Автор: Альтштейн А.Д.Статей: 5Аденовирусы Схема строения аденовируса (в разрезе). АДЕНОВИРУСЫАвторы: А.Д. АльтштейнАДЕНОВИРУСЫ (Adenoviridae), семейство вирусов человека и животных. Включает два рода - А. млекопитающих (Mastadenovirus) и А. птиц (Aviadenovirus). Вирусные частицы (вирионы) имеют форму икосаэдра диаметром 70-90 нм, лишены оболочки. Их белковый капсид состоит из 252 субъединиц (капсомеров), 12 из которых снабжены отростками, отвечающими за прикрепление вируса к клетке. Геном представлен линейной двухнитевой молекулой ДНК, ковалентно связанной с двумя молекулами белка. Он содержит 11-12 генов, которые кодируют ок. 40 полипептидов. Синтез вирусной ДНК и формирование новых вирионов происходят в ядре заражённой клетки и сопровождаются её гибелью (цитопатич. эффект). Капсидные белки содержат антигены, общие для всех представителей рода. Поражают разл. органы (см. Аденовирусные болезни), могут вызывать образование опухолей у лабораторных животных. Широко используются в качестве переносчиков генетич. информации в работах по генотерапии. ВирусологияВИРУСОЛОГИЯАвторы: А.Д. АльтштейнВИРУСОЛОГИЯ (от вирусы и …логия), наука об инфекционных агентах неклеточной природы - вирусах. В. является частью биологии, а также составной частью мед. и с.- х. наук - медицинская, ветеринарная, растительная В. Подразделяется также на общую и частную В. Общая В. изучает фундам. проблемы - структуру и химич. состав вирусных частиц (вирионов), взаимодействие вирусов с клеткой и организмом, их происхождение и распространение в природе, разрабатывает классификацию вирусов и др. Важнейшим разделом общей В. является молекулярная В., исследующая структуру и функцию вирусных частиц, механизмы экспрессии вирусных генов, молекулярную эволюцию вирусов и др. Частная В. изучает особенности отд. семейств вирусов, разрабатывает подходы к лечению и профилактике вирусных инфекций. История В. началась в кон. 19 в. после микробиологич. открытий Л. Пастера, Р. Коха и их сотрудников. Первооткрывателем вирусов был Д.И. Ивановский (1892), который показал, что возбудитель мозаичной болезни табака способен проходить через фильтр, задерживающий самые мелкие бактерии, и не растёт на искусств. питательных средах. В 1898 М. Бейеринк установил, что этот фильтрующийся агент размножается в больных растениях, и предположил принципиальное отличие этого возбудителя от бактерий. Нем. микробиологи Ф. Лёффлер и П. Фрош выделили первый вирус животных - вирус ящура. В 1901 амер. врач У. Рид открыл первый вирус человека - вирус жёлтой лихорадки. В 20 в. была установлена вирусная этиология мн. заболеваний человека, животных, растений. Вирусы поражают также грибы и бактерии. В развитии В. можно выделить неск. этапов, связанных с совершенствованием методов культивирования и исследования вирусов. До 1930 эти методы основывались на фильтруемости инфекционного агента и заражении им разл. чувствительных организмов (животных, растений, бактерий). В 1930-50-е гг. началось использование лабораторных мышей и куриных эмбрионов для культивирования вирусов; для изучения структуры вирусных частиц была применена электронная микроскопия, получили распространение количественные методы изучения вирусов; в кристаллич. виде был получен вирус табачной мозаики, установлен его химич. состав. Именно в этот период В. выделилась в самостоят. науку. В 1950-80-е гг. стали использоваться культуры клеток (Дж. Эндерс с сотрудниками, 1948-50), методы молекулярной биологии, рентгеноструктурный анализ. После 1980 к этим подходам добавились методы генетич. инженерии и иммунохимии, дополняемые компьютерным анализом. Становление В. тесно связано с успехами молекулярной биологии и генетики, в развитие которых вирусологич. исследования внесли существенный вклад. Особое значение имело открытие вирусов бактерий - бактериофагов (открыты англ. вирусологом Ф. Туортом, 1915, и канад. бактериологом Ф. Д ’ Эреллем, 1917), ставших классич. моделью для важнейших молекулярно-генетич. исследований (С.Э. Лурия и М. Дельбрюк, 1940-е гг.). С помощью вирусов была окончательно доказана роль нуклеиновых кислот в наследственности (амер. биологи А.Д. Херши и М. Чейз, 1952; нем. биологи А. Гирер и Г. Шрамм, 1956), сделан важный вклад в расшифровку генетич. кода (Ф. Х.К. Крик и др., 1961), выявлена временн a ́ я регуляция работы генов (Р.Б. Хесин-Лурье и др., 1963), установлена прерывистая структура эукариотич. генов (на модели аденовирусов; Р. Дж. Робертс и Ф. Шарп, 1979). В 1970 Х.М. Темин и Д. Балтимор открыли РНК-зависимый синтез ДНК, или обратную транскрипцию, у ретровирусов. К числу важнейших достижений В. относится установление роли вирусов в возникновении опухолей у животных (Ф. Роус, 1911) и человека (нем. вирусолог X. цур Хаузен, 1980-e гг.). В 1961 Л.А. Зильбер предложил вирусогенетич. теорию возникновения рака. Были описаны особые вирусные, а затем и клеточные гены (амер. вирусолог Г. Мартин, 1970; франц. вирусолог Д. Стелен; Х. Вармус и Дж. М. Бишоп, 1976), ответственные за превращение нормальных клеток в опухолевые (онкогены), а также за подавление этого процесса (антионкогены, или супрессоры). Открытие онкогенов и генов-супрессоров позволило глубже понять природу опухолевого роста. Выявлена возможность объединения (интеграции) вирусного и клеточного генома (А.М. Львов, 1950-е гг.; Р. Дульбекко, 1966). Обнаружены эндогенные вирусы человека и животных, генетич. материал которых находится в скрытой форме во всех клетках организмов данного вида (голл. вирусолог П. Бентвельцен, 1968; амер. вирусологи Р. Хюбнер и Дж. Тодаро, 1970). Создание первой гибридной (рекомбинантной) ДНК, ознаменовавшее рождение генетической инженерии (П. Берг, 1972), также связано с вирусами. Крупным успехом В. явилось открытие и выяснение природы прионов - возбудителей нейродегенеративных заболеваний человека и животных, принципиально отличающихся от вирусов, но изучаемых в рамках В. (Д.К. Гайдузек, 1950-60-е гг.; С. Прузинер, 1980-90-е гг.). К числу важнейших достижений отеч. В. относятся: открытие вируса клещевого энцефалита и способа его передачи (Л.А. Зильбер), а также создание вакцины против этой болезни (Е.Н. Левкович, М.П. Чумаков); открытие вирусов омской и крымской геморрагич. лихорадок (Чумаков); создание производства и внедрение в мировую практику живой полиомиелитной вакцины А. Сейбина (Чумаков, А.А. Смородинцев); разработка и внедрение в практику вакцин против кори и паротита (Смородинцев, О.Г. Анджапаридзе), бешенства (М.А. Селимов), а также вакцины против гриппа (Смородинцев), ряда вакцин против вирусных болезней животных. Были открыты новые онкогенные вирусы, получены доказательства отсутствия строгой видовой специфичности у вируса саркомы птиц (Зильбер, Г.Я. Свет- Молдавский), установлена возможность иммунизации против первичных вирусных опухолей. К нач. 21 в. описано 6 тыс. вирусов, изучена их структура, биология, химич. состав и механизмы репродукции. В. превратилась в обширную область знаний, важную для биологии, медицины и с. х-ва. Вирусологи осуществляют диагностику вирусных инфекций, изучают их распространение, разрабатывают методы профилактики и лечения. Крупнейшим достижением явилось создание вакцин против осн. вирусных заболеваний (полиомиелита, оспы, бешенства, гепатита В, кори, жёлтой лихорадки, энцефалитов, гриппа, паротита, краснухи), в т. ч. вирусных болезней животных. Благодаря вакцинации полностью ликвидирована натуральная оспа. Осуществляются междунар. программы полной ликвидации полиомиелита и кори. Разрабатываются методы профилактики и лечения гепатитов и иммунодефицита (СПИД) человека. Первые вирусологич. лаборатории были созданы в СССР в 1930-х гг.: по изучению вирусов растений - при Укр. ин-те защиты растений (Харьков, 1930), по изучению вирусов животных - в Ин-те эксперим. ветеринарии (Москва, 1930), Центр. вирусологич. лаборатория Наркомздрава РСФСР (Москва, 1935), в Ин-те эпидемиологии и микробиологии им. Л. Пастера (Ленинград, 1935). В 1946 создан Ин-т вирусологии им. Д.