Вирусы гриппа: инфицирование клетки-мишени
Инфекционный цикл вирусов гриппа начинается с контакта вирусной частицы с клеточной поверхностью. При этом рецепторсвязывающий карман НA связывает концевой остаток сиаловой кислоты в клеточном олигосахариде. В контакте участвует одновременно несколько тримеров НA. Затем участок клеточной поверхности (покрытая клатрином "ямка") углубляется, отшнуровывается от поверхности клетки и в цитоплазме сливается с эндосомой . Вирусная частица, находящаяся на стенке эндосомы, подвергается воздействию кислой реакции среды, что приводит к структурной перестройке НA. Участки длинной альфа-спирали в составе малой субъединицы НA перестраиваются таким образом, что гидрофобный N-концевой пептид ("пептид слияния") оказывается в непосредственном контакте с липидным слоем клеточной мембраны. Происходит слияние липидных слоев, и нуклеокапсид выходит в цитоплазму. За время пребывания в эндосоме внутренняя среда вириона делается все более и более кислой благодаря перекачке ионов Н+ из эндосомы в вирион, осуществляемой через канал тетрамера М2 . Закисление среды вызывает диссоциацию связи нуклеокапсида с белком М1 и позволяет нуклеокапсиду не только перейти в цитоплазму, но и транспортироваться в ядро клетки.
Каждый сегмент вирусной РНК оказывается в клеточном ядре в составе рибонуклеопротеидного тяжа, в котором вирусная РНК ассоциирована с белком NP . Каждый рибонуклеопротеидный тяж содержит, по меньшей мере, один тример РВ1 - РВ2 - РA , присоединенный к двум концам вирусной РНК. Прежде чем начать транскрипцию вирусной РНК, этот тримерный полимеразный комплекс связывает, а затем отщепляет 5'-концевой участок клеточной пре-мРНК длиной 10-13 н.о., содержащий на 5'-конце кэп, т.е. метилированный остаток гуанозина , присоединенный пирофосфатной связью. При этом распознавание и связывание кэпа осуществляет белок РВ2, а эндорибонуклеазное отщепление на расстоянии 10-13 н.о. от кэпа - белок РВ1. Отщепленные кэп-содержащие отрезки используются в качестве праймеров для вирусной транскрипции. При этом собственно функцию праймера выполняет только З'-концевой аденозиловый остаток праймера, который вступает в контакт с З'-концевым уридиловым остатком вирусного РНК-сегмента. Инициация транскрипции осуществляется посредством включения гуанозилового остатка, комплементарного предпоследнему цитозиловому остатку РНК-сегмента, в растущую цепь вирусной мРНК. Таким образом, в составе мРНК оказывается 10-13-нуклеотидный кэпированный праймер клеточного происхождения, за которым следует вирусспецифическая последовательность, комплементарная вирусному геномному сегменту (начиная с предпоследнего нуклеотида на его З'-конце).
Далее происходит элонгация цепи мРНК. Как инициацию транскрипции, так и элонгацию осуществляет белок РВ1 . Продвигаясь по нити геномной РНК от ее З'-конца к 5'-концу, полимеразный комплекс постоянно сохраняет связь с 5'-концом геномного РНК-сегмента, постепенно уменьшая петлю, образованную еще не транскрибированным участком. В каждом геномном РНК-сегменте имеется короткий (6-8 н.о.) олигоуридиловый участок на расстоянии 16 н.о. от 5'-конца. Полимераза, дойдя до этого места, не может продвинуться дальше, поскольку последний отрезок вРНК (5'-концевые 16 н.о.) находится в связи с самим полимеразным комплексом и для транскрипции механически недоступен. Поэтому полимераза останавливается и повторно транскрибирует несколько раз олигоуридиловый участок, синтезируя роlу(A)-последовательность на З'-конце мРНК. Таким образом, в составе любой молекулы вирусной мРНК присутствует на 5'-конце 10-13-нуклеотидный участок клеточного происхождения, но отсутствует на З'-конце участок, комплементарный 5'-концевому 16-нуклеотидному отрезку вРНК.
