Клітини здатні не тільки втрачати вірусоспецифічні рецептори, але і здобувати їх. Поява чутливості клітин приматів до поліовірусу в процесі культивування, імовірно, зв`язано з появою в них специфічних рецепторів.
Наявність специфічних рецепторів на поверхні клітини в ряді випадків обумовлює феномен залежного від хазяїна обмеження, тобто здатність вірусу заражати лише визначені види тварин. У цілому обмеження при взаємодії рецепторних систем вірусу і клітини біологічно виправдані і доцільні, хоча в ряді випадків вони обумовлені еволюційно виробленою здатністю до пошуку клітин, найбільшою мірою здатних підтримувати репродукцію. Максимальна швидкість адсорбції вірусу спостерігається лише при визначеному співвідношенні концентрації вірусу і клітин, впливі рН, температури, іонного складу середовища. Адсорбція вірусу на клітинах відбувається в широкому діапазоні температур. Вона протікає нормально в присутності катіонів і придушується речовинами, що несуть високий негативний заряд (сульфітовані полісахариди, гепарин). Для ряду оболонкових вірусів відома зворотна закономірність.
Специфічні противірусні антитіла, антитіла до нормальних клітин і гомогенати клітин можуть перешкоджати адсорбції вірусів. Процес адсорбції складається з двох швидких періодів: оборотного і необоротного. Період оборотного прикріплення може закінчитися десорбцією. При тривалому контакті вірусу з клітиною ніякі впливи не дозволяють звільнити адсорбований вірус, настає стадія необоротної адсорбції. Вірус ящуру, наприклад, адсорбується клітинами культури нирки свиней при 4 і 37 °С, однак при низькій температурі адсорбція вірусу оборотна й інфікування клітин не відбувається, тому що вірус знаходиться на поверхні клітин і легко може бути десорбованим розчином версена без порушення цілісності клітин, тоді як при 37 °С через 90 хвилин настає повна необоротна адсорбція вірусу.
Кількість адсорбованого вірусу і число інфікованих клітин в основному залежать від множинності зараження і тривалості адсорбції. Ті самі клітини неоднаково адсорбують різні віруси. Значна роль у процесі адсорбції вірусу приділяється гемаглютиніну.
Адсорбовані вірусні частки можуть мати різну долю: велика частина їх елюює, при цьому вони ушкоджуються, тому що втрачають здатність до реадсорбції іншими клітинами і не інфікують їх- інша частина вірусних часток проникає в клітину і піддається дезинтеграцї, і невелика частина інфекційних вірусних часток, зв`язаних із клітиною, залишається інтактною.
Вірусні прикріпні білки (вірусні рецептори). Прикріпні білки можуть знаходитися в складі унікальних органел, таких, як структури відростка в Т-бактеріофагів чи фібри в аденовірусів, що добре видні в електронному мікроскопі- можуть формувати морфологічно менш виражені, але не менш унікальні структури білкових субодиниць на поверхні вірусних мембран, як, наприклад, шипи в оболонкових вірусів, «корону» у коронавірусів.
Просто організовані віруси тварин містять прикріпні білки в складі капсида. У складно організованих вірусів ці білки входять до складу суперкапсида і представлені множинними молекулами.
Проникнення вірусів у клітину. Історично склалося представлення про два альтернативні механізми проникнення в клітину вірусів тварин — шляхом віропексису (ендоцитозу) (Рис. 13) і шляхом злиття вірусної і клітинної мембран (14). Однак обоє ці механізми не виключають, а доповнюють один одного. Термін «віропексис», запропонований у 1948 р. Фазекасом де Сен Гро, означає, що вірусна частка попадає в цитоплазму в результаті інвагінації ділянки плазматичної мембрани й утворення вакуолі, що містить вірусну частку.
Рецепторний ендоцитоз. Віропексис являє собою окремий випадок рецепторного чи адсорбційного ендоцитозу. Цей процес є звичайним механізмом, завдяки якому в клітину надходять живильні і регуляторні білки, гормони, ліпопротеїни й інші речовини з позаклітинної рідини. Рецепторний ендоцитоз відбувається в спеціалізованих ділянках плазматичної мембрани, де маються спеціальні ямки, покриті з боку цитоплазми особливим білком з великою мол. масою — клатрином.
Видео: Перша фаза адаптації емігранта - фаза "Ейфорії"
Видео: 17 січня - перша фаза війни проти Іраку
Рис. 13. Проникнення вірусу в клітину шляхом рецепторного ендоцитозу.Рис. 14. Проникнення вірусу в клітину шляхом злиття оболонки з плазматичною мембраною клітини.
На дні ямки розташовуються специфічні рецептори. Ямки забезпечують швидку інвагінацію й утворення покритих клатрином внутрішньоклітинних вакуолей. Напівперіод проникнення речовини усередину клітини по цьому механізмі не перевищує 10 хвилин із моменту адсорбції. Кількість утворених вакуолей в одну хвилину досягає більш 2 тис. Таким чином, рецепторний ендоцитоз являє собою добре злагоджений механізм, що забезпечує швидке проникнення в клітину чужорідних речовин.
Покриті вакуолі зливаються з іншими більш великими цитоплазматичними вакуолями, утворюючи рецептосоми, які містять рецептори, але без клатрину, а ті, у свою чергу, зливаються з лізосомами. Таким шляхом, прониклі в клітину білки звичайно транспортуються в лізосоми, де відбувається їх розпад на амінокислоти. Протилежністю рецепторного ендоцитозу є рідинний ендоцитоз, коли інвагінація відбувається не в спеціалізованих ділянках мембрани.