И. Ивановского, в 1955 - Ин-т по изучению полиомиелита (с 1960 Ин-т полиомиелита и вирусных энцефалитов), в 1957 - Моск. ин-т вирусных препаратов, и др. Крупный центр В. и биотехнологии «Вектор» открыт в 1974 под Новосибирском. Вирусологич. исследования ведутся также в др. институтах страны и в сети специализир. лабораторий системы санитарно-эпидемиологич. надзора. Открытие большого числа вирусов потребовало создания их коллекций, или музеев. Наиболее крупные среди них - в России (гос. коллекция вирусов в Ин-те вирусологии, 1956), США (Вашингтон, 1959), Чехии (Прага, 1969), Японии (Токио, 1962), Великобритании (Лондон, 1936) и Швейцарии (Лозанна, Междунар. центр живых культур). Результаты науч. исследований в области В. публикуются в науч. журналах, обсуждаются на междунар. конгрессах, организуемых каждые 3 года (первый состоялся в 1968). В 1966 на 9-м Междунар. конгрессе по микробиологии впервые избран Междунар. к-т по номенклатуре вирусов. Среди наиболее значительных периодич. изданий: зарубежные - «Journal of Virology» (с 1967, Balt.), «Virology» (с 1955, N. Y.), «Journal of General Virology» (с 1967, L.), «Virus Research» (с 1984, Amst.), «Archives of Virology» (с 1973, W.; первоначально «Archiv fьr die gesamte Virusforschung», с 1939) и др.; в России - «Вопросы вирусологии» (с 1956, М.), «Молекулярная генетика, микробиология и вирусология» (с 1984, М.). См. также ст. Вирусы и лит. при ней. Литература Лит.: Общая и частная вирусология. М., 1982. Т. 1-2; Коротаев А. И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. 3-е изд. СПб., 2002; Борисов Л.Б. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. М., 2005; Virus taxonomy. San Diego, 2005. Онкогенные вирусыОНКОГЕННЫЕ ВИРУСЫАвторы: А.Д. АльтштейнОНКОГЕННЫЕ ВИРУСЫ (опухолеродные вирусы), вирусы, способные вызывать опухолевую (неопластическую) трансформацию клеток в организме или культуре. Все известные О. в. относятся к 6 семействам ДНК-содержащих (покс-, герпес-, адено-, папиллома-, полиома- и гепаднавирусы) и к одному семейству РНК-содержащих (ретровирусы) вирусов. Опухолеродная активность вирусов была открыта в 1908 В. Эллерманом и О. Бангом (Дания), обнаружившими вирус эритробластоза кур, в 1911 Ф. Роус впервые выделил вирус, вызывающий саркому у кур. Сейчас известно уже свыше 200 онкогенных вирусов. Некоторые О. в. являются возбудителями опухолевых заболеваний человека и животных в естеств. условиях. Они способны вызывать как доброкачественные (папилломы, фибромы), так и злокачественные (рак, саркому, лейкозы) опухоли. Против двух распространённых онкогенных инфекций человека (гепатит В и рак печени, вызываемые гепаднавирусом, рак шейки матки, вызываемый папилломавирусами) разработаны эффективные вакцины. Многие О. в. (полиома-, адено-, герпес- и высокоонкогенные ретровирусы) вызывают опухолевую трансформацию клеток в культуре, изменяя их морфологич. признаки и «социальное» поведение (образование многослойных колоний). Такие клетки при введении восприимчивым животным обладают способностью к опухолевому росту. В то же время мн. вирусы, способные трансформировать клетки в культуре или вызывать опухоли у эксперим. животных, не проявляют себя как реальные возбудители опухолей в естеств. условиях. К их числу относятся широко распространённые в природе адено- и полиомавирусы. Напротив, некоторые О. в. (почти все папиллома- и ретровирусы - возбудители лимфоидных лейкозов птиц и млекопитающих) не могут трансформировать клетки в культуре, но вызывают опухоли у своих естеств. хозяев. Установлено, что для трансформации нормальной клетки в опухолевую с участием О. в. необходимо стабильное закрепление вирусного генома в клетке и активация специфич. вирусных генов - онкогенов, продукты которых (онкобелки) непосредственно ответственны за такую трансформацию (см. Онкогенез). Закрепление вирусного генома достигается либо активной его репликацией в клетке без нарушения её жизнеспособности (этот механизм характерен для вируса бычьей папилломы, поксвирусов и некоторых герпесвирусов), либо его интеграцией в клеточный геном (большинство О. в.) в результате рекомбинации. Онкогены ДНК- содержащих О. в. - неотъемлемая часть вирусного генома, необходимая для репродукции вируса. Онкогены ретровирусов имеют клеточное происхождение; они не нужны для репродукции вируса, и включение их в вирусный геном обычно ведёт к его дефектности. Некоторые ретровирусы (напр., вирус лимфоидного лейкоза) лишены онкогенов; вызываемый ими трансформирующий эффект обусловлен активацией онкогенов клеточного генома. Изучение О. в. и вызываемой ими опухолевой трансформации клеток сыграло огромную роль в понимании молекулярно-генетич. механизмов онкогенеза. Литература Лит.: Канцерогенез / Под ред. Д.Г. Заридзе. М., 2004; Борисов Л.Б. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. М., 2005. ПолиомавирусыПОЛИОМАВИРУСЫАвторы: А.