Вирусспецифические мРНК транспортируются из ядра в цитоплазму. Некоторые мРНК, транскрибированные с генов М и NS , предварительно подвергаются сплайсингу . В цитоплазме мРНК транслируются с образованием вирусных белков. Белок NP, белки полимеразного комплекса, белки NS1 и NS2 и, частично, белок M1 транспортируются в ядро. После достижения в ядре определенной концентрации белка NP вирусный полимеразный комплекс приобретает способность синтезировать полные комплементарные копии вирусных РНК-сегментов, не содержащие клеточных праймерных последовательностей, но содержащие участок, комплементарный последним 16 н.о. вирусного РНК-сегмента. Такие полные комплементарные транскрипты (кРНК) сразу после синтеза вступают в ассоциацию с белком NP. Они, в отличие от мРНК, не транспортируются в цитоплазму, а остаются в ядре и используются вирусной РНК-полимеразой в качестве матриц для синтеза новых геномных РНК, т.е. для репликации вирусного генома. Новые геномные РНК, в свою очередь, подвергаются транскрипции с образованием основной массы вирусных мРНК. На поздней стадии инфекции новые нуклеокапсиды, содержащие вРНК, выходят в цитоплазму. В этом процессе принимают участие белки M1 и NS2 в ассоциации с клеточными белками, осуществляющими экспорт клеточных макромолекул в цитоплазму через ядерные поры.
Белки НA и NA синтезируются рибосомами , которые связаны с грубым цитоплазматическим ретикулумом . Эти белки сразу после синтеза попадают в просвет внутриклеточных везикул и транспортируются к поверхности клетки, подвергаясь при этом гликозилированию и фолдингу . Белки M1 (те молекулы, которые не попадают в ядро) и М2 синтезируются на свободных рибосомах, но тоже после синтеза связываются с внутриклеточными мембранами и транспортируются к поверхности клетки. На поздней стадии инфекции значительная часть клеточной поверхности занята вирусспецифическими "пятнами", в которых наружный слой образован трансмембранными вирусными белками, а внутренний - белком М1. Клеточные белки из этих участков полностью вытеснены. Новосинтезированные вирусные рибонуклеопротеиды транспортируются к этим "пятнам", и здесь происходит почкование новых вирусных частиц.
Подбор вирусных РНК-сегментов в состав вириона является высокоупорядоченным процессом, в ходе которого в каждую вирусную частицу попадает по одной копии геномного сегмента. Взаимное распознавание геномных сегментов в ходе этого процесса осуществляется с участием длинных З'-концевых и 5'-концевых участков вРНК, захватывающих обширные области кодирующей последовательности РНК-сегментов.
Сегментированный характер генома позволяет вирусам гриппа при смешанном заражении разными вирусами одного и того же рода легко образовывать гибридные вирусы-реассортанты. Реассортанты определенного генного состава можно получить в лабораторных условиях. В природе тоже образуются реассортантные вирусы. Именно в результате реассортации вируса гриппа человека и вируса гриппа птиц возникли вирусы гриппа A , вызвавшие пандемии в 1957 и 1968 г. Возможен и прямой переход вируса от птиц к млекопитающим.
Вирус, вызвавший пандемию в 1918 г., не был реассортантом, возникшим при скрещивании вирусов гриппа человека и птиц. Все его гены сходны с генами вирусов гриппа птиц. В настоящее время во многих странах циркулирует высоковирулентный вирус гриппа птиц субтипа H5N1 , способный передаваться от птиц человеку и вызывать тяжелое заболевание с высокой смертностью, но не передающийся от человека к человеку. Вирус H5N1 возник в результате реассортации разных вирусов гриппа птиц. Ведется постоянное наблюдение за циркуляцией и эволюцией вируса субтипа H5N1.
Смотрите также:
