МЕХАНІЗМИ Проникнення вірусу в клітину. БІОХІМІЧНІ І ЦІТОФІЗІОЛОГІЧЕСКІЕ АСПЕКТИ.
Введення
Вірусні інфекції складають численну групу інфекційних захворювань, збудники якої відносяться до єдиним відомим в даний час неклітинним формам життя, паразитує на молекулярно-генетичному рівні клітини. Внеклеточно віріон біологічно інертний і не здатний до репродукції і індукції обмінних процесів. Після проникнення в клітину вірус починає функціонувати як самостійна генетична одиниця. Таким чином, основні події вірусного інфікування макроорганізму відбуваються на клітинному рівні, і вивчення закономірностей перебігу інфекції в клітці дозволяє зрозуміти механізми розвитку патологічного процесу в цілому.
Відомо, що віруси ссавців проникають в клітини, використовуючи їх рецептори, але тільки в останнє десятиліття почалися дослідження молекулярних механізмів поетапного проникнення цих інфекційних агентів. Даний процес визначає подальшу транспортування вірусної геномної інформації до сайтів її зчитування та репродукції в клітині-хазяїні. На даний момент терміном "вхід" позначається чотири етапи ініціації життєвого циклу вірусів у клітинах-мішенях.
До першого етапу належить приєднання віріонів до рецепторів клітинної мембрани, при якому відбуваються початкові конформаційні зміни білків зовнішньої оболонки вірусів. Ко другого, - взаємодія з корецептор посередниками проникнення вірусу в клітку. Цей процес супроводжується подальшими конформаційними змінами білкових компонентів вірусної оболонки, а також змінами клітинної плазмалемми. Третім етапом є безпосереднє переміщення вірусу в клітинній мембрані, позначуване терміном проникнення або "Penetration" і здійснюване за допомогою різних механізмів. До заключного - четвертому, етапу входу відноситься звільнення геному вірусу від нуклеокапсідний оболонки і початок транскрипції його РНК.
На третьому етапі входу вірусів в клітку необхідно зупинитися, оскільки саме в останні роки були зроблені певні відкриття, пов'язані з можливістю використання нових методів дослідження, що дозволяють вивчати молекулярну основу різних процесів в живих клітинах. Так, раніше щодо механізмів входу вірусу в клітину було прийнято, що окремий або кілька гетерогенних віріонів можуть проникати в клітку різними способами, такими як: мікрофагоцітозом - віропексісом, локальним порушенням цілісності клітинної плазмалемми, а також шляхом прямого злиття з нею оболонки вірусу. За даними сучасної літератури розрізняють 6 способів проникнення вірусів у клітини: макропіноцітоз, три види ендоцитозу (Клатріном-залежний, клатріном-незалежний і холестерол-залежний), за допомогою освіти кавеол (увігнутості плазматичної мембрани) і подібний останньому механізм, залежний від дінаміна.
Як відомо, взаємодія вірусу і клітини може відбуватися двома шляхами: неспецифічним (Ініціюється при випадковому зіткненні, коли віріони утримуються на клітинної поверхні за рахунок електростатичних сил) і специфічним (Здійснюється за наявності на клітинній поверхні рецепторів, що забезпечують міцне прикріплення вірусу до клітини). Після адгезії вірус проникає через плазмалемми і потім відбувається переміщення його генома до певних ділянок цитоплазми і ядра клітини, де ініціюється процес репродукції.
1. Приєднання віріонів до рецепторів клітинної мембрани
Як клітинні, так і вірусні рецептори належать до специфічних структурам і комплементарні один одному. Визначення специфічності етапу адгезії надзвичайно важливо, тому що саме в початковій стадії вірусного інфікування визначаються клітини-хазяї і проявляється тропізм вірусів до певних типів тканин. Природа клітинних рецепторів вкрай різноманітна, і їх функція тісно пов'язана зі структурою клітинної поверхні. За хімічним складом всі рецептори клітин поділяються на дві групи:
1) містять ліпіди - липопротеиновой рецептори;
2) містять вуглеводи - мукопротєїновиє рецептори.
