Вирус спида строение: Вирус иммунодефицита человека: строение, свойства. Много фото

Содержание

Как выглядит вирус ВИЧ (СПИД): строение, количество, что поражает

Светила медицины трудятся над созданием лекарства против вируса иммунодефицита человека. Чтобы понять природу заболевания и особенности его распространения, ученым необходимо знать, как выглядит клетка вируса.

клетки ВИЧклетки ВИЧ

Строение вируса ВИЧ

Строение вируса подобно сфере, которая покрыта шипами. Ее размер значительно превышает параметры возбудителя гепатита B и других вирусов. Диаметр сферы составляет 100 — 150 нанометров. Она называется нуклеокапсидом, или вирионом.

Клеточное строение ВИЧ характеризуется двухслойной структурой:

  • оболочка, покрытая «шипами»;
  • тело клетки, которое содержит нуклеиновую кислоту.

Вместе они составляют вирион — частицу вируса. Каждый из «шипов», покрывающих оболочку, похож на гриб с тонкой ножкой и шляпкой. С помощью этих «грибов» вирион вступает во взаимодействие с посторонними клетками. На поверхности «шляпок» лежат поверхностные гликопротеины (gp120). Другие гликопротеины, трансмембранные (gp41), находятся внутри «ножек».

В основе вирусной клетки скрывается геном — РНК, состоящая из 2-х молекул. Каждая из них хранит 9 генов, несущих информацию о строении вируса, способах заражения и размножения вредоносных клеток.

строение вируса вичстроение вируса вич

Геном окружен конической оболочкой, которая состоит из протеинов:

  1. p17— матричный;
  2. p24 — капсидный.

Геномная РНК связана с оболочкой посредством нуклеокапсидных белков p7 и p9.

Известно несколько форм вируса иммунодефицита человека. Самая распространенная из них — ВИЧ-1. Она распространена в Евразии, Северной и Южной Америках. Другая форма ВИЧ-2 была выявлена у населения Африканского континента. ВИЧ-3 и ВИЧ-4 встречаются редко.

К какому семейству относится вирус ВИЧ

ВИЧ относится к семейству ретровирусов — их вирионы содержат РНК, атакующие организм позвоночных. Попадая в организм, вирионы вызывают гибель здоровых клеток. Ретровирусы поражают животных. Лишь один вид в этом семействе опасен для человека — это ВИЧ.

Этот вирус относится к группе лентивирусов. В переводе с латинского «lentus» означает «медленный». Из названия понятно, что заболевания, вызванные этими микроорганизмами, имеют длительное течение и продолжительный инкубационный период. После того как ДНК ВИЧ проникла в организм человека, может пройти 5 —10 лет до момента, когда появятся первые признаки заболевания.

С середины 80-х годов XX века в генетике появились исследования, изучающие геном ВИЧ. Ученые пока не нашли способа полного разрушения клеток ВИЧ, но достигли больших успехов в диагностике и лечении заболевания. Использование антиретровирусных препаратов позволяет продлить латентную стадию болезни до 15 лет. Продолжительность жизни больных постоянно увеличивается. Сегодня она составляет в среднем 63 года.

Как выглядит ВИЧ под микроскопом

Снимки многократно увеличенного ВИЧ впервые были сделаны в 1983 г. Элементарная единица ВИЧ под микроскопом напоминает модель загадочной планеты, которая покрыта экзотическими растениями. Благодаря развитию фототехники и оптического оборудования позже были сделаны детальные фотографии опасной вирусной частицы.

Компьютерная графика позволяет воспроизвести ее жизненный цикл:

  1. На стадии выделения вириона из клетки на снимке видны выпуклые уплотнения, которые как бы распирают клетку изнутри.
  2. В первое время после отделения у вируса остается отросток, которые соединяет его с клеткой. Он постепенно исчезает.
  3. Когда стадия выделения вируса из клетки завершилась, он принимает форму шара. На макроснимке отображается как черное кольцо.
  4. Зрелый вирион на фото выглядит как черный прямоугольник, треугольник или круг, который обрамляет тонкое кольцо. Темная сердцевина – это капсид. Он имеет форму конуса. Какая геометрическая фигура будет видна на фотографии, зависит от того, с какого ракурса сделан снимок. Кольцо – оболочка вириона.

Какие клетки и в каком количестве поражает

Клеточные рецепторы, с которыми связывается вирусный белок, называются CD4. Элементарные единицы живого организма, имеющие такие рецепторы – потенциальные мишени для ВИЧ. Белковый рецептор CD4 входит в состав некоторых лейкоцитов, а именно – Т-лимфоцитов, моноцитов и макрофагов.

Т-лимфоциты (хелперы), защищая организм, первыми вступают в контакт с агрессивными вирионами и погибают. У здорового человека CD4 выявляется в количестве 5 – 12 единиц на пробу крови. При заражении ВИЧ и развитии инфекции норма падает до 0 – 3,5 ед.

После проникновения вируса иммунодефицита во внутренние среды организма изменения в клетках происходят не сразу. Необходимо время, чтобы опасные вирусы окрепли и сумели адаптироваться к окружающей среде. На это уходит не менее недели. Далее вирусная частица с помощью «грибков», покрывающих ее поверхность (gp160), цепляется за CD4-рецепторы здоровых клеток. Затем происходит их вторжение под мембранную оболочку.

Находясь под оболочкой лимфоцитов, макрофагов, нервных клеток, вирусы-захватчики укрываются от воздействия лекарственных препаратов и противодействия иммунной системы. Они нарушают иммунные реакции организма, который начинает реагировать на собственные клетки как на чужеродные антигены.

Внутри пораженных клеток происходит размножение вируса иммунодефицита с последующим выделением новых вирионов. Клетка-хозяин при этом разрушается.

Когда клетки поражает вирус иммунодефицита, запускается защитная реакция. Постепенно иммунная система формирует антитела к вирусу. Их число увеличивается и уже через 2 – 3 недели антитела будут заметны при иммуноферментном исследовании крови. Если в организм проникло незначительное числовирусных частиц, достаточное количество антител может сформироваться только через год. Такое случается в 0,5 % случаев.

Таким образом, сведения о строении и жизнедеятельности вируса иммунодефицита помогают ученым в разработке диагностических методик и способов лечения ВИЧ-инфекции.

Строение и жизненный цикл вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) — Вирусы — Каталог

Строение вируса иммунодефицита человека

Строение вируса иммунодефицита человека

Вирионы ВИЧ имеют вид сферических частиц, диаметр которых составляет около 100—120 нанометров (это приблизительно в 60 раз меньше диаметра эритроцита).

В состав зрелых вирионов входит несколько тысяч белковых молекул различных типов. 

Капсид зрелого вириона, состоящий из примерно 2000 молекул белка р24, имеет форму усечённого конуса.

Внутри капсида находится белково-нуклеиновый комплекс: две нити вирусной РНК, прочно связанные с белком нуклеокапсида p7, ферменты (обратная транскриптаза, протеаза, интеграза).

С капсидом также ассоциированы белки Nef и Vif (7—20 молекул Vif на вирион).

Внутри вириона (и, вероятнее всего, за пределами капсида) обнаружен белок Vpr8-11. Кроме того, с капсидом ВИЧ-1 (но не ВИЧ-2) связазны около 200 копий клеточного фермента  пептидилпролилизомеразы, необходимого для сборки вириона.

Капсид окружён оболочкой, образованной примерно 2000 молекул матриксного белка p17. Матриксная оболочка в свою очередь окружена двуслойной липидной мембраной, являющейся наружной оболочкой вируса. Она образована молекулами фосфолипидов, захваченными вирусом во время его отпочковывания от клетки, в которой он сформировался.

В липидную мембрану встроены 72 гликопротеиновых комплекса Env, каждый из которых образован тремя молекулами трансмембранного гликопротеина gp41 (TM), служащего «якорем» комплекса, и тремя молекулами поверхностного гликопротеина 

gp120 (SU).

С помощью белка gp120 вирус присоединяется к рецептору CD4 и корецептору, находящимся на поверхности Т-лимфоцитов человека. Стехиометрическое соотношение p24:gp120 в вирионе составляет 60—100:1.

Белки gp41 и в особенности gp120 интенсивно изучаются в качестве возможных мишеней для разработки лекарств и вакцины против ВИЧ.

При формировании наружной оболочки вируса также происходит захват некоторого количества мембранных белков клетки, в том числе человеческих лейкоцитарных антигенов (HLA) классов I и II и молекул адгезии.

Функции важных структурных белков ВИЧ-1

Сокращение

Описание

Функции

gp41 (TM, transmembrane)

Трансмембранный гликопротеин массой 41 кДа

Располагается во внешнем слое липидной мембраны, играет роль «якоря», удерживающего молекулы белка gp120

gp120 (SU, surface)

Гликопротеин массой 120 кДа

Наружный белок вириона. Нековалентно связан с трансмембранным белком gp41. С одной молекулой gp41 связаны 3—5 молекул gp120. Способен связывать рецептор CD4. Играет важную роль в процессе проникновения вируса в клетку.

p24 (CA, capsid)

Белок массой 24 кДа

Образует капсид вируса

p17 (MA, matrix)

Матриксный белок массой 17 кДа

Около двух тысяч молекул этого белка образуют слой толщиной 5—7 нм, располагающийся между внешней оболочкой и капсидом вируса.

p7 (NC, nucleocapsid)

Нуклеокапсидный белок массой 7 кДа

Входит в состав капсида вируса. Образует комплекс с вирусной РНК.

 

Геном и кодируемые белки

Геном ВИЧ-1

Геном ВИЧ-1

Генетический материал ВИЧ представлен двумя копиями положительно-смысловой (+)РНК. Геном ВИЧ-1 имеет длину 9000 нуклеотидов. Концы генома представлены длинными концевыми повторами (англ. long terminal repeat, LTR), которые управляют продукцией новых вирусов и могут активироваться и белками вируса, и белками инфицированной клетки

. 9 генов ВИЧ-1 кодируют, по крайней мере, 15 белков.

Ген pol кодирует ферменты: обратную транскриптазу (RT), интегразу (IN) и протеазу (PR).

Ген gag кодирует полипротеин Gag/p55, расщепляемый вирусной протеазой до структурных белков p6, p7, p17,p24.

Ген env кодирует белок gp160, расщепляемый клеточной эндопротеазой фурином на структурные белки gp41 и gp120.

Другие шесть генов — tat, rev, nef, vif, vpr, vpu (vpx у ВИЧ-2) — кодируют белки, отвечающие за способность ВИЧ-1 инфицировать клетки и производить новые копии вируса. Репликация ВИЧ-1 in vitro возможна без генов nef, vif, vpr, vpu, однако их продукты необходимы для полноценной инфекции in vivo.

Gag: Полипротеин-предшественник Gag/p55 синтезируется с полноразмерной геномной РНК (которая в данном случае служит в качестве мРНК) в процессе стандартной кэп-зависимой трансляции, но возможна и IRES-зависимая трансляция. Предшественники функциональных белков располагаются в составе полипротеина Gag/p55 в следующем порядке: p17…p24…p2…p7…p1…p6 (р1 и р2 — соединительные пептиды; другие продукты расщепления Gag/p55 описаны выше).

Нерасщеплённый протеазой Gag/p55 содержит три основных домена: домен мембранной локализации (М, membrane targeting), домен взаимодействия (I, interaction) и «поздний» домен (L, late).

Домен М, расположенный внутри области p17/МА, миристилируется (присоединяются остатки миристиновой кислоты) и направляет Gag/p55 к плазматической мембране. Домен I, находящийся внутри области p7/NC, отвечает за межмолекулярные взаимодействия отдельных мономеров Gag/p55. Домен L, также локализованный в области p7/NC, опосредует отпочковывание вирионов от плазматической мембраны; в этом процессе участвует также р6 область полипротеина Gag/p55.

Vpu: Двумя важными функциями белка Vpu являются:

1) разрушение клеточного рецептора CD4 в эндоплазматическом ретикулуме путём привлечения убиквитинлигазных комплексов и

2) стимуляция выделения дочерних вирионов из клетки, путём инактивации интерферон-индуцируемого трансмембранного белка CD317/BST-2, получившего также название «tetherin» за его способность подавлять выделение вновь образовавшихся дочерних вирионов посредством их удержания на поверхности клетки.

Vpr: Белок Vpr необходим для репликации вируса в неделящихся клетках, в том числе макрофагах. Этот белок, наряду с другими клеточными и вирусными белками, активирует длинные концевые повторы генома ВИЧ. Белок Vpr играет важную роль в переносе провируса в ядро и вызывает задержку деления клетки в периоде G2.

Vif: Белок Vif играет важную роль в поддержке репликации вируса. Штаммы, лишённые этого белка, не реплицируются в CD4+-лимфоцитах, некоторых линиях T-лимфоцитов («недоступных клетках») и макрофагах. Эти штаммы способны проникать в клетки-мишени и начинать обратную транскрипцию, однако синтез провирусной ДНК остаётся незавершённым.

Nef: Белок Nef выполняет несколько функций. Он подавляет экспрессию молекул CD4 и HLA классов I и II на поверхности инфицированных клеток, и тем самым позволяет вирусу ускользать от атаки цитотоксических T-лимфоцитов и от распознавания CD4+-лимфоцитами. Белок Nef может также угнетать активацию T-лимфоцитов, связывая различные белки-компоненты систем внутриклеточной передачи сигнала.

У инфицированных вирусом иммунодефицита макак-резусов активная репликация вируса и прогрессирование болезни возможны только при интактном гене nef. Делеции гена nef были обнаружены в штаммах ВИЧ, выделенных у группы австралийцев с длительным непрогрессирующим течением инфекции.

Однако у части из них со временем появились признаки прогрессирования инфекции, в том числе снижение числа CD4+-лимфоцитов. Таким образом, хотя делеции гена nef и могут замедлять репликацию вируса, это не гарантирует полной невозможности прогрессирования заболевания.

Tat и Rev: Регуляторные белки Tat (транс-активатор) и Rev накапливаются в ядре клетки и связывают определённые участки вирусной РНК. Белок Tat имеет молекулярную массу около 14-15 кДа, связывает вторичную структуру геномной РНК вблизи 5′-нетранслируемой области активирует обратную транскрипцию геномной РНК ВИЧ, синтез вирусных мРНК, необходим для репликации вируса почти во всех культурах клеток, регулирует выход вирионов из зараженных клеток, нуждается в клеточном кофакторе — циклине T1. Белок Rev регулирует экспрессию белков вириона, связывает мРНК гена env в области RRE (англ. Rev response element) интрона, разделающего экзоны генов Tat и Rev.

Белки Tat и Rev стимулируют транскрипцию провирусной ДНК и транспорт РНК из ядра в цитоплазму, а также необходимы для трансляции. Белок Rev обеспечивает также транспорт компонентов вируса из ядра и переключение синтеза регуляторных белков вируса на синтез структурных.

 

Жизненный цикл

На схеме показано слияние вирриона ВИЧ и плазматической мембраны Т-лимфоцита человека

Этап 1. Взаимодействие вирусного белка gp120 с клеточным рецептором CD4 (указано красной стрелкой)

Этап 2. Конформационные изменения вирусного белка gp120 обеспечивают связывание с клеточным рецептором CCR5 (указано красной стрелкой)

Этап 3. Концевые участки вирусного белка gp41 проникают в плазматическую мембрану клетки (указано красной стрелкой)

Этап 4. Вирусный белок gp41 подвергается значительным конформационным изменениям, складывается пополам (указано красной стрелкой) и образует спираль, что приводит к сближению и слиянию мембран вириона и клетки. Таким образом ВИЧ захватывает Т-лимфоцит с целью дальнейшей репродукции.

Проникновение в клетку и интеграция

Вирусная инфекция начинается, когда вирион ВИЧ сталкивается с человеческой клеткой, имеющей на своей мембране рецептор CD4. Вирусный гликопротеин gp120 прочно связывает рецептор CD4. В результате такого взаимодействия gp120 претерпевает конформационные изменения, которые позволяют ему также связать молекулу корецептора CXCR4 или CCR5 (экспрессируемых на поверхности Т-лимфоцитов, макрофагов, дендритных клеток и микроглии).

В зависимости от способности связывать эти корецепторы, ВИЧ классифицируют на R5-тропные (связывают только CCR5), X4-тропные (связывают только CXCR4) и R5X4-тропные (могут взаимодействовать с обоими корецепторами). Препараты, блокирующие корецепторы могут быть эффективны против ВИЧ.

После описанных событий мембрана клетки и мембрана вириона ВИЧ сливаются, и содержимое вириона проникает внутрь клетки. Белок gp41 очень важен для слияния мембран, поэтому его рассматривают в качестве мишени для разработки противовирусных препаратов. Внутри клетки вирусная РНК высвобождается из капсида, и происходит обратная транскрипция — синтез ДНК на основе матрицы одноцепочечной геномной РНК вируса, катализируемая обратной транскриптазой.

Большая часть лекарственных препаратов, одобренных для применения при ВИЧ-инфекции, направлена на нарушение работы обратной траскриптазы. Синтезированная ДНК транспортируется внутрь ядра клетки и встраивается в хромосому хозяина под действием интегразы. Несколько препаратов, ингибирующих интегразу, проходят ранние стадии клинических испытаний. Вирусная ДНК, встроившаяся в хромосому клетки, называется провирусом.

Человеческая РНК-полимераза в ядре клетки синтезирует информационную РНК (мРНК), а позднее и геномную РНК вируса. Синтезированные РНК транспортируются обратно в цитоплазму, где на матрице мРНК на рибосомах синтезируются вирусные ферменты, структурные и регуляторные белки.

Сборка и отпочковывание вирионов

Геномная РНК вируса, а также вирусные белки транспортируются к местам сборки вирионов. Сборка вирионов происходит на мембране, куда направляется миристилированный полипротеин Gag/p55. Вирионы первоначально формируются из полипротеинов-предшественников структурных белков и ферментов и на этой стадии не являются инфекционными.

В ходе созревания вирусной частицы вирусная протеаза расщепляет белки-предшественники до функциональных компонентов. Несколько одобренных противовирусных препаратов ингибируют работу протеазы и препятствуют формированию зрелых вирионов.

Новые вирусные частицы отпочковываются от поверхности клетки, захватывая часть её мембраны, и выходят в кровяное русло, а клетка хозяина, несущая рецептор CD4, погибает. Недавние исследования показали, что процесс отпочковывания вирионов может быть более сложным, чем считалось ранее. Так было обнаружено, что благодаря взаимодействию белка Gag с компонентами клетки вирионы накапливаются в особых внутриклеточных мультивезикулярных тельцах, которые обычно служат для экспорта белков. Таким образом вирусные частицы высвобождаются из клетки, эксплуатируя её собственную систему транспорта макромолекул.

Распространение по организму

В период острой фазы ВИЧ-инфекции отсутствие специфического иммунного ответа позволяет вирусу активно реплицироваться и достигать высоких концентраций в крови.

Вирус заселяет органы лимфатической системы, CD4+-лимфоциты, CD8+-лимфоциты и макрофаги, а также другие клетки: альвеолярные макрофаги лёгких,клетки Лангерганса, фолликулярные дендритные клетки лимфатических узлов, клетки олигодендроглии и астроциты мозга и эпителиальные клетки кишки.

В лимфоидной ткани ВИЧ размножается на протяжении всего заболевания, поражая макрофаги, активированные и покоящиеся CD4+-лимфоциты и фолликулярные дендритные клетки. Количество клеток, содержащих провирусную ДНК, в лимфоидной ткани в 5—10 раз выше, чем среди клеток крови, а репликация ВИЧ в лимфоидной ткани на 1—2 порядка выше, чем в крови.

Резервуаром ВИЧ служат лимфатические узлы и конкретно дендритныe клетки, в которых вирус сохраняется длительное время после периода острой виремии.

Для активации CD8+-лимфоцитов и образования антиген-специфических цитотоксических T-лимфоцитов необходима презентация пептидного антигена в комплексе с человеческим лейкоцитарным антигеном класса I.

Дендритные клетки, необходимыe для начала первичных антиген-специфичных реакций, захватывают антигены, перерабатывают и переносят их на свою поверхность, где эти антигены в комплексе с дополнительными стимулирующими молекулами активируют T-лимфоциты.

Заражённые клетки часто не выделяют дополнительных стимулирующих молекул и поэтому не способны вызвать активацию достаточного числа B и T-лимфоцитов, функция которых зависит от дендритных клеток.

После завершения обратной транскрипции в CD4+-лимфоците вирусный геном представлен провирусной невстроенной ДНК. Для встраивания провирусной ДНК в геном клетки-хозяина и для образования новых вирусов необходима активация T-лимфоцитов.

Контакт CD4+-лимфоцитов и антигенпредставляющих клеток в лимфоидной ткани, наличие вирусов на поверхности фолликулярных дендритных клеток и присутствие провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6 и ФНОα) способствуют размножению ВИЧ в инфицированных клетках. Именно поэтому лимфоидная ткань служит самой благоприятной средой для репликации ВИЧ.

На 2014 год ВИЧ-инфекция остаётся неизлечимым заболеванием, так как геном вируса интегрируется в хромосомы клеток и может реактивироваться даже после курса антиретровирусной терапии.

В настоящее время идёт поиск безопасных способов редактирования генома человека и исключения из него провирусной ДНК. В 2014 году был предложен метод удаления генома ВИЧ-1 из заражённых клеток при помощи системы CRISPR/Cas9. С помощью этого метода исследователям удалось вырезать фрагмент провирусной ДНК, заключённый между 5′- и 3′-концевыми LTR-областями из хромосом зарежённых клеток в культуре.

Кроме того, этот метод оказался также эффективным для профилактики заражения неинфицированных клеток. Описанный подход может привести к разработке способа полного избавления от ВИЧ-инфекции.


РАССКАЗАТЬ ДРУЗЬЯМ 

Научная иллюстрация вируса иммунодефицита человека (ВИЧ)

  • Процесс присоединения вирусной частицы к поверхности клетки-мишени и последующее слияние вирусной и клеточной мембран происходит при помощи гликопротеидного комплекса gp120/gp41. Оба белка, входящие в состав этого комплекса, кодируются вирусным геном env и синтезируются сначала в виде белка-предшественника gp160, который по остаткам аспарагина гликозилируется богатыми маннозой олигосахаридами, а затем процессируется с образованием двух субъединиц [1].

  • Гликопротеидные поверхностные комплексы gp120/gp41 формируют тримеры. На поверхности среднего вириона насчитывается около 20 таких тримеров [2, 3]. В зрелом комплексе субъединицы gp120 и gp41 связаны нековалентно. Белок gp41 является трансмембранным, а gp120 связывается на стадии инфекции с рецептором CD4, расположенном на мембране T-лимфоцитов [4].

    В результате взаимодействия gp120 с рецептором CD4 конформация вирусного белка меняется, что дает ему возможность впоследствии связаться с одним из двух корецепторов на поверхности Т-лимфоцита: CCR5 или CXCR4. Это событие влечет за собой конформационные изменения уже в субъединице gp41, которые и провоцируют последующее слияние вирусной и клеточной мембраны [5].

  • Вместе с клеточной мембраной вирусная частица захватывает и некоторые поверхностные белки заражаемых клеток [6]. В данной модели представлены три белка, захваченные вирионом из клетки-хозяина: ICAM-1, HLA-DR1 и DAF.

  • HLA-DR1 (Human Leukocyte Antigen) — это одна из молекул главного комплекса гистосовместимости класса II. Молекулы этого класса участвуют в презентации антигенов CD4+ Т-лимфоцитам и могут связываться с рецепторами CD4 на их поверхности. Наличие молекул HLA в мембране вириона ВИЧ повышает его вирулентность [9].

  • ICAM-1 (Intercellular Adhesion Molecule 1), также известный как CD54) в организме человека участвует в межклеточных взаимодействиях и формировании иммунологических синапсов [7]. Молекула ICAM — это гомодимер, структурно сходный с иммуноглобулинами. Наличие ICAM в оболочке ВИЧ также увеличивает его вирулентность [8].

  • CD55 (также известный как DAF, Decay-accelerating factor) в человеческих клетках участвует в негативной регуляции клеточной системы комплемента, блокируя сборку мембраноатакующего комплекса. Считается, что этот белок в мембране ВИЧ может предохранять вирион от уничтожения иммунной системой [10].

  • Мембраны вирусных частиц ВИЧ формируются из мембран зараженных вирусом клеток. При этом вирусная и клеточная мембраны отличаются по соотношению входящих в их состав липидов. Благодаря этому вирусная мембрана оказывается менее пластичной и отличается от клеточной по ряду других свойств [11].

  • В сравнении с мембраной Т-лимфоцитов, в липидной оболочке ВИЧ содержится существенно больше сфингомиелинов (на), фосфатидилсерина и холестерина, тогда как уровень типичных для клеток млекопитающих фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина в вирусной мембране ниже в 2–3 раза [12]. Состав вирусной мембраны имеет принципиальное значение для жизнедеятельности ВИЧ. Так, например, ингибирование биосинтеза сфинголипидов может снижать инфекционную способность вируса [13].

  • Вирусные частицы ВИЧ отпочковываются от сравнительно плотных участков клеточной мембраны со специфическим липидным составом — липидных рафтов. Считается, что эти участки выполняют функции доставочных или концентрационных платформ в таких процессах как передача клеточных сигналов, сортировка мембранных белков или формирование клеточной полярности [14].

  • Матрикс, образованный структурным белком MA (matrix protein, также обозначаемый как p17)расположен непосредственно под липидной оболочкой вириона, который, как и три других белка ВИЧ (CA, NC и p6), формирующих капсид, нуклеокапсид и участвующих в сборке и nbsp;созревании вириона, кодируется вирусным геном Gag [15].

  • В зрелом вирионе матрикс состоит из тримеров MA [16]. Каждая из субъединиц тримера связана с молекулой миристиновой кислоты, за счет которой они заякориваются в вирусной мембране [17].

  • Cтроение ВИЧ-клетки под микроскопом, основные особенности вируса

    Определение сущности ВИЧ-инфекции, ее происхождение, строение ВИЧ-клетки, пути передачи вируса, характерные симптомы и терапевтические методы – основные аспекты, интересующие высокие умы современного человечества. В обзоре пойдет речь о трех первых пунктах актуальной темы.

    Что значит ВИЧ

    строение вич

    Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) – провокатор ВИЧ-инфекции, вызывающей вторичные заболевания и приводящей к СПИДу. Выделяют 5 стадий недуга, по завершении которых пациент умирает.

    Провоцирует болезнь вирус, находящийся в биологическом материале больного (крови, семенной жидкости, влагалищной секреции, грудном молоке). Оказавшись в организме здорового человека, инфекция некоторое время находится в «режиме ожидания». Этот период называют инкубационным. С выработкой антител к вирусу возможны проявления первых признаков заболевания, далее запускается процесс атаки иммунитета, больной медленно, но уверенно приближается к термальной стадии.

    Открытие вируса

    В 1980-1981 году в госпитале Нью-Йорка оказалось несколько пациентов с нестандартной формой саркома Капоши. Несмотря на относительно положительный прогноз этого вида заболевания, был выявлен злокачественный характер недуга у большинства больных. В это же время в Лос-Анджелесе были зарегистрированы случаи злокачественного течения пневмоцистной пневмонии.

    Клинические картины указывали на уже известный в те времена синдром иммунодефицита. Однако, что именно вызывает инфекцию и каковы стадии инфекционного процесса, было неизвестно. Вирус, который в настоящее время провоцирует СПИД, открыли только 1983 году.

    Впервые дать название вирусу попробовали группы Галло под руководством одноименного инфекциониста. Ученые в 70-х годах открыли ретровирус, стимулирующий лейкоз (рост) Т-лимфоцитов, назвав его HTLV-1. Вскоре был выделен альтернативный вирус этой же группы, который вызывал редкую патологию крови. Его обозначили HTLV-2.

    Французские ученые под руководством Люка Монтанье объединились для изучения ретровирусов. В ходе исследований был выявлен вирус, который не провоцировал злокачественное перерождение клеток, а приводил к гибели Т-лимфоцитов с началом выработки организмом антител к ВИЧ. Вирус назвали HTLV-3. В 1985 году возбудителю СПИДа дали общее название – HIV/ВИЧ.

    Прежде чем перейти к структуре ВИЧ, познакомимся с гипотезами происхождения инфекции.

    Гипотезы происхождения ВИЧ

    Согласно одной из теорий, вирус существовал на планете еще в древности. Предполагают, что изначально недуг проявлялся в эндемических заболеваниях СПИДом в запущенных районах Центральной Африки. Поскольку люди в тех краях часто умирали до 30-ти лет, больных СПИДом было не так много – они просто не доживали.

    Сторонники альтернативной версии полагают, что синдром приобретенного иммунодефицита возник из безобидного вируса, подвергшегося воздействию радиоизотопов стронция и прочих веществ, которые выделились в результате взрыва водородной бомбы. Эта версия выдвинута не только на основе предположений, но и факта совпадения места появления первых больных и локации происшествия.

    Более обоснованно звучит гипотеза о том, что СПИД передался человеку от обезьян. В древности вирусные мутанты, «обитающие» в организме мартышки, претерпели трансформацию и обрели другой «дом» — человека, который позже передал вирус своим потомкам, посредством незамысловатого процесса инфицирования плода.

    Теперь пришло время рассмотреть СПИД под микроскопом.

    Внимательно разглядываем вирус

    Вирус, являющийся провокатором ВИЧ-инфекции – ретровирус, имеющий форму сферы. Внешняя оболочка, посредством которой происходит взаимодействие вируса с иммунными клетками организма, частично состоит из белков.

    строение вируса вич

    Основу вирусных агентов составляет геном, представленный парой молекул, каждая из которых выражается девятью генами. Эти самые гены содержат информацию о строении вируса, о методах заражения (при контакте с несколькими тысячами клеток, имеющих определенный уровень СD4- лимфоцитов).

    Интересно! Со временем контактируемые клетки погибают. При достижении концентрации Т-лимфоцитов менее 200 в 1 мкл иммунный статус больного резко снижается – развивается СПИД. Это значит, что к этому моменту первые симптомы и диагностика недуга оказываются позади.

    Строение ВИЧ

    Строение вируса можно описать в двух составляющих: ядре (нуклеокапсиде), включающем РНК и ферменты, а также оболочке (мембране).

    Строение нуклеокапсида ВИЧ

    В составе ВИЧ вирусные РНК и тройка ферментов: ревертаза, интеграза и протеаза – все они в упаковке с белками. Снаружи – молекулы матриксного р-17- белка. Место их расположения – пространство между капсидом и мембраной. Внутри клетки располагается белок Vhr.

    Строение оболочки ВИЧ

    В составе мембраны фосфолипиды, гликопротеины и мембранные клетки «хозяина». За счет гликопротеинов обеспечивается избирательное отношение вируса к клеткам пораженного организма. Клетка-мишень при встрече с ВИЧ пронизывается двумя видами гликопротеинов – gp120 и gp41.

    Расшифровка некоторых упомянутых обозначений
    • Ревертаза – фермент, принимающий участие в процессе синтеза ДНК на матрице РНК;
    • Интеграза – составляющая вируса ВИЧ, способствующая ускорению процесса соединения ДНК вируса с хромосомой пораженного организма;
    • Протеаза – фермент, занимающийся расщеплением интеграций между белками и аминокислотами.

    Вместе ферменты образуют комплекс «рабочих инструментов» клетки вируса.

    Белки ВИЧ и их «работа»

    Как только микроскопические вирусные частицы СПИДа оказываются в организме «хозяина», посредством фермента обратной транскриптазы осуществляется синтез ДНК-копии, которая контактирует с геном «хозяйской» клетки. Затем при помощи других ферментов (ревертаза, интеграза) осуществляется синтез новых молекул вирусных РНК и белков, ответственных за сборку и структурирование вирусов. С капсидой также ассоциированы белки Nef. Белок VPR выступает в роли вспомогательного.

    вич под микроскопом

    Структурные белки ВИЧ

    Эти белки ВИЧ синтезируются за счет гена Gag. Находятся в составе самой вирусной зоны. Они участвуют в формировании капсид и мембраны.

    Капсидные белки ВИЧ

    Этот вид белков образует сосуд для нуклеиновой кислоты, сформировывает ферменты, находится в составе геномного белка. Однако капсидная мембрана – это не отдельные белки, а субъединицы.

    Суперкапсидные белки

    Речь идет об основных структурных элементах суперкапсидной оболочки. За их синтез отвечает ген Env.

    Неструктурные белки

    В ответе за неструктурные элементы ген Pol. Эти белки отвечают за репродуктивные процессы вируса в различные этапы его жизни в организме здорового человека.

    Остальные гены ВИЧ

    Вирионы ВИЧ-типа имеют в своем составе также такие гены, как Tat, Nef, Vpu, Vpr и ряд других, отвечающих за размножение и сборку вирусов.

    Геном ВИЧ

    Геном – это основа вируса и инфицированных клеток, представлен парой нитей РНК. Именно на основе одной из них происходит синтез ДНК (молекулы ДНК) при обратной транскриптазе. В его составе имеются также структурные, регуляторные, функциональные гены.

    Изучаем вирус: «озвучиваем» интересные факты

    1. Как выглядит вирус? Под микроскопом визуализируется образование в виде сферы.
    2. ВИЧ «обитает» в крови, грудном молоке, сперме и вагинальном секрете – в других биологических жидкостях концентрация вируса очень мала.
    3. После заражения антитела в организме больного начинают вырабатываться только через 3 недели минимум.
    4. Слияние вируса и здоровой клетки происходит посредством оболочки вируса, а именно с помощью поверхностного гликопротеина g
    5. Именно за счет обратной транскриптазы вируса происходит синтез ДНК на базе одной из нитей РНК собственной.
    6. «Привлекательной» для вируса оказывается клетка «хозяина», несущая рецепторы CD
    7. Если концентрация Т-лимфоцитов составляет менее 200 в 1 мкл, речь заходит о термальной стадии заболевания.
    8. При диагностике недуга у детей, родившихся у больных матерей, положительный результат на ВИЧ может сохраняться в течение 18 месяцев.

    вирус спида под микроскопом

    Ключевая особенность вируса

    Пожалуй, самой важной и неприятной особенностью ВИЧ является его «замаскированное» пребывание в организме человека. Инкубационный период болезни может протекать в течение 3-х недель (иногда 3-х месяцев). В некоторых случаях первые признаки патологии и вовсе отсутствуют – пациент сразу сталкивается с яркими проявлениями клинической картины заболевания.

    Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) — Вирусы — Каталог

    Изображение, сделанное растровым электронным микроскопом. В центре кадра находится заражённый T-лимфоцит. Многочисленные светлые круглые выпуклости на его поверхности — места сборки и отпочковывания вирионов вируса иммунодефицита человека

    Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) — ретровирус  из рода лентивирусов, вызывающий ВИЧ-инфекцию.

    ВИЧ поражает клетки иммунной системы, имеющие на своей поверхности рецепторы CD4: Т-хелперы, моноциты, макрофаги, клетки Лангерганса, дендритные клетки, клетки микроглии.

    В результате работа иммунной системы угнетается и развивается синдром приобретённого иммунного дефицита(СПИД), организм больного теряет возможность защищаться от инфекций и мение опасных вирусов, возникают вторичные оппортунистические заболевания, которые не характерны для людей с нормальным иммунным статусом. Таким образом организм инфицированного человека становится полностью не способным к защите от внешних угроз, ввиду отсутствия реакции иммунитета.

     Эти заболевания вызывают смерть пациента в среднем через 9—11 лет после заражения (в зависимости от подтипа вируса), но только в случае если не проводится  антиретровирусная терапия.

     

    Открытие ВИЧ

    Не так давно в 1981 году появились две научные статьи о необычных случаях развития пневмоцистной пневмонии и саркомы Капоши у гомосексуальных мужчин. До этого оба заболевания встречались редко и были характерны для совершенно разных групп пациентов: саркомой Капоши в основном болели пожилые мужчины средиземноморского происхождения, а пневмоцистной пневмонией — пациенты с лейкозом после интенсивной химиотерапии.

    Появление этих заболеваний, свидетельствующих о тяжёлом иммунодефицитном состоянии, у молодых людей, не входящих в соответствующие группы риска, наблюдалось впервые. Затем обнаружили такие же симптомы среди наркопотребителей, больных гемофилией A и гаитян. Также было обнаружено, что все пациенты имели очень низкое количество CD4-положительных иммунных клеток.

    А уже в июле 1982 года для обозначения этого состояния был предложен термин синдро приобретённого иммунного дефицита (СПИД, AIDS). В сентябре 1982 года СПИДу было дано полноценное определение на основании наблюдения ряда оппортунистических инфекций у четырёх групп пациентов, указанных выше.

    В период с 1981 по 1984 год вышло несколько работ, связывающих вероятность развития СПИДа с анальным сексом или с влиянием наркотиков. Параллельно велись работы над гипотезой о возможной инфекционной природе СПИДа.

    Вирус иммунодефицита человека независимо открыли в 1983 году в двух лабораториях: Институте Пастера во Франции под руководством Люка Монтанье и Национальном институт рака в США под руководством Роберта Галло.

    Результаты исследований, в которых из тканей пациентов впервые удалось выделить новый ретровирус, были опубликованы 20 мая 1983 года в журнале Science. В этих статьях исследователи сообщили об обнаружении нового вируса, который французская группа исследователей назвала LAV («вирус, ассоциированный с лимфаденопатией»), а американская группа назвала его HTLV-III, ошибочно отнеся его к группе HTLV-вирусов. Исследователи выдвинули предположение, что вирус может вызывать синдром приобретенного иммуного дефицита.

    4 мая 1984 года исследователи сообщили о выделении вируса, носившего на тот момент название HTLV-III, из лимфоцитов 26 из 72 обследованных больных в стадии СПИДа и 18 из 21 больного в стадии пре-СПИДа. Ни у кого из 115 здоровых гетеросексуальных индивидов контрольной группы вирус обнаружить не удалось.

    Исследователи отметили, что малый процент выделения вируса из крови больных вызван малым количеством Т4-лимфоцитов, в которых размножается вирус. Были обнаружены антитела против вируса HTLV-III, в структуре HTLV-III были идентифицированы антигены, ранее описанные для HTLV-I и HTLV-II, также в структуре HTLV-III были обнаружены антигены, не характерные для HTLV-I и HTLV-II. Было показано размножение вируса HTLV-III в популяции лимфоцитов.

    В 1986 году было обнаружено, что вирусы, открытые в 1983 французскими и американскими исследователями, генетически идентичны. Первоначальные названия вирусов были упразднены и предложено одно общее название — вирус иммунодефицита человека.

    В 2008 году Люк Монтанье и Франсуаза Барр-Синусси были удостоены Нобелевской премии в области физиологии или медицины «за открытие вируса иммунодефицита человека».

     

    Классификация

    Как уже упоминалось вирус иммунодефицита человека относят к семейству ретровирусов (Retroviridae), роду лентивирусов (Lentivirus). Название Lentivirus происходит от латинского слова lente — медленный.

    Такое название отражает одну из особенностей вирусов этой группы, а именно — медленную и неодинаковую скорость развития инфекционного процесса в макроорганизме. Для лентивирусов также характерен длительный инкубационный период.

    Для вируса иммунодефицита человека характерна высокая частота генетических изменений, возникающих в процессе самовоспроизведения.

    Размер генома ВИЧ составляет примерно 104 нуклеотидов. Из этого следует, что практически каждый вирион вируса хотя бы на один нуклеотид отличается от своего предшественника.

    В природе ВИЧ существует в виде множества квазивидов, являясь при этом одной таксономической единицей. В процессе исследования ВИЧ были обнаружены варианты, которые значительно отличались друг от друга по структуре генома.

    В современной классификации различают два основных типа — ВИЧ-1 и ВИЧ-2.

     Эти вирусы предположительно возникли в результате независимой передачи людям SIV (вируса иммунодефицита обезьян) шимпанзе и мангабеев соответственно.

    И ВИЧ-1, и ВИЧ-2 способны вызывать серьёзный иммунодефицит, однако клиническое течение болезни несколько различается. Известно, что ВИЧ-2 менее патогенен и передается с меньшей вероятностью, чем ВИЧ-1. Вероятно, это связано с тем, что ВИЧ-2-инфекция характеризуется более низким числом вирусных частиц на миллилитр крови. Отмечено, что инфекция ВИЧ-2 обеспечивает носителю небольшую защиту от заражения ВИЧ-1.

    Однако описаны случаи двойной инфекции, причём заражение может происходить в любом порядке. Инфекция ВИЧ-2 реже заканчивается развитием СПИД. Есть сведения о несколько большей частоте развития саркомы Капоши, кандидоза ротовой полости и хронической лихорадки при ВИЧ-1/СПИД. При ВИЧ-2/СПИД чаще развивается энцефалит, хроническая или бактериальная диарея, серьёзные цитомегаловирусные инфекции и холангит.

    ВИЧ-1

    ВИЧ-1 описан в 1983 году и является наиболее распространённым и патогенным типом ВИЧ. ВИЧ-1 классифицируют на главную группу М и несколько побочных групп. Считается, что группы M, N, O, P образовались в результате независимых случаев передачи SIV от обезьяны к человеку, и последующей мутации вируса до ВИЧ.

    • Вирусы группы М являются причиной более 90 % случаев ВИЧ-инфекции. Группу М классифицируют на несколько клад, называемых подтипами, также обозначаемых буквами:
      • Подтип A широко распространён в Западной Африке;
      • Подтип B доминирует в Европе, Северной и Южной Америке, Японии, Тайланде, Австралии;
      • Подтип C преобладает в Южной и Восточной Африке, Индии, Непале, некоторых частях Китая;
      • Подтип D обнаружен только в Восточной и Центральной Африке;
      • Подтип E не был выявлен в нерекомбинантном виде, лишь совместно с подтипом А как CRF01_AE.;
      • Подтип F выявлен в Центральной Африке, Южной Америке и Восточной Европе;
      • Подтип G и рекомбинантная форма CRF02_AG выявлены в Африке и Центральной Европе;
      • Подтип H обнаружен только в Центральной Африке;
      • Подтип I был предложен для описания штамма-продукта множественной рекомбинации CRF04_cpx нескольких подтипов;
      • Подтип J распространён в Северной, Центральной и Западной Африке и Карибском бассейне;
      • Подтип K обнаружен только в Конго и Камеруне.
    • Группа N обозначает штаммы не М и не О, описана в 1998 году и обнаружена только в Камеруне. С 2006 года выявлены лишь 10 заражений вирусами группы N.
    • Группа O (англ. Outlier) обнаружена в Центральной и Западной Африке. Наиболее распространена в Камеруне, где в 1997 году более 2 % пациентов были заражены вирусом группы О. Вирусы этой группы не определялись ранними версиями тест-систем на ВИЧ-1, современные тесты определяют вирусы и группы О, и группы N.
    • Группа P — в 2009 году была определена нуклеотидная последовательность РНК ВИЧ, значительно сходная с вирусом иммунодефицита обезьян, описанным у горилл (SIVgor), но не с SIV, характерным для шимпанзе (SIVcpz). Вирус был выделен из образцов, полученных от женщины камерунского происхождения, проживающей во Франции.

    ВИЧ-2

    ВИЧ-2 идентифицирован в 1986 году, генетически очень близок к T-лимфотропному вирусу SIVsmm мангабеев, и в меньшей степени к вирусу ВИЧ-1. Геномы ВИЧ-1 и ВИЧ-2 имеют гомологию консервативных генов gag и pol около 60 %, и до 45 % генов белков оболочки.

    По состоянию на 2010 год, описано 8 групп ВИЧ-2, лишь группы A и B являются эпидемическими. Вирусы группы А распространены в Западной Африке, Анголе, Мозамбик, Бразилии, Индии и малораспространены в США и Европе. Вирусы группы В распространены в Западной Африке.

    В 1986—88 годы были описаны редкие разновидности ВИЧ (ВИЧ-3 и ВИЧ-4), которые в настоящее время не классифицируют как самостоятельные типы или штаммы. ВИЧ-3 не реагировал с антителами против других известных групп, а также обладал значительными отличиями в структуре генома, современное наименование этой разновидности — ВИЧ-1 группа O.

    Глобальная эпидемия ВИЧ-инфекции главным образом обусловлена распространением ВИЧ-1. В подавляющем большинстве случаев, если не оговорено иначе, под ВИЧ подразумевают ВИЧ-1.

     

    Происхождение

    Филогенетическое дерево вирусов:
    HIV — вирус иммунодефицита человека
    SIV — вирус иммунодефицита обезьян

    Методом молекулярной филогении показано, что вирус иммунодефицита человека образовался в конце девятнадцатого или в начале двадцатого века.

    Оба типа вируса иммунодефицита человека ВИЧ-1 и ВИЧ-2 возникли в Западной и Центральной Африке южнее Сахары и передались от обезьян к людям в результате зоонозиса.

    ВИЧ-1 возник на юге Камеруна в результате эволюции эндемичного вируса иммунодефицита обезьян SIV-cpz, который заражает диких шимпанзе подвида Pan troglodytes troglodytes.

    ВИЧ-1, как полагают, перешёл видовой барьер по крайней мере трижды и породил три группы вирусов: M, N и О.

    ВИЧ-2 возник на территории Западной Африки (от южного Сенегала до запада Берега Слоновой Кости) в результате эволюции вируса иммунодефицита обезьян SIV-smm, который заражает тёмно-коричневых мангабеев (Cercocebus atys) и узконосых обезьян.

    Существует доказательство того, что охотники на диких животных (обезьян) или поставщики мяса в Западной и Центральной Африке подвергаются заражению вирусом иммунодефицита обезьян, причём вероятность заражения коррелирует с частотой взаимодействия с обезьянами и их мясом.

    Однако вирус иммунодефицита обезьян — слабый вирус, и, как правило, подавляется иммунной системой человека в течение недели после заражения. Считается, что необходимо несколько передач вируса от человека к человеку в быстрой последовательности, чтобы вирусу хватило времени мутировать в ВИЧ.

    Хотя передача вируса иммунодефицита обезьян от человека к человеку происходит редко, определённые социальные факторы могут существенно влиять на частоту заражений. Предполагают, что условия для распространения вируса были неблагоприятны в Африке до XX века. Сопоставление периодов ускоренной эволюции ВИЧ с социо-экономическими изменениями позволяет делать предположения о природе факторов, ускоривших распространение ВИО и ВИЧ.

    Генетические исследования показывают, что последний общий предок ВИЧ-1 группы М существовал около 1910 года. Сторонники этой даты связывают распространение ВИЧ с развитием колониализма в Африке и ростом больших городов. Эти факторы привели к таким социальным изменениям в обществе, как увеличение частоты беспорядочных половых связей, распространение проституции и заболеваний, передающихся половым путём (ЗППП).

    ЗППП, такие как сифилис, могут сопровождаться генитальными язвами. Исследования показывают, что вероятность передачи ВИЧ во время вагинального полового акта, достаточно низкая при обычных условиях, может быть увеличена в десятки, если не в сотни раз, если один из партнёров страдает от генитальных язв.

    О степени распространённости ЗППП в колониальных городах в начале 1900-х можно судить по следующим цифрам: в 1928 году по меньшей мере 45 % жительниц восточного Леопольдвиля (ныне —Киншаса, ранний центр распространия ВИЧ группы М) были проститутками, а в 1933 году около 15 % всех жителей этого же города были заражены одной из форм сифилиса. Ретроспективный анализ показал, что начало эпидемии ВИЧ-инфекции в Киншасе совпало с пиком эпидемии генитальных язв в середине 1930-х годов.

    Альтернативная точка зрения гласит, что основным фактором, способствовавшим адаптации ВИЧ к людям и его распространению, была небезопасная медицинская практика в Африке в годы после Второй мировой войны, такая как использование нестерильных многоразовых шприцов при массовых вакцинациях, инъекциях антибиотиков и противомалярийных средств.

    В результате ретроанализа образцов крови взятых после Второй мировой войны зафиксирован самый ранний документальный случай наличия ВИЧ в организме человека, кровь у которого взяли в 1959 году. Вирус, возможно, присутствовал в Соединённых Штатах уже в 1966 году, но подавляющее большинство случаев заражения ВИЧ, идентифицированных за пределами тропической Африки, можно проследить до одного неустановленного человека, который заразился ВИЧ на Гаити, а затем перенес инфекцию в США около 1969 года.

     

    Устойчивость к ВИЧ

    Описаны случаи устойчивости людей к ВИЧ. Проникновение вируса в клетку иммунной системы связано с его взаимодействием с поверхностным рецептором, белком CCR5, делеция (утеря участка гена) CCR5-дельта32 приводит к невосприимчивости её носителя к ВИЧ.

     Предполагается, что эта мутация возникла примерно две с половиной тысячи лет назад и со временем распространилась в Европе.

    Сейчас к ВИЧ фактически устойчив в среднем 1 % жителей Европы, 10—15 % европейцев имеют частичную сопротивляемость к ВИЧ.

    Учёные Ливерпульского университета объясняют распространение мутации гена CCR5 тем, что она усиливает сопротивляемость к бубонной чуме. Эпидемия «чёрной смерти» 1347 года (а в Скандинавии ещё и 1711 года) способствовала увеличению частоты этого генотипа в Европе. Мутация в гене CCR2 также уменьшает шанс проникновения ВИЧ в клетку и приводит к задержке развития СПИДа.

    Существует небольшой процент ВИЧ-положительных людей (около 10 %), у которых СПИД не развивается в течение долгого времени. Их называют нонпрогрессорами.

    Обнаружено, что одним из главных элементов антивирусной защиты человека и других приматов является белок TRIM5a, способный распознавать капсид вирусных частиц и препятствовать размножению вируса в клетке.

    TRIM5a человека и шимпанзе несколько отличаются друг от друга и эффективны против разных вирусов: этот белок защищает шимпанзе от ВИЧ и родственных ему вирусов, а человека — от вируса PtERV1. Обезьяны Нового Света, за исключением мирикины, которая имеет химерный ген TRIM5-CypA, устойчивостью к ВИЧ не обладают.

    Другой важный элемент антивирусной защиты — интерферон-индуцируемый трансмембранный белок CD317/BST-2 (англ. bone marrow stromal antigen 2) CD317 — трансмембранный белок 2го типа с необычной топологией — трансмембранный домен рядом с N-концом и гликозилфосфатидилинозитол (GPI) на С-конце; между ними расположен внеклеточный домен.

    Показано, что CD317 непосредственно взаимодействует со зрелыми дочерними вирионами, «привязывая» их к поверхности клетки. Для объяснения механизма такого «привязывания» предложено четыре альтернативных модели, согласно которым две молекулы CD317 формируют параллельный гомодимер; один или два гомодимера связываются одновременно с одним вирионом и клеточной мембраной. При этом с мембраной вириона взаимодействуют либо оба мембранных «якоря» (трансмембранный домен и GPI) одной из молекул CD317, либо один из них.

    Спектр активности CD317 включает, по крайней мере, четыре семейства вирусов: ретровирусы, филовирусы, аренавирусы и герпесвирусы. Активность данного клеточного фактора ингибируется белками Vpu ВИЧ-1, Env ВИЧ-2 и SIV, Nef SIV, гликопротеином оболочки вируса Эбола и белком К5 герпесвируса саркомы Капоши.

    Обнаружен кофактор белка CD317 — клеточный белок ВСА2 (Breast cancer-associated gene 2; Rabring7, ZNF364, RNF115) — Е3 убиквитин-лигаза класса RING. BCA2 усиливает интернализацию вирионов ВИЧ-1, «привязанных» белком CD317 к клеточной поверхности, в CD63+ внутриклеточные везикулы с их последующим разрушением в лизосомах.

    Ретроциклин — это кольцевой 18-звенные пептид, обладающий антимикробной активностью. У человека этот пептид закодирован псевдогеном тета-дефензина и его экспрессия невозможна из-за наличия стоп-кодона в сигнальной последовательности. Пептид, соответствующий ретроциклину, синтезирован искусственно и обладает интересными биологическими свойствами — ингибирует репликацию штаммов R5 и X4 ВИЧ-1, специфически блокируя попадание вирусных частиц в клетку. Ретроциклин может иметь потенциал в качестве ингибитора слияния.

     

    Лечение

    Из 35 миллионов человек, живущих с ВИЧ-инфекцией, часть остаётся в живых благодаря антиретровирусной терапии.

    В случае отсутствия антиретровирусной терапии ВИЧ-инфекции, смерть наступает в среднем через 9—11 лет после заражения. Антиретровирусные препараты мешают ВИЧ размножаться в клетках иммунной системы человека, блокируя внедрение вирионов в клетки и нарушая на разных этапах процесс сборки новых вирионов.

    Своевременно начатое лечение антиретровирусными препаратами в сотни раз снижает риск развития СПИД и последующей смерти. Антиретровирусные препараты у части пациентов вызывают побочные эффекты, в некоторых случаях даже требующие сменить схему лечения (набор принимаемых лекарств).

    Терапию назначают при снижении иммунитета и/или высокой вирусной нагрузке. В случае, если число CD4+ лимфоцитов велико и вирусная нагрузка низкая, терапию не назначают.

    После назначения терапии лекарства нужно принимать ежедневно в одно и то же время и пожизненно, что создает неудобства для пациентов. Также следует учитывать высокую стоимость месячного курса лекарств. В 2014 необходимые лекарства получали менее половины из 9,5 млн человек, нуждающихся в противовирусной терапии.

    По данным рандомизированных контролируемых исследований, все беременные женщины с острой фазой ВИЧ-инфекции, должны начинать незамедлительную ВААРТ для предотвращения передачи ВИЧ плоду.

    Согласно рекомендациям ВОЗ, ВААРТ следует незамедлительно начинать всем ВИЧ-инфицированным детям до полутора лет. Начало терапии у детей, получивших ВИЧ от матери, в течение 3 месяцев после родов, снижает смертность на 75%. В отсутствие лечения, треть ВИЧ-инфицированных детей умирает в течение первого года жизни и 50% в течение второго года. В случае, когда диагостика ВИЧ невозможна, лечение следует начинать в возрасте 9 месяцев, либо ранее, в случае появления симптомов.

    Хотелось бы обратить внимание на то, что до сегодняшнего дня не найдено  методоа полного излечения от ВИЧ или СПИДа, так что будьте бдительны. Как избежать заражения смотрите в следующей статье.


