Коронавирус


Скорость распространения и летальность коронавируса



Рост числа заболевших коронавирусом



На этих графиках ( источник ) видно, что за период с 29.01.20 по 12.02.20 (т.е. в течение 14) дней общее число заболевших росло линейно, затем был скачок, связанный с изменением методики учета, далее рост продолжался также линейно с аналогичной скоростью.

29.01 было 6065 заболевших, 12.02 - 45016 заболевших , увеличение общего количества заболевших составило 38951 человек. Таким образом, за 14 дней происходит рост примерно на 40000 или около 3000 в день.

Известно, что инкубационный период коронавируса продолжается 14 дней, столько времени проходит с момента заражения до максимальной фазы болезни. После этого человек либо выздоравливает, либо погибает и учитывается в соответствующей статистике в этот день, хотя в статистику заболевших он попал на несколько дней раньше (вероятно, от 5 до 15 дней).

Поэтому при определении степени летальности вируса как отношения количества погибших к количеству заболевших необходимо учитывать этот дополнительный временной отрезок, т.е. брать отношение количества летальных исходов на текущий день к количеству заболевших на день, отстоящий на несколько дней назад, уменьшая это число на некоторую дельту.

При таком подходе процент летальности вместо постоянного (см. график) значения в примерно 2.5% становится величиной переменной, нелинейно убывающей, при этом имеющей значения существенно большие 2%, особенно, на раннем этапе. Тем не менее, при сохранении линейного роста числа заболевших, а затем его спаде, итоговая летальность вируса останется в пределах 2-3%, поскольку значение дельты (а она постоянна) будет становиться пренебрежимо малой в сравнении с числом заболевших. И простое отношение двух чисел даст достаточную точность в оценке опасности вируса.





КОРОНАВИРУСЫ

Коронавирусы (Coronavirinae) - подсемейство вирусов семейства Coronaviridae.
Идентифицировано девятнадцать видов короновируса, относящихся к трём родам:

  • Alphacoronavirus
  • Betacoronavirus
  • Gammacoronavirus

    Коронавирусы поражают различных млекопитающих и птиц.

    Вирусные частицы (вирионы) короновирусов включают нуклеокапсид (комплекс генома с белком N), окружённый липидной оболочкой (E), в которую встроены гликопротеин (S-белок), опознающий клеточные рецепторы, и трансмембранный белок (М), взаимодействующий с нуклеокапсидом.

    На электронных микрофотографиях далеко выступающие молекулы S-белка вирионов выглядят как корона, этим объясняется происхождение названия "коронавирус".

    Геном короновируса представлен линейной одноцепочечной молекулой рибонуклеиновой кислоты РНК (RNA), включающей от 26 до 32 тысяч нуклеотидов. Это самый большой из известных РНК-содержащих вирусов.

    Репродукция (размножение) короновируса происходит в цитоплазме инфицированных клеток. Вирионная РНК транслируется с образованием 15-16 зрелых белков и нескольких стабильных белков-предшественников. Эти белки формируют мембран-связанный репликативно-трансляционный комплекс (РТК), который участвует в репликации вирусного генома и синтезе (транскрипции) нескольких так называемых субгеномных РНК, направляющих образование вирионных и некоторых вспомогательных белков.

    Участки, прилежащие к 5′-концу каждой из субгеномных РНК, идентичны участку на 5′-конце вирусного генома, что свидетельствует об уникальном механизме транскрипции. Помимо ферментов, обеспечивающих точность копирования вирусного генома и его транскрипцию, РНК включает ферменты, обеспечивающие перепрограммирование клетки-хозяина на поддержание вирусспецифичных процессов.

    Короновирусы чаще всего поражают дыхательную и нервную системы, желудочно-кишечный тракт и печень. У человека и птиц они обычно вызывают заболевание верхних дыхательных путей, которое может осложняться так называемой атипичной лёгочной пневмонией, вызываемой бетакоронавирусом Severe Acute Respiratory Syndrome - related coronavirus - SARS (Тяжёлый острый респираторный синдром).

    У крупного рогатого скота и свиней короновирусы - возбудители кишечных инфекций. Незначительное число изменений в геноме короновируса может придать вирусу способность поражать другие органы в инфицированном животном или новые виды животных.


    Источник: Статья БРЭ КОРОНАВИРУСЫ Автор А.Е. Горбаленя

    Об авторе: Горбаленя Александр Евгеньевич, доктор биологических наук, профессор МГУ имени М.В. Ломоносова, Факультет биоинженерии и биоинформатики


    Ниже показан схематический рисунок коронавируса SARS, а также приведен перевод части главы о вирусах из книги:
    Biology, P.H. Raven, G.B. Johnson, K.A. Mason, J.B. Losos, S.R. Singer (Это 11-е издание известного учебника Питера Рейвна)

    RA , РB - replicases
    S - spike proteins
    E - envelope glycoproteins
    M - membrane glycoprotein
    N - nucleocapsid protein







  • ВИРУСЫ

    Вирусы - это генетические элементы, заключенные в белок. Вирусы не считаются организмами, потому что им не хватает многих характеристик, связанных с жизнью, включая клеточную структуру и независимые метаболизм или репликацию. По этой причине вирусные частицы называются не вирусными клетками, а вирионами, и они обычно описываются не как живые или мертвые, а как активные или неактивные.

    Однако из-за своего потенциала, вызывающего болезни, вирусы являются важными биологическими объектами. Частицы вируса, изображенные здесь, являются причиной гриппа (influenza или кратко flu). В сезон гриппа с 1918 по 1919 год в результате пандемии гриппа погибло от 50 до 100 миллионов человек во всем мире, в два раза больше, чем было убито в бою во время Первой мировой войны. Другие вирусы вызывают такие заболевания, как СПИД, ОРВИ и геморрагическую лихорадку, а некоторые вызывают определенные формы рака.

    На протяжении более четырех десятилетий вирусные исследования были основательно переплетены с исследованиями в области генетики и молекулярной биологии. Классические исследования с использованием вирусов, которые заражают бактерии (известные как бактериофаг), привели к открытию ферментов рестрикции и идентификации нуклеиновой кислоты, а не белка, в качестве наследственного материала. В настоящее время вирусы являются одним из основных инструментов, используемых для экспериментального переноса генов из одного организма в другой. Область применения этой технологии может включать лечение генетических заболеваний и борьбу с раком.

    Природа вирусов

    Все вирусы имеют одинаковую базовую структуру - ядро нуклеиновой кислоты, окруженное белком. У этой структуры нет цитоплазмы, и это не клетка. Отдельные вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты: либо ДНК, либо РНК. Геном ДНК или РНК может быть линейным или кольцевым, одноцепочечным или двухцепочечным. РНК-вирусы могут быть сегментированы с несколькими молекулами РНК в вирионе или несегментированы с одной молекулой РНК. Вирусы частично классифицируются по характеру их геномов: РНК-вирусы, ДНК-вирусы или ретровирусы.

    1. Вирусы - это цепи нуклеиновых кислот, заключенные в белковую оболочку

    Почти все вирусы образуют оболочку белка или капсид вокруг ядра нуклеиновой кислоты (рис. 27.1). Капсид состоит из одной или нескольких различных белковых молекул, повторяющихся много раз. Повторяющиеся звенья называются капсомерами.

    В некоторых вирусах специализированные ферменты хранятся вместе с нуклеиновой кислотой внутри капсида. Одним из примеров является обратная транскриптаза, которая необходима ретровирусам для завершения своего цикла и не обнаружена у хозяина. Этот фермент необходим на ранних стадиях инфекционного процесса и переносится внутри каждого вириона. Многие вирусы животных имеют оболочку вокруг капсида, которая богата белками, липидами и гликопротеинами. Липиды, найденные в оболочке, происходят из клетки-хозяина; тем не мение, белки в вирусной оболочке обычно кодируются вирусом.

    2. Вирусные хозяева включают практически все виды организмов

    Вирусы встречаются в качестве облигатных внутриклеточных паразитов в каждом организме, который был исследован на предмет их наличия. Вирусы заражают грибковые клетки, бактериальные клетки и протисты, а также клетки растений и животных; однако каждый тип вируса может размножаться только в очень ограниченном количестве типов клеток.

    Вирус, который заражает бактерии, будет плохо приспособлен для заражения клеток человека или растений. Подходящие клетки для конкретного вируса все вместе обозначаются как диапазон хозяев (host range) Оказавшись внутри многоклеточного хозяина, многие вирусы также проявляют тканевой тропизм (tissue tropism), нацеливаясь только на определенный набор клеток. Например, вирус бешенства растет внутри нейронов, а вирус гепатита размножается в клетках печени.

    Попав внутрь клетки-хозяина, некоторые вирусы, такие как очень опасный вирус Эбола, наносят ущерб клеткам, которые они заражают; другие производят мало или не наносят ущерба. Однако другие вирусы остаются бездействующими, пока определенный сигнал или событие не вызывают их экспрессию. Например, человек может заболеть ветряной оспой в детстве, выздороветь, а потом заболеть опоясывающим лишаем спустя десятилетия. И ветряная оспа, и опоясывающий лишай вызываются одним и тем же вирусом - ветряной оспой. Этот вирус может оставаться бездействующим или латентным (latent) в течение многих лет.

    Стрессы в иммунной системе могут вызвать вспышку опоясывающего лишая у людей с ветряной оспой в прошлом. Это вызвано тем же вирусом, но инфекцию можно назвать опоясывающим герпесом, потому что вирус на самом деле является герпесвирусом. Любой данный организм часто может быть восприимчив к более чем одному виду вируса. Это наблюдение предполагает, что может существовать гораздо больше видов вирусов, чем видов организмов - возможно, триллионы различных вирусов. Только несколько тысяч вирусов были описаны на данный момент.

    Структура вирионов. Вирусы характеризуются как спиральные, икосаэдрические, двусторонняя или полиморфные, в зависимости от их симметрии.

    Рис. 27.1 a. Капсид может иметь спиральную симметрию, такую как вирус табачной мозаики (TMV). TMV поражает растения и состоит из 2130 идентичных белковых молекул (зеленого цвета), которые образуют цилиндрическую оболочку вокруг одной цепи РНК (красного цвета).


    Рис. 27.1 b. Капсид икосаэдрических вирусов имеет 20 граней из равносторонних треугольников. Эти вирусы могут быть разных размеров, все они основаны на одной и той же базовой форме.


    Рис. 27.1 c. Бактериофаг бывает разных форм, но двусторонняя симметрия наблюдается исключительно у фагов, таких как фаг Т4 кишечной палочки. Эта форма симметрии характеризуется икосаэдрической головой, которая содержит вирусный геном, и спиральным хвостом.


    Рис. 27.1 d. Вирусы также могут иметь оболочку, окружающую капсид, такой как вирус гриппа. Это придает вирусу полиморфную форму. Этот вирус имеет восемь сегментов РНК, каждый внутри спирального капсида.


    3. Вирусы размножаются через механизм захвата хозяев

    Заражающий вирус можно рассматривать как набор инструкций, мало чем отличающийся от компьютерной программы. Клетка обычно управляется инструкциями, закодированными в хромосомной ДНК, так же, как работа компьютера управляется командами его операционной системы. Вирус - это просто набор инструкций, вирусный геном, который может обмануть репликацию клетки и метаболические ферменты, чтобы сделать копии вируса.

    Компьютерные вирусы получили свое название, потому что они выполняют аналогичные действия, захватывая компьютер и направляя его действия. Как компьютер с вирусом, клетка с вирусом часто повреждается инфекцией. Вирусы могут размножаться только тогда, когда они попадают в клетки. Когда они находятся вне клетки, вирусные частицы называются вирионами и метаболически инертны. Вирусам не хватает рибосом и ферментов, необходимых для синтеза белка и большинства, если не всех, ферментов для репликации нуклеиновых кислот.

    Внутри клеток вирус захватывает системы транскрипции и трансляции, чтобы произвести вирус белка из ранних генов, которые являются генами в вирусном геноме, экспрессируются первыми. Затем следует экспрессия средних генов и даже поздних генов. Этот каскад экспрессии генов приводит к репликации вирусной нуклеиновой кислоты и продукции вирусных капсидных белков. Поздние гены обычно кодируют белки, важные для сборки и высвобождения вирусных частиц из клетки-хозяина.

    4. Большинство вирусов бывают двух простых форм

    Большинство вирусов имеют общую структуру, которая является либо спиральной, либо икосаэдральной. Спиральные вирусы, такие как вирус табачной мозаики на рисунке 27.1a, имеют вид палочек или цепей. Икосаэдрические вирусы имеют форму футбольного мяча, геометрия которого выявляется только при максимальном увеличении с помощью электронного микроскопа. Икосаэдр представляет собой структуру с 20 равносторонними треугольными гранями.

    Большинство вирусов животных имеют икосаэдрическую структуру (рис. 27.1b). Икосаэдр является базовой конструкцией геодезического купола и является наиболее эффективным симметричным расположение, которое могут принимать подузлы для формирования оболочки с максимальной внутренней емкостью (рисунок 27.2).

    Рис. 27.2 Икосаэдрический вирион. Полиовирус имеет икосаэдрическая симметрия. Капсид состоит из нескольких копий четырех разных белков. Изображение представляет собой цифровую 3D-модель.

    Некоторые вирусы, такие как Т-четный бактериофаг, показанный на рисунке 27.3, являются сложными. Сложные вирусы имеют двойную или двустороннюю симметрию, которая не является ни чисто икосаэдрической, ни спиральной. Показанный T-четный фаг имеет структуру головы, представляющую собой удлиненный икосаэдр. Воротничок (collar) соединяет головку с полой трубкой, имеющей винтовую симметрию, которая заканчивается на сложном опорном основании (базальная пластинка) с отростками. Хотя вирусы животных не имеют этой двойной симметрии, некоторые, такие как поксвирус (вирус оспы), имеют сложную многослойную структуру капсида. Некоторые вирусы с оболочкой, такие как грипп, являются полиморфными и не имеют выраженной симметрии.

    Рисунок 27.3 Вирус-бактериофаг. Электронная микрофотография

    Рисунок 27.3 Вирус-бактериофаг. Диаграмма строения бактериофага Т4 (некоторые грани удалены для показа внутренней структуры)

    Как показано на рисунке 27.4, самые маленькие вирусы, такие как полиовирус (вирус полиомиелита), на самом деле были синтезированы в лаборатории на основе данных последовательности. Более крупные вирусы, такие как вирус оспы, обычно несут больше генов, у них более сложные структуры и они имеют очень короткое время цикла между проникновением вирусных частиц и высвобождением вновь образованных вирионов.

    Рис. 27.4. Вирусы различаются по размеру и форме. Обратите внимание на существенные различия в размерах клеток эукариотических дрожжей ( 7 мкм),  прокариотических бактериальных клеток (1-2 мкм) и множество разных вирусов (22 - 250 нм).

  • Flavirus - вирус жёлтой лихорадки
  • Poliovirus - вирус полиомиелита
  • Adenovirus - аденовирус
  • Influenza - грипп
  • HIV - вирус ВИЧ
  • Rabies - вирус бешенства
  • Herpes - вирус герпеса
  • Poxvirus - вирус оспы

    5. Вирусные геномы демонстрируют большие различия

    Вирусные геномы сильно различаются как по типу нуклеиновой кислоты, так и по количеству цепей. Некоторые вирусы, в том числе те, которые вызывают грипп, корь и СПИД, обладают геномами РНК. Большинство РНК-вирусов являются одноцепочечными и реплицируются и собираются в цитоплазме инфицированных эукариотических клеток.

    Репликация РНК-вируса подвержена ошибкам, что приводит к высокой частоте мутаций. Это делает их трудными мишенями для иммунной системы хозяина, вакцин и противовирусных препаратов. В одноцепочечных РНК-вирусах, если геном имеет ту же последовательность оснований, что и мРНК, используемая для продуцирования вирусных белков, тогда геномная РНК может служить в качестве мРНК. Такие вирусы называются вирусами с положительной цепью. Напротив, если геном комплементарен вирусной мРНК, то вирус называется вирусом с отрицательной цепью.

    Специальный класс РНК-вирусов, называемых ретровирусами, имеет РНК-геном, который транскрибируется в ДНК ферментом обратной транскриптазы. Фрагменты ДНК, полученные с помощью обратной транскрипции, часто интегрируются в хромосомную ДНК хозяина. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), агент, вызывающий синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД), является ретровирусом. Другие вирусы, такие как вирусы, вызывающие оспу и герпес, имеют геномы ДНК. Большинство ДНК-вирусов являются двухцепочечными, и их ДНК реплицируется в ядре эукариотических клеток-хозяев.

    6. Гигантские вирусы бросают вызов представлениям о вирусах

    Одним из распространенных практических определений вирусов было то, что они были «фильтруемыми агентами» , то есть инфекционными агентами, которые могут проходить через фильтр 500 нм. Первым вирусом, который не прошел этот многовековой тест, был мимивирус, первоначально ошибочно идентифицированный как бактерия, заражающая амебы. Когда мимивирус был проанализирован, оказалось, что он имеет вирион диаметром 750 нм, и геном более 1 Мbp (1 миллион пар оснований).

    Был выделен ряд других так называемых гигантских вирусов, и в настоящее время известным вирусом является пандоровирус, выделенный в 2013 году, с вирионами микрометрового размера и геномом ДНК размером 2,5 Mbp.

    Хотя размера этих вирусов достаточно, чтобы оспорить предположения о различии между вирусами и клетками, геномы некоторых из этих гигантских вирусов также содержат признаки, ранее не наблюдавшиеся в вирусных геномах.

    Геном мимивируса содержит девять генов, центральных для процесса трансляции, включая аминоацил-тРНК-синтетазы. Отсутствие белков, участвующих в трансляции, считалось отличительной чертой вирусов, а наличие какой-либо части механизма перевода подразумевает, что эти вирусы когда-то могли быть автономными. Эти вирусы также реплицируются в цитоплазме и кодируют практически все белки, необходимые для репликации ДНК. Вместе эти наблюдения имеют тенденцию стирать грань между вирусом и облигатной внутриклеточной паразитарной бактерией.





  • ВИРУСЫ


    Источник: Статья БРЭ ВИРУСЫ Автор: В.И. Агол

    Об авторе: Агол Вадим Израилевич, член-корреспондент РАН,
    Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов имени М. П. Чумакова РАМН


    ВИРУСЫ (от латинского virus - яд), мельчайшие биологические объекты (обычно размером от сотых до десятых долей мкм). Важнейшая особенность вирусов - их неспособность к самостоятельному размножению, что связано с отсутствием у них механизмов для синтеза белков и производства энергии.

    Ранее считалось, что вирусы могут размножаться только в живых клетках (что обычно и имеет место), и это свойство входило в их научное определение. Сейчас доказана принципиальная возможность размножения некоторых вирусов и в разрушенных клетках, но, несмотря на это, считается, что вирусы - облигатные (безусловные) внутриклеточные паразиты.

    Строение вирусов

    Вирусные частицы, или вирионы, могут иметь сферическую, нитевидную, палочковидную и более сложные формы. Одни вирусы (их иногда называют простыми) представлены только нуклеокапсидом - геномом вируса, заключённым в белковую оболочку (капсид), обычно построенную из множества молекул белка одного и того же или разных типов, уложенных по закономерностям кубической или спиральной симметрии. У других (сложных) вирусов нуклеокапсид окружён наружной оболочкой (мембраной), обычно состоящей из липидов с вкраплениями белков и гликопротеинов.

    Геном вируса представлен либо молекулой ДНК (ДНК-содержащие вирусы), либо одной или несколькими молекулами РНК (РНК- содержащие вирусы), причём у разных вирусов эти молекулы могут быть однонитевыми или двунитевыми, линейными или кольцевыми. Размеры генома варьируют обычно от нескольких тысяч до 30 тысяч нуклеотидов у РНК-содержащих вирусов и до нескольких сотен тысяч нуклеотидов у ДНК-содержащих. Самые мелкие геномы имеют всего несколько генов, которые кодируют белок (белки) вирусной оболочки и некоторые ферменты, принимающие участие в синтезе вирусных нуклеиновых кислонесколько

    В более крупных геномах (особенно у ДНК-содержащих вирусов) закодирована дополнительная информация, не всегда обязательная для сохранения жизнеспособности вируса, но обеспечивающая их более эффективное и независимое от внутриклеточных условий размножение. Например, в ДНК-геноме мимивируса, поражающего амёб, заключено около 1200 генов, т.е. больше, чем в ДНК некоторых паразитических микроорганизмов.

    Существуют так называемые дефектные вирусы (например, вирус гепатита дельта), которых называют паразитами «вдвойне»; у них нарушены те или иные системы репродукции, поэтому для образования потомства им требуется не только внутриклеточная среда, но и помощь со стороны другого полноценного вируса (в данном случае - вирус гепатита B). Для некоторых парвовирусов в качестве помощника выступают аденовирусы. Вирусы могут поражать все живые организмы. Вирусы бактерий называют бактериофагами (фагами). Описано несколько тысяч вирусов. Их относят к десяткам семейств, среди которых выделяют роды и виды.

    Размножение вирусов

    Размножение вирусов протекает в несколько стадий. Сначала вирус прикрепляется к клетке, что обычно требует наличия химического сродства между поверхностью вирусной частицы и тем или иным компонентом клеточной поверхности (рецептором). Это взаимодействие весьма специфично, что является одной из причин высокой избирательности взаимодействия вирусов с клеткой (например, вирус полиомиелита или вирус иммунодефицита человека - ВИЧ в естественных условиях инфекционны только для человека). Но есть вирусы и с широким спектром хозяев, заражающие, например, млекопитающих и насекомых (так, вирус клещевого энцефалита размножается в организме человека и клеща). В клетки растений вирус может проникать только после механического повреждения (например, насекомыми) клеточной стенки, т. к. она служит для них непреодолимым барьером.

    После взаимодействия вируса с рецептором его геном (в свободном виде или в комплексе с белками) проникает внутрь клетки, где начинается синтез вирусных нуклеиновых кислот и белков (структурных компонентов вириона, а также вирусных ферментов и других молекул, способствующих эффективному размножению вируса благодаря их взаимодействию с вирусными или клеточными макромолекулами). Последовательность образования этих двух типов молекул у разных вирусов варьирует. Однако всегда синтез вирусных белков направляется вирусными нуклеиновыми кислотами и происходит на рибосомах клетки. Синтез же вирусных нуклеиновых кислот осуществляется при участии либо вирусных, либо клеточных ферментов, нередко и тех и других.

    Затем вирусные нуклеиновые кислоты и структурные белки объединяются с образованием дочерних вирионов, которые покидают клетку, разрушая её или сохраняя целостность. Клеточная плазматическая мембрана сохраняется, например, если вирус покидает клетку путём так называемые почкования: «незрелый» вирион сначала обволакивается клеточной мембраной, включающей некоторые из вирусных белков, затем «отшнуровывается», а целостность клеточной мембраны восстанавливается. Таким образом, для построения оболочки вируса могут использоваться клеточные липиды и углеводы.

    Инфекционный процесс, инициированный одним вирионом, может приводить к образованию до 1 тыс. - 100 тыс. дочерних вирусных частиц. Выделяют несколько основных типов взаимодействия вируса и клетки. При продуктивной литической инфекции заражённая клетка после образования вирусного потомства гибнет. В случае хронической персистентной (стойкой) инфекции заражённая клетка продолжает жить и делиться, постоянно поддерживая размножение вирусов, хотя её функции могут претерпевать некоторые изменения. Такая инфекция может продолжаться длительное время без заметных внешних проявлений, не вызывая признаков заболевания, хотя могут иметь место определённые изменения регуляции клеточных процессов.

    Особый тип взаимодействия с клеткой наблюдается у так называемые умеренных вирусов, к числу которых относятся бактериофаг лямбда и ряд вирусов человека и животных (например, ВИЧ). Их геном ковалентно встраивается (интегрируется) в клеточную хромосому, превращаясь в элемент клеточного генома, и теряет способность к автономной репликации. В таком состоянии вирус называют провирусом, а бактериофаг - профагом. У умеренных РНК-содержащих вирусов (ретровирусы) геном предварительно переходит в ДНК-форму.

    Экспрессия вирусных генов происходит так же, как и у генов клетки, а кодируемые ими белки могут влиять на свойства клетки, например на регуляцию её деления. В некоторых случаях встраивание вирусного генома в геном клетки может приводить к почти полному угнетению экспрессии клеточных генов. При этом клетка сохраняет жизнеспособность, но её свойства могут существенно меняться (например, может произойти её злокачественная трансформация). Патологические изменения клетки могут быть также связаны с угнетением синтеза РНК и клеточных белков, нарушением мембранной проницаемости и другими процессами, заканчивающимися во многих случаях смертью клетки (цитопатический эффект).

    В клетке и в целом организме существуют механизмы, препятствующие размножению вирусов и развитию вирус-индуцированной патологии, в т.ч. врождённый (например, индукция интерферонов) и приобретённый (например, образование антител) иммунитет. В свою очередь, многие вирусы располагают механизмами, противодействующими клеточной защите. Так, некоторые вирусы подавляют секрецию интерферона заражённой клеткой, облегчая тем самым заражение соседних клеток вирусным потомством. Исход инфекции и судьба заражённой клетки и организма зависят от баланса противоположно направленных активностей вируса и клетки.

    Поражение клеток в заражённом организме ведёт к нарушению работы соответствующих органов и тканей, проявляющихся в виде вирусных заболеваний. Некоторые из них имеют характер массовых эпидемий и даже пандемий и могут сопровождаться значительной смертностью (в том числе СПИД, грипп, ящур и другие). Важнейшим средством профилактики вирусных заболеваний является специфическая вакцинация.

    Генетическая изменчивость вирусов, их эволюция

    Изменчивость вирусов объясняет их способность «уходить» от иммунного ответа заражённого им организма (например, в случае вируса гриппа) и легко образовывать варианты, резистентные к лекарственным препаратам. Результатом изменчивости может быть также приобретение способности вызывать заболевания человека вирусами, ранее патогенными только для животных. Нередко обнаруживается явное родство между отдельными белками (например, ферментами, осуществляющими синтез нуклеиновых кислот) у вирусов, которые, на первый взгляд, не имеют между собой ничего общего.

    В ряде случаев заметно сходство между вирусными и клеточными белками. Из этого следует, что в ходе эволюции происходил (и, по-видимому, происходит) обмен генетической информацией как между разными вирусами, так и между вирусами и клеточными организмами. Ярким примером явления трансдукции - способности вирусов переносить гены или их фрагменты от одного организма к другому - может служить бактерия дифтерийная палочка, которая начинает вырабатывать токсин только после заражения её определённым фагом. Такой перенос генов (его называют горизонтальным) пытаются использовать для генной терапии путём создания на основе вирусов искусственных конструкций - векторов, способных вводить в заражаемую клетку здоровые или корректирующие гены.

    Особую категорию составляют так называемые эндогенные вирусы Их геном в виде двунитевой ДНК, соответствующей геному ретровирусов, постоянно находится в составе клеточной хромосомы и функционирует как набор клеточных генов. Эндогенные вирусы могут быть полноценными, и тогда их экспрессия приводит к образованию вируса, способного заражать другие клетки (например, вирус рака молочных желёз мышей). В большинстве случаев, однако, эндогенные вирус имеют дефектный геном, в котором некоторые вирусные гены отсутствуют или повреждены.

    Генетический материал разнообразных эндогенных вирусов составляет весьма значительную долю хромосомной ДНК животных, в т. ч. человека. Они обнаружены и у растений. Считается, что эндогенные вирусы возникли в результате заражения половых клеток и последующей интеграции вирусной и клеточной ДНК. Такое заражение в процессе эволюции могло происходить многократно, и многие эндогенные вирусы считаются весьма древними.

    Ввиду огромного разнообразия вирусов построение их эволюционного «древа» весьма затруднено. Среди многих предположений о происхождении вирусов наибольшего внимания заслуживают два: или они возникли из обособившихся («одичавших») элементов клеточного генома, или в какой-то форме существовали уже на доклеточной стадии биологической эволюции. Вирусы сыграли и продолжают играть выдающуюся роль как удобные модельные объекты для изучения общих закономерностей молекулярной биологии. Именно при изучении вирусов были расшифрованы важнейшие закономерности синтеза белков и нуклеиновых кислот и регуляции этих процессов, сформулированы мн. понятия молекулярной биологии и молекулярной генетики.


    Схемы строения представителей некоторых семейств вирусов.

    РНК-содержащие вирусы:
    1 – гиповирус; 2 – реовирус; 3 – рабдовирус; 4 – парамиксовирус; 5 – клостеровирус; 6 – коронавирус; 7 – ретровирус.

    ДНК-содержащие вирусы:
    8 – плазмавирус; 9 – миовирус; 10 – иридовирус; 11 – бакуловирус; 12 – асковирус; 13 – поксвирус; 14 – аденовирус; 15 – иновирус.





    Рейтинг@Mail.ru