Незважаючи на існуюче різноманіття поверхневих вірусних білків, що визначають антигенну специфічність, різні типи вірусів для приєднання до клітин можуть використовувати однакові клітинні рецептори, при цьому відомо, що на ліпопротеїнових рецепторах вибірково адсорбуються миксовирус і аденовіруси, тоді як арбовіруси і ентеровіруси на мукопротеінових.
Для виявлення та ідентифікації клітинних рецепторів, специфічних для вірусів, використовуються різні методи дослідження, наприклад, біохімічні, коли клітинні рецептори прицільно можуть бути зруйновані певними ферментами. За допомогою останніх було встановлено, що група вірусів, таких як короновіруси, віруси грипу А, В і С, здатні зв'язуватися з ацетілнейроаміннимі кислотами. Найбільша група специфічних для вірусів рецепторів визначена шляхом використання моноклональних антитіл, іммобілізованих на афінному гелі, а також методу рекомбінантної ДНК технології. Так, для аденовірусів рецепторами є інтегринів груп О± і ОІ, сульфатованих протеоглікани, для вірусів гепатиту - олігомерні лектини, для флавивирусов - глюкозаміноглікани (CD81 та ін), Fс Оі і гепаран сульфат протеоглікани. Істотно, що деякі віруси для прикріплення до клітин можуть використовувати більш ніж один рецептор, як було виявлено для вірусів комплексу герпесу, або з одним і тим ж рецептором одномоментно можуть зв'язуватися два віруси. Так, відомий факт конкуренції аденовірусів і вірусу Коксакі В за рецептор суперсемейства імуноглобулінів - CAR.
2. Взаємодія з корецептор, що приводить до конформації складових елементів вірусної оболонки і змінам клітинної плазмалемми
інфекційний вірус клітка
При поширенні в організмі і переході з однієї клітинної популяції в іншу може спостерігатися мутація білків вірусної оболонки. Подібні зміни виявлені для вірусу імунодефіциту людини, у якого відбувається перетворення глікопротеїнів оболонки з структури 120 в 41, що дозволяє крім первинного рецептора також зв'язуватися з макрофагальні або, дендритними клітинами слизової оболонки через рецептор CCR5 і з Т-клітинами через CXCR4. Визначено, що рецептор поліовірусу для його зв'язування з поверхнею клітин являє собою вершину п'ятигранної осьової структури, що складається з копій одного й того ж білка, і знаходиться в поглибленні (Каньйоні). Розмір каньйону менше, ніж розміри імуноглобулінів клітини. При цьому відзначається високий консерватизм ділянок подібних білків для всіх представників сімейства пикорнавирусов. Тому клітинними рецепторами для цих вірусів є різні інтегринів (а 2 ОІ 3, а v ОІ 1, а v ОІ 6 і ін), ОІ-мікроглобуліну та імуноглобуліни (CD54, CD55, CAR).
На прикладі вірусу грипу, який відноситься до групи вірусів з наявністю липопротеиновой оболонки - суперкапсіда, розроблена загальна концепція "завантаженого стрибка" від стабільного стану до конформаційних змін поверхневої структури віріона, при низьких значеннях рН. У складі суперкапсіда цього вірусу міститься гемаглютинін-нейрамінідазний білок, що включає компонентний протеїн М2, активується при низькому значенні рН як провідний виборчий канал для протонів. Зміна концентрації протонів порушує електростатичне взаємодія між рибонуклепротеіну віріона і його основним компонентом гемаглютинін-нейрамінідазного білка М1. Це призводить до звільнення віріона від оболонки в ендосоме.
Подібні білкам злиття вірусу грипу виявлені протеїни у вірусу парагрипу 5F, у вірусу імунодефіциту людини (НIV) - глікопротеїн 41 (Gp41), у вірусу лейкемії мишей - груповий трансмембранний білок і у вірусу Ебола - глікопротеїн 2 (gp2).
Незважаючи на структурний відміну, білок Е вірусу кліщового енцефаліту за своїми властивостями подібний білкам злиття, описаним вище, і відноситься до їх другій групі. Низьке значення рН індукує перегрупування олігомерів суперкапсіда цього вірусу, коли субодин...