Більшість оболонкових і вірусів без оболонки проникає в клітину по механізму рецепторного ендоцитозу. Ендоцитоз забезпечує внутрішньоклітинний транспорт вірусної частки в складі ендоцитарної вакуолі, оскільки вакуоль може рухатися в будь-якому напрямку і зливатися з клітинними мембранами (включаючи ядерну мембрану), звільняючи вірусну частку у відповідних внутрішньоклітинних ділянках. Таким шляхом, наприклад, ядерні віруси попадають у ядро, а реовіруси - в лізосоми. Однак вірусні частки, що проникнули в клітину, знаходяться в складі вакуолі і відділені від цитоплазми її стінками. Їм ще необхідно пройти ряд етапів, перш ніж вони зможуть викликати інфекційний процес в клітині.
Злиття вірусної і клітинної мембран. Для того щоб внутрішній компонент вірусу міг пройти через клітинну мембрану, ряд оболонкових вірусів еволюційно придбав механізм індукції злиття мембран. В оболонкових вірусів злиття обумовлене взаємодією вірусного білка злиття з ліпідами клітинної мембрани, у результаті якого вірусна ліпопротеїдна оболонка інтегрує з клітинною мембраною, а внутрішній компонент вірусу виявляється по іншу її сторону. У вірусів позбавлених оболонки один з поверхневих білків також взаємодіє з ліпідами клітинних мембран, у результаті чого внутрішній компонент проходить через мембрану.
Якщо при ендоцитозі вірусна частка є пасивним пасажиром, то при злитті вона стає активним учасником процесу. Білком злиття є один з її поверхневих білків. Цей білок ідентифікований лише у вірусів, що мають суперкапсидну оболонку. В ортоміксо-, параміксо-, рабдо-, бунья-, корона-, тогавірусів (альфа-віруси) відомий конкретний білок, відповідальний за цю функцію. У параміксовірусів цей білок (F-білок) являє собою один із двох глікопротеїдів, що знаходяться на поверхні вірусної частки. Функцію білка злиття у вірусу грипу виконує мала субодиниця гемаглютиніну (НА2).
Параміксовіруси викликають злиття мембран при нейтральному рН, і внутрішній компонент цих вірусів може проникати в клітину безпосередньо через плазматичну мембрану. Однак більшість оболонкових і вірусів без оболонки викликають злиття мембран тільки при низькому значенні рН - від 5,0 до 5,75. Якщо до клітин додати слабкі основи (хлорид амонію і ін.), які у ендоцитарних вакуолях підвищують рН до 6,0, злиття мембран не відбувається, вірусні частки залишаються у вакуолях, і інфекційний процес не відбувається. Залежність злиття мембран від значень рН обумовлена конформаційними змінами вірусних білків злиття.
Той же механізм, що лежить в основі злиття вірусних і клітинних мембран, обумовлює індукований вірусами гемоліз і злиття плазматичних мембран сусідніх клітин з утворенням багатоядерних клітин, симпластів і синцитіїв.
Віруси викликають два типи злиття кліток: 1) злиття зовні і 2) злиття зсередини. Злиття зовні відбувається при високій множинності інфекції і виявляється протягом перших годин після зараження. Навпроти, злиття зсередини відбувається при низькій множинності інфекції, виявляється на порівняно пізніх стадіях інфекційного процесу й обумовлено знову синтезованими вірусними білками. Цей тип злиття викликають ті ж вірусні глікопротеїди, що забезпечують проникнення вірусу в клітину.
Роздягання вірусу в клітині. Вірусні частки, що проникнули в клітину, повинні роздягнутися для того, щоб викликати інфекційний процес. Суть роздягання полягає у видаленні вірусних захисних оболонок, що перешкоджають експресії вірусного генома. У результаті роздягання звільняється внутрішній компонент вірусу, що здатний викликати інфекційний процес. Роздягання супроводжується рядом характерних рис: у результаті розпаду вірусної частки зникає інфекційна активність, у ряді випадків з`являється чутливість до нуклеаз, виникає стійкість до нейтралізуючого дії антитіл, втрачається фоточутливість при використанні ряду препаратів.
Кінцевими продуктами роздягання є серцевини, нуклеокапсиди чи нуклеїнові кислоти. Для ряду вірусів було доказано, що продуктом роздягання є не голі нуклеїнові кислоти, а нуклеїнові кислоти, зв`язані з внутрішнім вірусним білком. У ряді випадків здатність вірусів викликати інфекційний процес визначається можливістю їх роздягання в клітині даної системи. Тим самим ця стадія є однієї з обмежуючих інфекцію. Роздягання ряду вірусів відбувається в спеціалізованих ділянках усередині клітки (лізосомах, структурах апарата Гольджі, ядерних порах на ядерній мембрані). При злитті вірусної і клітинної мембран проникнення в клітину сполучається з роздяганням.
Роздягання і внутрішньоклітинний транспорт є взаємозв’язаними процесами: при порушенні правильного транспортування до місць роздягання вірусна частка попадає в лізосому і руйнується лізосомальними ферментами.
Роздягання вірусної частки здійснюється поступово в результаті серії послідовних реакцій. Після руйнування мембран, що оточують піноцитарну вакуоль, нуклеоїди накопичуються в цитоплазмі інфікованих клітин. Через визначений період (приблизно 1 годину) починається наступний етап депротеїнізації, що призводить до повного чи майже повного звільнення нуклеїнової кислоти від білка. У процесі депротеїнізації вірусів можуть брати участь ферменти клітинних лізосом. Початковий період взаємодії вірус — клітина завершується звільненням вірусного геному.
Поделиться в соцсетях:
Похожие
