Типы взаимодействия вируса с клеткой. Этапы продуктивной вирусной инфекции

Взаимодействие вируса с клеткой - это сложный процесс, результаты которого могут быть различны. По этому признаку (конечный результат) можно выделить 4 типа взаимодействия вирусов и клеток.

1. Продуктивная вирусная инфекция. Это такой тип взаимодействия вируса с клеткой, при котором происходит репродукция вирусов, а клетка погибает (для бактериофагов такой тип взаимодействия с клеткой называют литическим). Продуктивная инфекция лежит в основе острых вирусных заболеваний, а также в основе условных латентных инфекций, при которых погибают не все клетки пораженного органа, а только часть; остальные неповрежденные клетки этого органа компенсируют некоторую утрату его функции, вследствие чего заболевание некоторое время не проявляется, пока не наступит декомпенсация.

2. Абортивная вирусная инфекция. Это такой тип взаимодействия вируса с клеткой, при котором репродукции вирусов не происходит, а клетка, избавляется от вируса, функции ее при этом не нарушаются, поскольку это происходит только в процессе репродукции вируса.

3. Латентная вирусная инфекция. Это такой тип взаимодействия вируса с клеткой, при котором происходит репродукция вирусов, но клетка не погибает, а сохраняет свою жизнеспособность. В ней происходит синтез и вирусных, и клеточных компонентов; при этом клеточные синтезы преобладают, и поэтому клетка достаточно длительно сохраняет свои функции. Этот механизм лежит в основе безусловных латентных вирусных инфекций.

4. Вирус-индуцированные трансформации. Это такой тип взаимодействия вируса с клеткой, при котором клетки, пораженные вирусом, приобретают новые, ранее не присущие им свойства. Геном вируса или его часть встраивается в геном клетки, и вирусные гены превращаются в группу клеточных генов. Этот интегрированный в хромосому клетки-хозяина вирусный геном называется провирус, а такое состояние клеток обозначается как вирогения.

При любом из указанных типов взаимодействия вирусов и клеток можно выделить процессы, направленные на то, чтобы доставить вирусную нуклеиновую кислоту в клетку, обеспечить условия и механизмы ее репликации и реализации содержащейся в ней генетической информации.

Продуктивная вирусная инфекция осуществляется в три периода: начальный, средний и заключительный. Начальный период включает стадии адсорбции вируса на клетке, проникновения в клетку, дезинтеграции (депротеинизации) или “раздевания” вируса. Вирусная нуклеиновая кислота была доставлена в соответствующие клеточные структуры и под действием лизосомальных ферментов клетки освобождается от защитных белковых оболочек. В итоге формируется уникальная биологическая структура. Инфицированная клетка содержит два (собственный и вирусный) генома и один (клеточный) синтетический аппарат. После этого начинается вторая группа процессов репродукции вируса, включающая средний и заключительный период, во время которых происходят репрессия клеточного и экспрессия вирусного генома. Репрессию клеточного генома обеспечивают низкомолекулярные

регуляторные белки типа гистонов, синтезируемые в любой клетке. При вирусной инфекции этот процесс усиливается. Теперь клетка представляет собой структуру, в которой генетический аппарат представлен вирусным геномом, а синтетический аппарат - синтетическими системами клетки. Дальнейшее течение событий в клетке направлено на репликацию вирусной нуклеиновой кислоты (синтез генетического материала для новых вирионов) и реализацию содержащейся в ней генетической информации (синтез белковых компонентов для новых вирионов). У ДНК-содержащих вирусов, как в прокариотических, так и в эукариотических клетках, репликация вирусной ДНК происходит при участии клеточной ДНК-зависимой ДНК-полимеразы. При этом у однонитевых ДНК- содержащих вирусов сначала образуется комплементарная нить, так называемая репликативная форма, которая служит матрицей для дочерних молекул ДНК. Реализация генетической информации вируса, содержащейся в ДНК, происходит следующим образом. При участии ДНК-зависимой РНК-полимеразы синтезируются и-РНК, которые поступают на рибосомы клетки, где и синтезируются вирусспецифические белки. У двунитевых ДНК-содержащих вирусов, геном которых транскрибируется в цитоплазме клетки хозяина; это собственный геномный белок. Вирусы, геномы которых транскрибируются в ядре клетки, используют содержащуюся там клеточную ДНК-зависимую РНК-полимеразу. У РНК-содержащих вирусов процессы репликации их генома, транскрипции и трансляции генетической информации осуществляются иными путями. Репликация вирусных РНК, как минус, так и плюс-нитей, осуществляется через репликативную форму РНК (комплементарную исходной), синтез которой обеспечивает РНК-зависимая РНК-полимераза. Это геномный белок, который есть у всех РНК-содержащих вирусов. Репликативная форма РНК минус-нитевых вирусов (плюс нить) служит не только матрицей для синтеза дочерних молекул вирусной РНК (минус нитей), но и выполняет функции и-РНК, т.е. идет на рибосомы и обеспечивает синтез вирусных белков (трансляция). У плюс-нитевых РНК-содержащих вирусов функцию трансляции выполняют ее копии, синтез которых осуществляется через репликативную форму (минус нить) при участии вирусных РНК-зависимых РНК-полимераз. У некоторых РНК-содержащих вирусов (ретровирусы) имеется совершенно уникальный механизм транскрипции. Он обеспечивается ревертазой (обратной транскриптазой),-специфическим вирусным ферментом и называется обратной транскрипцией. Суть ее состоит в том, что в начале на матрице вирусной РНК при участии обратной транскриптазы образуется транскрипт, представляющий собой одну нить ДНК. На нем с помощью клеточной ДНК-зависимой ДНК-полимеразы синтезируется вторая нить и формируется двунитевой ДНК-транскрипт. С него обычным путем через образование и-РНК происходит реализация информации вирусного генома. Результатом описанных процессов репликации, транскрипции и трансляции является образование дочерних молекул вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков, закодированных в геноме вируса. После этого наступает третий,

заключительный период взаимодействия вируса и клетки. Из 102 структурных компонентов (нуклеиновых кислот и белков) на мембранах цитоплазматического ретикулюма клетки собираются новые вирионы. Клетка, геном которой был репрессирован (подавлен), обычно погибает. Вновь сформировавшиеся вирионы пассивно (в результате гибели клетки) или активно (путем почкования) покидают клетку и оказываются в окружающей ее среде. Таким образом, синтез вирусных нуклеиновых кислот и белков и сборка новых вирионов происходят в определенной последовательности (разобщен во времени) и в разных структурах клетки (разобщен в пространстве), в связи с чем способ репродукции вирусов и был назван дисъюнктивным (разобщенным). При абортивной вирусной инфекции процесс взаимодействия вируса с клеткой по тем или иным причинам прерывается до того, как произошло подавление клеточного генома. Очевидно, что в этом случае генетическая информация вируса реализована не будет и репродукции вируса не происходит, а клетка сохраняет свои функции неизменными. При латентной вирусной инфекции в клетке одновременно функционируют оба генома, а при вирус-индуцированных трансформациях вирусный геном становится частью клеточного, функционирует и наследуется вместе с ним. В зависимости от результата (типа) взаимодействия вирусов с клеткой развиваются различные формы вирусных инфекций.