Д. АльтштейнПОЛИОМАВИРУСЫ (Polyomaviridae), семейство ДНК-содержащих сферических вирусов человека и животных. Известны более 30 П., входящих в 3 рода (Ortho -, Wuki - и Avipolyomavirus). Вирионы (ок. 40 нм в диаметре) не содержат липидной оболочки и углеводов. Отличаются устойчивостью к нагреванию (выдерживают в течение часа нагревание до 50 °С). Икосаэдрический капсид вириона состоит из 72 капсомеров, которые содержат гл. белок вириона VP1 и 2 дополнительных - VP2 и VP3. Геном П. - кольцевая двунитевая ДНК (4,6-5,3 тыс. пар оснований); на одной из её нитей кодированы все 3 структурных белка, на другой - от 2 до 5 неструктурных белков (в т. ч. гл. онкогенные белки П. - Т антигены). Вирионная ДНК связана с клеточными гистонами и белком VP1. Репликация вирусной ДНК и формирование новых вирионов происходят в ядре заражённой клетки и приводят к её гибели. П. широко распространены в природе; заражают птиц, грызунов, кроликов, приматов (в т. ч. человека). Выделяются с мочой, распространяются контактным и возд. путём. Как правило, вызывают бессимптомную (латентную) инфекцию; иногда поражение П. приводит к тяжёлым заболеваниям ЦНС (прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия), почек, к раку кожи (карцинома Меркеля) у людей, к смерти птенцов мн. видов птиц. Способны вызвать образование опухолей (в естеств. условиях редко). Служат эксперим. моделью для изучения молекулярных механизмов опухолевой трансформации клеток. РетровирусыРЕТРОВИРУСЫАвторы: А.Д. АльтштейнРЕТРОВИРУСЫ (Retroviridae) (от лат. retro - обратно, назад и вирусы), семейство РНК-содержащих вирусов. Первооткрывателем Р. считается Ф. Роус, выделивший в 1910 возбудителя саркомы кур. Важнейшим этапом в изучении Р. явилось открытие Х. Темином и Д. Балтимором (1970) фермента обратной транскриптазы; её участие в жизненном цикле Р. обеспечивает перенос информации от РНК к ДНК. Два подсемейства: Spumaretrovirinae, включающее пенящие вирусы человека и животных, и Orthoretrovirinae, 6 родов. К Р. относятся вирусы сарком и лейкозов кур, сарком и лейкозов млекопитающих, Т-лимфотропные вирусы человека и обезьян, иммунодефицита человека вирус и др. Вирионы Р. имеют 80-100 нм в диаметре; икосаэдрический нуклеокапсид окружён липопротеиновой оболочкой со встроенными в неё гликопротеинами. Геном состоит из двух идентичных молекул (+)-цепей РНК, связанных водородными связями в области 5 ′ -концов; содержит 4 обязательных гена (gag, pro, pol, env) и от 1 до 7 (у разных Р.) др. генов. В геноме некоторых Р. могут присутствовать онкогены, имеющие клеточное происхождение. Оболочка вириона содержит два белка (продукты гена env); белки нуклеоида кодированы в гене gag; в нём присутствуют также ферменты - продукты генов pro (протеаза) и pol (обратная транскриптаза, интеграза). Жизненный цикл Р. начинается со связывания вириона со специфич. рецепторами на поверхности клетки-хозяина и последующего проникновения в клетку. В цитоплазме на вирусной (+)-цепи РНК при участии обратной транскриптазы синтезируется (-)-цепь ДНК, вследствие чего образуется гибрид РНК-ДНК. Затем РНК расщепляется, а обратная транскриптаза синтезирует (+)-цепь ДНК, используя в качестве матрицы (-)-цепь ДНК. В итоге образуется двухцепочечная ДНК-копия (провирус) РНК-генома. Провирус проникает в клеточное ядро и встраивается в геном клетки-хозяина. На матрице провируса с помощью клеточной РНК-полимеразы II начинается синтез вирусной РНК. Разл. вирусные мРНК образуются в результате сплайсинга. Они мигрируют в цитоплазму; затем происходит синтез вирусных белков, сборка вирионов на клеточной мембране и их освобождение путём отпочковывания от этой мембраны. Вирусы, генетич. материал которых т. о. включён в геном клеток животных, составляют заметную часть клеточной ДНК и называются эндогенными (в отличие от экзогенных Р., поступающих в клетку-хозяина извне). Им присуща значит. изменчивость генома, что обусловлено высокой частотой мутаций вследствие большого числа ошибок, допускаемых обратной транскриптазой при синтезе ДНК, и сверхвысокой частотой рекомбинаций. Перемещаясь в геноме путём транспозиции, эндогенные Р. могут инактивировать клеточные гены и служить причиной генетич. и онкологич. заболеваний. С изучением Р. связано формирование совр. концепции онкогенеза. Предпринимаются попытки их использования для лечения ряда генетич. заболеваний. |
 |