    РАССКАЗАТЬ ДРУЗЬЯМ 

    строение вируса, взаимодействия с клеткой, патогенез инфекции

    Систематика вируса иммунодефицита человека

    Царство Вирусы.
    Семейство
    Retroviridae.
    Подсемейство
    Lentivirus.

    В настоящее время выделено 2 типа вируса иммунодефицита человека (ВИЧ):
    ВИЧ-1 — это основной возбудитель ВИЧ-инфекции; основные места распространения — Северная и Южная Америка, Европа и Азия.
    ВИЧ-2 — это менее вирулентный аналог ВИЧ-1, редко вызывает типичные проявления синдрома приобретенного иммунодефицита и не так широко распространен. Впервые выделен Монтанье из крови выходцев из Гвинеи с подтвержденным диагнозом синдрома приобретенного иммунодефицита. В эволюционном плане ВИЧ-2, безусловно, родственен ВИЧ-1. Место распространения — преимущественно Западная Африка.

    Кроме того, был обнаружен вирус иммунодефицита обезьян (ВИО). ВИЧ-2 по серологическим (иммунологическим) свойствам занимает промежуточное положение между ВИЧ-1 и ВИО. Возможно, что они произошли от общего предка, а затем эволюционировали самостоятельно.

    История открытия вируса иммунодефицита человека

    Выявлен вирус синдрома приобретенного иммунодефицита был следующим образом.
    5 июня 1981 года в ряде крупных городов США была зарегистрирована вспышка инфекционного заболевания, вызываемого Pneumocystis carinii — грибком, который при нормальном состоянии иммунитета не вызывает заболевания.
    В ходе проверки выяснилось, что заболевание распространяется среди лиц, которые имели интимные контакты с инфицированным человеком. В основе ранее неизвестного заболевания лежало резкое ослабление иммунитета. Неизвестную ранее форму подавления работы иммунной системы стали обозначать как синдром приобретенного иммунодефицита.
    Ретроспективный анализ сывороток, хранящихся в Национальном Центре контроля за инфекционными заболеваниями, показал, что первые случаи синдрома приобретенного иммунодефицита у человека относятся к 50-м годам нашего столетия, и, что заболевание возникло в Африке, а затем распространилось на территории Европы и США.

    По данным Всемирной организации здравоохранения на конец 2000 года со времени открытия вируса иммунодефицита человека от СПИДа умерло почти 22 млн. человек, число инфицированных перевалило за 36 млн. Сейчас можно говорить о пандемии ВИЧ-инфекции.

    Строение вируса иммунодефицита человека

    Вирус иммунодефицита человека относится к сложным вирусам, то есть имеет суперкапсид сферической формы, образованный двойным липидным слоем с гликопротеиновыми «шипами». «Шипы» образованы гликопротеином gp 160 (gp — glycoprotein; 160 — молекулярная масса белка в килодальтонах), состоящим из 2 субъединиц.

    gp 120 — высокоиммуногенный белок, содержащий консервативные и гипервариабельные участки, а также область, связывающую молекулу CD4 Т-лимфоцитов (рецептор Т-хелперов). Белок gp 120 расположен на поверхности вируса.

    gp 41 — пронизывает липидный бислой насквозь и нековалентно связан с gp 120. Он обусловливает слияние вир

    Что это такое и чем они занимаются?

    Вирусы — это микроскопические организмы, которые существуют почти повсюду на Земле. Они могут заражать животных, растения, грибки и даже бактерии.

    Иногда вирус может вызвать настолько смертельную болезнь, что приводит к летальному исходу. Другие вирусные инфекции не вызывают заметной реакции.

    Вирус может также оказывать одно действие на один тип организмов, но другое воздействие на другой. Это объясняет, как вирус, поражающий кошку, может не повлиять на собаку.

    Вирусы различаются по сложности.Они состоят из генетического материала, РНК или ДНК, окруженного белковой, липидной (жировой) оболочкой или гликопротеином. Вирусы не могут размножаться без хозяина, поэтому они классифицируются как паразитические.

    Они считаются самым многочисленным биологическим существом на планете.

    Краткая информация о вирусах

    • Вирусы — это живые организмы, которые не могут размножаться без клетки-хозяина.
    • Они считаются самым многочисленным биологическим существом на планете.
    • Болезни, вызываемые вирусами, включают бешенство, герпес и Эбола.
    • От вируса нет лекарства, но вакцинация может предотвратить его распространение.
    Поделиться на Pinterest Действие вирусов может варьироваться от опасного для жизни до практически бессимптомного.

    Практически каждая экосистема на Земле содержит вирусы.

    До попадания в клетку вирусы существуют в форме, известной как вирионы.

    На этом этапе они составляют примерно одну сотую размера бактерии и состоят из двух или трех отдельных частей:

    • генетический материал, ДНК или РНК
    • белковая оболочка или капсид, который защищает генетическую информацию
    • липидная оболочка иногда присутствует вокруг белковой оболочки, когда вирус находится вне клетки.

    Вирусы не содержат рибосомы, поэтому они не могут производить белки.Это делает их полностью зависимыми от своего хозяина. Это единственный тип микроорганизмов, который не может воспроизводиться без клетки-хозяина.

    После контакта с клеткой-хозяином вирус вставляет в нее генетический материал и берет на себя функции этого хозяина.

    После заражения клетки вирус продолжает воспроизводиться, но он производит больше вирусного белка и генетического материала вместо обычных клеточных продуктов.

    Именно благодаря этому процессу вирусы классифицируются как паразиты.

    Вирусы имеют разные формы и размеры, и их можно классифицировать по форме.

    Это могут быть:

    • Спиральная: Вирус табачной мозаики имеет форму спирали.
    • Икосаэдрические, почти сферические вирусы: большинство вирусов животных такие.
    • Конверт: Некоторые вирусы покрывают себя модифицированным участком клеточной мембраны, создавая защитную липидную оболочку. К ним относятся вирус гриппа и ВИЧ.

    Возможны другие формы, включая нестандартные формы, сочетающие как спиральные, так и икосаэдрические формы.

    Вирусы не оставляют ископаемых останков, поэтому их сложно отследить во времени. Молекулярные методы используются для сравнения ДНК и РНК вирусов и выяснения их происхождения.

    Три конкурирующие теории пытаются объяснить происхождение вирусов.

    • Регрессивная или редукционная гипотеза: вирусы возникли как независимые организмы, которые стали паразитами. Со временем они потеряли гены, которые не помогали им паразитировать, и они стали полностью зависеть от клеток, в которых обитают.
    • Прогрессивная гипотеза или гипотеза бегства: вирусы произошли из участков ДНК или РНК, которые «ускользнули» от генов более крупных организмов. Таким образом они приобрели способность становиться независимыми и перемещаться между клетками.
    • Гипотеза о первом вирусе: Вирусы произошли из сложных молекул нуклеиновой кислоты и белков до или одновременно с появлением первых клеток на Земле, миллиарды лет назад

    Вирус существует только для того, чтобы воспроизводиться. При размножении его потомство распространяется на новые клетки и новых хозяев.

    Состав вируса влияет на его способность распространяться.

    Вирусы могут передаваться от человека к человеку и от матери к ребенку во время беременности или родов.

    Они могут передаваться через:

    • прикосновение
    • обмен слюной, кашель или чихание
    • половой контакт
    • зараженная пища или вода
    • насекомые, которые переносят их от одного человека к другому

    Некоторые вирусы могут жить на объект в течение некоторого времени, поэтому, если человек коснется предмета с вирусом на руках, следующий человек может подхватить этот вирус, коснувшись того же объекта.Объект известен как фомит.

    По мере того, как вирус размножается в организме, он начинает влиять на хозяина. По прошествии периода, известного как инкубационный период, могут начать проявляться симптомы.

    Что будет, если вирусы изменятся?

    Когда вирус распространяется, он может захватить часть ДНК своего хозяина и передать ее другой клетке или организму.

    Если вирус попадает в ДНК хозяина, он может повлиять на более широкий геном, перемещаясь по хромосоме или на новую хромосому.

    Это может иметь долгосрочные последствия для человека.У людей это может объяснить развитие гемофилии и мышечной дистрофии.

    Это взаимодействие с ДНК хозяина также может вызывать изменения вирусов.

    Некоторые вирусы поражают только один тип существ, например птиц. Если вирус, который обычно поражает птиц, случайно попадает в человека, и если он улавливает часть человеческой ДНК, это может произвести новый тип вируса, который с большей вероятностью может поразить людей в будущем.

    Вот почему ученые обеспокоены редкими вирусами, которые передаются от животных к людям.

    Вирусы вызывают множество болезней человека.

    К ним относятся:

    Некоторые вирусы, такие как вирус папилломы человека (ВПЧ), могут вызывать рак.

    Что такое дружественные вирусы?

    Так же, как существуют дружественные бактерии, которые существуют в нашем кишечнике и помогают нам переваривать пищу, люди также могут нести дружественные вирусы, которые помогают защитить от опасных бактерий, включая кишечную палочку (E. coli) .

    Поделиться на PinterestТело защищается с помощью Т-клеток, которые атакуют вирус.

    Когда иммунная система организма обнаруживает вирус, он начинает отвечать, чтобы клетки могли пережить атаку.

    Процесс, называемый интерференцией РНК, разрушает вирусный генетический материал.

    Иммунная система вырабатывает специальные антитела, которые могут связываться с вирусами, что делает их неинфекционными. Организм отправляет Т-клетки для уничтожения вируса.

    Большинство вирусных инфекций вызывают защитную реакцию иммунной системы, но у вирусов, таких как ВИЧ и нейротропные вирусы, есть способы уклоняться от защиты иммунной системы.

    Нейротропные вирусы поражают нервные клетки. Они несут ответственность за такие болезни, как полиомиелит, бешенство, свинка и корь.

    Они могут повлиять на структуру центральной нервной системы (ЦНС) с отсроченными и прогрессирующими эффектами, которые могут быть серьезными.

    Лечение и лекарства

    Бактериальные инфекции можно лечить с помощью антибиотиков, но вирусные инфекции требуют либо вакцинации, чтобы предотвратить их в первую очередь, либо противовирусных препаратов для их лечения.

    Иногда единственно возможное лечение — облегчение симптомов.

    Противовирусные препараты были разработаны в основном в ответ на пандемию СПИДа. Эти препараты не уничтожают возбудителя, но тормозят их развитие и замедляют прогрессирование болезни.

    Противовирусные препараты также доступны для лечения инфекций, вызванных вирусом простого герпеса, гепатита В, гепатита С, гриппа, опоясывающего лишая и ветряной оспы.

    Вакцины

    Вакцины, как правило, являются наиболее дешевым и эффективным способом предотвращения вирусов. Некоторые вакцины помогают избавиться от болезней, таких как оспа.

    Вакцинация от вирусов состоит из:

    • ослабленной формы вируса
    • вирусных белков, называемых антигенами, которые стимулируют организм вырабатывать антитела, которые будут бороться с будущими инфекциями тем же вирусом
    • живые ослабленные вирусы, такие как иммунизация против полиомиелита

    Живые аттенуированные вакцины несут в себе риск вызвать исходное заболевание у людей со слабой иммунной системой.

    В настоящее время существуют вакцины от полиомиелита, кори, эпидемического паротита и краснухи, среди прочего.Широкое использование этих вакцин резко снизило их распространенность.

    Две дозы противокоревой вакцины, например, обеспечивают 97-процентную защиту от этого заболевания.

    Коревая вакцина позволила снизить заболеваемость корью на 99 процентов в Соединенных Штатах (США). Если есть вспышка, она обычно поражает людей, которые не прошли вакцинацию.

    Некоторые люди предпочитают не вакцинировать своих детей, и, поскольку большинство людей вокруг них вакцинируются, риск заражения корью невелик.

    Однако, если вакцину получают менее 92–95 процентов людей, община может потерять «коллективный иммунитет» и может произойти вспышка. Резко возрастает риск заболевания.

    По словам CDC:

    «Антиваксеры помогают вдохнуть новую жизнь в старые болезни».

    Это также может повлиять на уязвимых людей, которые не могут получить вакцину по какой-либо причине, например, с ослабленной иммунной системой.

    Вирусные инфекции обычно проходят без лечения, но лекарства могут облегчить такие симптомы, как боль, жар и кашель.

    .

    СПИД (вирус иммунодефицита человека, ВИЧ) — стадии и прогноз

    lecturio_logo lecturio_logo

    Патология

    ПРОДОЛЖИТЬ ОБУЧЕНИЕ НАЧИНАЙ СЕЙЧАС ПРОДОЛЖИТЬ ОБУЧЕНИЕ НАЧИНАЙ СЕЙЧАС search_icon КАТЕГОРИИ mobile_menu_item
    • Медицинская онлайн-библиотека Lecturio
    • Учебная программа
    • Pre-Med
      • Биология
      • Химия
      • Физика
      • Статистика
    • Доклиническая учебная программа
      • Анатомия
      • Бихевиоризм
      • Биохимия
      • Биомедицинские науки
      • Эмбриология
      • Эпидемиология и биостатистика
      • Гистология
      • Иммунология
      • Микробиология
      • Патология
      • Фармакология
      • Физиология
    • Клиническая программа
      • Анестезиология
      • Кардиология
      • Дерматология
      • Скорая помощь
      • Эндокринология
      • Семейная медицина
      • Гастроэнтерология
      • Гинекология
      • Гематология
      • Гепатология
      • Инфекционные болезни
      • Медицинская генетика
      • Неврология
      • Офтальмология
      • Отоларингология (ЛОР)
      • Онкология
      • Ортопедия
      • Психиатрия
    .

    Что такое вирусы? | Живая наука

    Вирусы — микроскопические паразиты, обычно намного меньше бактерий. Им не хватает способности развиваться и воспроизводиться вне тела хозяина.

    В основном вирусы имеют репутацию причин заражения. Такую репутацию, несомненно, укрепили широко распространенные случаи болезней и смертей. Скорее всего, на ум приходят вспышка Эболы в Западной Африке в 2014 году и пандемия h2N1 / свиного гриппа в 2009 году (широко распространенная глобальная вспышка).Хотя такие вирусы, безусловно, являются коварными противниками для ученых и медицинских работников, другие подобные вирусы сыграли важную роль в качестве исследовательских инструментов; углубление понимания основных клеточных процессов, таких как механика синтеза белка и самих вирусов.

    Discovery

    Насколько меньше большинство вирусов по сравнению с бактериями? Немного. При диаметре 220 нанометров вирус кори примерно в 8 раз меньше, чем бактерий E.coli .При длине волны 45 нм вирус гепатита примерно в 40 раз меньше, чем E.coli . Чтобы понять, насколько это мало, Дэвид Р. Весснер, профессор биологии в колледже Дэвидсона, приводит аналогию в статье 2010 года, опубликованной в журнале Nature Education: вирус полиомиелита диаметром 30 нм примерно в 10 000 раз меньше, чем вирус полиомиелита. крупица соли. Такие различия в размерах между вирусами и бактериями дали решающий первый ключ к существованию первых.

    К концу XIX века представление о том, что микроорганизмы, особенно бактерии, могут вызывать болезни, было хорошо обосновано.Тем не менее, исследователи, изучающие вызывающую беспокойство болезнь табака — болезнь табачной мозаики — были несколько озадачены ее причиной.

    В исследовательской статье 1886 года под названием «Относительно мозаичной болезни табака» Адольф Майер, немецкий химик и исследователь сельского хозяйства, опубликовал результаты своих обширных экспериментов. В частности, Майер обнаружил, что, когда он измельчал инфицированные листья и вводил ядовитый сок в жилки здоровых листьев табака, это приводило к появлению желтоватых пятен и обесцвечиванию, характерных для болезни.Майер правильно предположил, что все, что вызывает болезнь табачной мозаики, было в соке листьев. Однако более конкретные результаты ускользнули от него. Майер был уверен, что все, что вызывает болезнь, имеет бактериальное происхождение, но он не смог выделить возбудителя болезни или идентифицировать его под микроскопом. Он также не мог воссоздать болезнь, вводя в здоровые растения ряд известных бактерий.

    В 1892 году русский студент по имени Дмитрий Ивановский, по сути, повторил эксперименты Майера по приготовлению сока, но с небольшим изменением.Согласно статье 1972 года, опубликованной в журнале Bacteriological Reviews, Ивановский пропускал сок из инфицированных листьев через фильтр Чемберленда — фильтр, достаточно тонкий, чтобы улавливать бактерии и другие известные микроорганизмы. Несмотря на просеивание, жидкий фильтрат оставался заразным, предлагая новую часть головоломки; все, что вызывало болезнь, было достаточно маленьким, чтобы пройти через фильтр. Однако Ивановский также пришел к выводу, что причиной табачной мозаики были бактерии, предполагая, что фильтрат «содержал либо бактерии, либо растворимый токсин».«Только в 1898 году было признано наличие вирусов. Голландский ученый Мартинус Бейеринк, подтверждая результаты Ивановского, предположил, что причиной болезни табачной мозаики были не бактерии, а «живой жидкий вирус», применив к нему устаревший термин «фильтруемый вирус».

    Последующие эксперименты Ивановского, Бейеринка и других указали только на существование вирусов. Пройдет еще несколько десятилетий, прежде чем кто-нибудь действительно увидит вирус. Согласно статье 2009 года, опубликованной в журнале Clinical Microbiology Reviews, после разработки электронного микроскопа в 1931 году немецкими учеными Эрнстом Руска и Максом Кноллем первый вирус можно было визуализировать с помощью новой технологии высокого разрешения.Эти первые изображения, сделанные Руской и его коллегами в 1939 году, были вирусом табачной мозаики. Таким образом, открытие вирусов замкнулось.

    На этом цветном цифровом изображении вирус гриппа h2N1 показан под просвечивающим электронным микроскопом. В 2009 году этот вирус (тогда он назывался свиным гриппом) вызвал пандемию и, как считается, убил 200 000 человек во всем мире. (Изображение предоставлено Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID))

    Структура

    Вирусы колеблются на границах того, что считается жизнью.С одной стороны, они содержат ключевые элементы, из которых состоят все живые организмы: нуклеиновые кислоты, ДНК или РНК (у любого вируса может быть только то или иное). С другой стороны, вирусы не обладают способностью самостоятельно считывать информацию, содержащуюся в этих нуклеиновых кислотах, и действовать в соответствии с ней.

    «Минимальный вирус — это паразит, которому требуется репликация (создание большего количества копий самого себя) в клетке-хозяине», — сказал Джаклин Дадли, профессор молекулярной биологии Техасского университета в Остине.«Вирус не может воспроизводиться вне организма-хозяина, потому что ему не хватает сложного механизма, которым обладает [хозяйская] клетка». Клеточный аппарат хозяина позволяет вирусам производить РНК из своей ДНК (процесс, называемый транскрипцией) и строить белки на основе инструкций, закодированных в их РНК (процесс, называемый трансляцией).

    Когда вирус полностью собран и может заразиться, он известен как вирион. По мнению авторов «Медицинской микробиологии 4-е изд.» (Медицинский филиал Техасского университета в Галвестоне, 1996 г.), структура простого вириона состоит из внутреннего ядра нуклеиновой кислоты, окруженного внешней оболочкой из белков, известной как капсид.Капсиды защищают вирусные нуклеиновые кислоты от пережевывания и разрушения специальными ферментами клетки-хозяина, называемыми нуклеазами. У некоторых вирусов есть второй защитный слой, известный как оболочка. Этот слой обычно происходит из клеточной мембраны хозяина; маленькие украденные биты, которые модифицируются и перепрофилируются для использования вирусом.

    ДНК или РНК, обнаруженные в ядре вируса, могут быть одноцепочечными или двухцепочечными. Он составляет геном или совокупность генетической информации вируса.Вирусные геномы, как правило, имеют небольшой размер и кодируют только основные белки, такие как белки капсида, ферменты и белки, необходимые для репликации в клетке-хозяине.

    Функция

    Основная роль вируса или вириона заключается в «доставке его генома ДНК или РНК в клетку-хозяин, чтобы геном мог быть экспрессирован (транскрибирован и транслирован) клеткой-хозяином», согласно «Медицинской микробиологии». »

    Во-первых, вирусам необходимо проникнуть внутрь тела хозяина. Дыхательные пути и открытые раны могут действовать как ворота для вирусов.Иногда насекомые обеспечивают способ проникновения. Некоторые вирусы проникают в слюну насекомого и проникают в организм хозяина после укусов насекомых. Согласно авторам «Молекулярной биологии клетки, 4-е изд.» (Garland Science, 2002) такие вирусы могут реплицироваться как внутри клеток насекомых, так и в клетках-хозяевах, обеспечивая плавный переход от одного к другому. Примеры включают вирусы, вызывающие желтую лихорадку и лихорадку денге.

    Вирусы затем прикрепляются к поверхности клетки-хозяина.Они делают это, распознавая рецепторы клеточной поверхности и связываясь с ними, как две взаимосвязанные части головоломки. Многие разные вирусы могут связываться с одним и тем же рецептором, и один вирус может связываться с разными рецепторами на поверхности клетки. Хотя вирусы используют их в своих интересах, рецепторы на поверхности клетки на самом деле предназначены для обслуживания клетки.

    После того, как вирус связывается с поверхностью клетки-хозяина, он может начать перемещаться через внешнее покрытие или мембрану клетки-хозяина. Есть много разных способов входа.ВИЧ, вирус с оболочкой, сливается с мембраной и проталкивается через нее. Другой вирус в оболочке, вирус гриппа, поглощается клеткой. Некоторые вирусы без оболочки, такие как вирус полиомиелита, создают пористый канал входа и проникают сквозь мембрану.

    Попав внутрь, вирусы высвобождают свои геномы, а также разрушают или захватывают различные части клеточного аппарата. Вирусные геномы заставляют клетки-хозяева в конечном итоге производить вирусные белки (часто останавливая синтез любой РНК и белков, которые может использовать клетка-хозяин).В конечном итоге вирусы складываются в свою пользу как внутри клетки-хозяина, так и внутри самого хозяина, создавая условия, которые позволяют им распространяться. Например, при простуде при одном чихании выделяется 20000 капель, содержащих частицы риновируса или коронавируса, согласно «Молекулярной биологии клетки». Прикосновение к этим каплям или вдыхание — это все, что нужно, чтобы простуда распространилась.

    Изображение вируса Эбола под микроскопом. (Изображение предоставлено: CDC / Cynthia Goldsmith / Public Health Image Library)

    Новые открытия

    Понимание взаимосвязей между вирусами началось с выявления сходства по размеру и форме, содержали ли вирусы ДНК или РНК и в какой форме.Благодаря более совершенным методам секвенирования и сравнения вирусных геномов и постоянному притоку новых научных данных наши знания о вирусах и их истории постоянно уточняются.

    До 1992 года представление о том, что вирусы намного меньше бактерий с крошечным геномом, считалось само собой разумеющимся. По словам Весснера, в том году ученые обнаружили структуру, похожую на бактерии, внутри некоторых амеб в градирне. Оказывается, они обнаружили не бактериальный вид, а очень большой вирус, который они назвали мимивирусом.Размер вируса составляет около 750 нм, и он также может иметь те же свойства окрашивания, что и грамположительные бактерии. За этим последовало открытие других крупных вирусов, таких как Mamavirus и Megavirus.

    «Неизвестно, как развивались эти большие вирусы», — сказал Дадли, назвав их «слонами» вирусного мира. «Это могут быть вырожденные клетки, которые стали паразитами других клеток (мимивирусы заражают амебу), или это могут быть более типичные вирусы, которые продолжают приобретать дополнительные гены хозяина», — добавила она.Мимивирусам требуется клеточный аппарат хозяина для производства белков, как и другим более мелким вирусам. Однако их геном по-прежнему содержит много остатков генов, связанных с процессом трансляции. Возможно, что когда-то мимивирусы были независимыми клетками. Или они могли просто приобрести и накопить какие-то гены хозяина, — писал Весснер.

    Такие открытия поднимают новые вопросы и открывают новые возможности для исследований. В будущем эти исследования могут дать ответы на фундаментальные вопросы о происхождении вирусов, о том, как они достигли своего нынешнего паразитарного состояния и следует ли включать вирусы в древо жизни.

    Дополнительные ресурсы

    ,

    Молекулярные выражения Клеточная биология: структура вируса


    Структура вируса

    Вирусы — это не растения, животные или бактерии, но они являются основными паразитами живых царств. Хотя вирусы могут казаться живыми организмами из-за их огромных репродуктивных способностей, они не являются живыми организмами в строгом смысле этого слова.

    Без клетки-хозяина вирусы не могут выполнять свои функции по поддержанию жизни или воспроизводиться.Они не могут синтезировать белки, потому что у них нет рибосом, и они должны использовать рибосомы своих клеток-хозяев для трансляции вирусной информационной РНК в вирусные белки. Вирусы не могут генерировать или накапливать энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ), но должны получать свою энергию и все другие метаболические функции от клетки-хозяина. Они также паразитируют в клетке в отношении основных строительных материалов, таких как аминокислоты, нуклеотиды и липиды (жиры). Хотя предполагалось, что вирусы являются одной из форм протолиза, их неспособность выжить без живых организмов делает маловероятным то, что они предшествовали клеточной жизни во время ранней эволюции Земли.Некоторые ученые предполагают, что вирусы возникли как мошеннические сегменты генетического кода, приспособившиеся к паразитическому существованию.

    Все вирусы содержат нуклеиновую кислоту, либо ДНК, либо РНК (но не обе вместе), и белковую оболочку, которая покрывает нуклеиновую кислоту. Некоторые вирусы также заключены в оболочку из молекул жира и белка. В своей инфекционной форме вне клетки вирусная частица называется вирионом. Каждый вирион содержит по крайней мере один уникальный белок, синтезируемый конкретными генами его нуклеиновой кислоты.Вироиды (что означает «вирусоподобные») — это болезнетворные организмы, которые содержат только нуклеиновую кислоту и не имеют структурных белков. Другие вирусоподобные частицы, называемые прионами, состоят в основном из белка, тесно интегрированного с небольшой молекулой нуклеиновой кислоты.

    Вирусы обычно классифицируются по организмам, которые они заражают, животным, растениям или бактериям. Поскольку вирусы не могут проникать через стенки клеток растений, практически все вирусы растений передаются насекомыми или другими организмами, которые питаются растениями.Некоторые бактериальные вирусы, такие как бактериофаг Т4, развили сложный процесс инфицирования. У вируса есть «хвост», который он прикрепляет к поверхности бактерии с помощью белковых «булавок». Хвост сокращается, и хвостовая пробка проникает через клеточную стенку и нижележащую мембрану, вводя вирусные нуклеиновые кислоты в клетку. Вирусы далее классифицируются по семействам и родам на основе трех структурных соображений: 1) типа и размера их нуклеиновой кислоты, 2) размера и формы капсида и 3) наличия у них липидной оболочки, окружающей нуклеокапсид (капсид заключенная нуклеиновая кислота).

    Среди вирусов встречаются преимущественно два вида форм: стержни или нити и сферы. Форма стержня обусловлена ​​линейным набором нуклеиновой кислоты и белковых субъединиц, составляющих капсид. Форма сферы на самом деле представляет собой 20-сторонний многоугольник (икосаэдр).

    Природа вирусов не была понята до двадцатого века, но их эффекты наблюдались веками. Британский врач Эдвард Дженнер даже открыл принцип прививки в конце восемнадцатого века, после того как он заметил, что люди, заболевшие легкой формой коровьей оспы, обычно неуязвимы к более смертоносной болезни.К концу девятнадцатого века ученые знали, что какой-то агент вызывает заболевание табачных растений, но не может расти на искусственной среде (например, бактерии) и слишком мал, чтобы его можно было увидеть в световой микроскоп. Достижения в области культуры живых клеток и микроскопии в двадцатом веке в конечном итоге позволили ученым идентифицировать вирусы. Достижения в области генетики значительно улучшили процесс идентификации.

    • Капсид — Капсид — это белковая оболочка, в которой заключена нуклеиновая кислота; с заключенной в него нуклеиновой кислотой он называется нуклеокапсидом.Эта оболочка состоит из белка, организованного в субъединицы, известные как капсомеры. Они тесно связаны с нуклеиновой кислотой и отражают ее конфигурацию, будь то спираль в форме стержня или сфера в форме многоугольника. Капсид выполняет три функции: 1) он защищает нуклеиновую кислоту от переваривания ферментами, 2) содержит специальные участки на своей поверхности, которые позволяют вириону прикрепляться к клетке-хозяину, и 3) обеспечивает белки, которые позволяют вириону проникать в хозяина. клеточная мембрана и, в некоторых случаях, для введения инфекционной нуклеиновой кислоты в цитоплазму клетки.В правильных условиях вирусная РНК в жидкой суспензии белковых молекул будет самостоятельно собирать капсид, чтобы стать функциональным и инфекционным вирусом.

    • Конверт — Многие типы вирусов имеют гликопротеиновую оболочку, окружающую нуклеокапсид. Оболочка состоит из двух липидных слоев, перемежающихся с молекулами белка (липопротеиновый бислой), и может содержать материал мембраны клетки-хозяина, а также материал вирусного происхождения. Вирус получает липидные молекулы из клеточной мембраны во время процесса почкования вируса.Однако вирус заменяет белки клеточной мембраны своими собственными белками, создавая гибридную структуру липидов клеточного происхождения и белков вируса. У многих вирусов также появляются шипы из гликопротеина на своей оболочке, которые помогают им прикрепляться к определенным поверхностям клеток.

    • Нуклеиновая кислота — Как и в клетках, нуклеиновая кислота каждого вируса кодирует генетическую информацию для синтеза всех белков. В то время как в прокариотических и эукариотических клетках за это отвечает двухцепочечная ДНК, только несколько групп вирусов используют ДНК.Большинство вирусов сохраняют всю свою генетическую информацию с помощью одноцепочечной РНК. Есть два типа вирусов на основе РНК. В большинстве случаев геномную РНК называют плюсовой цепью, потому что она действует как информационная РНК для прямого синтеза (трансляции) вирусного белка. Однако некоторые из них имеют отрицательные цепи РНК. В этих случаях в вирионе присутствует фермент, называемый РНК-зависимой РНК-полимеразой (транскриптазой), который должен сначала катализировать производство комплементарной информационной РНК из геномной РНК вириона, прежде чем может произойти синтез вирусного белка.

    Вирус гриппа — После обычной простуды грипп или «грипп», пожалуй, самая распространенная респираторная инфекция в мире. Только в Соединенных Штатах ежегодно гриппом заражается от 25 до 50 миллионов человек. Симптомы гриппа похожи на симптомы простуды, но имеют тенденцию быть более серьезными. Лихорадка, головная боль, усталость, мышечная слабость и боль, боль в горле, сухой кашель, насморк или заложенность носа являются обычными явлениями и могут быстро развиваться.Желудочно-кишечные симптомы, связанные с гриппом, иногда возникают у детей, но у большинства взрослых заболевания, проявляющиеся в виде диареи, тошноты и рвоты, не вызваны вирусом гриппа, хотя их часто неточно называют «желудочным гриппом». Ряд осложнений, таких как начало бронхита и пневмонии, также может возникать в связи с гриппом и особенно часто встречается у пожилых людей, маленьких детей и людей с подавленной иммунной системой.

    Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) — Вирус, ответственный за ВИЧ, был впервые выделен в 1983 году Робертом Галло из США и французским ученым Люком Монтанье. С того времени было проведено огромное количество исследований, посвященных возбудителю СПИДа, и многое было изучено о структуре вируса и его типичном образе действия. ВИЧ — один из группы атипичных вирусов, называемых ретровирусами, которые сохраняют свою генетическую информацию в форме рибонуклеиновой кислоты ( РНК, ).Благодаря использованию фермента, известного как обратная транскриптаза, ВИЧ и другие ретровирусы способны продуцировать дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) из РНК, тогда как большинство клеток выполняют противоположный процесс, транскрибируя генетический материал ДНК в РНК. Активность фермента позволяет генетической информации ВИЧ навсегда интегрироваться в геном (хромосомы) клетки-хозяина.

    НАЗАД В СТРУКТУРУ ЯЧЕЙКИ ДОМАШНИЙ

    Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
    © 1995-2019, автор — Майкл В. Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения владельцев авторских прав. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.
    Этот веб-сайт поддерживается нашим
    Команда разработчиков графики и веб-программирования
    в сотрудничестве с оптической микроскопией на
    Национальная лаборатория сильного магнитного поля.
    Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18.
    Счетчик доступа с 1 октября 2000 г .: 1854914
    Микроскопы предоставленные:
    ,

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *