Структура вириона семейств вирусов позвоночных, социально значимых в патологии человека
Структура вириона семейств вирусов позвоночных, социально значимых в патологии человека.
Вирус гриппа A и вирус гриппа B , рода Influenzavirus A и Influenzavirus B , соответственно, семейство Orthomyxoviridae . Вирионы в популяции варьируют по диаметру в пределах 80-120 нм ( рис. 1.4 , А), но встречаются гигантские и нитевидные структуры ( рис. 1.4 , Б). В пеплосе выявляются пепломеры с гемагглютинируюшей и нейраминидазной активностью в соотношении 4-5:1. Гемагглютинирующий пепломер - тример с молекулярной массой 215-240 кДа, состоящий из трех структурных единиц с молекулярной массой около 80 кДа. Длина тримера до 14 нм, а его торцевая часть имеет форму треугольника с длиной стороны 4 нм. Нейраминидазный пепломер - это булавовидный тетрамер на внешней поверхности вириона с фибриллой диаметром 2 нм, длиной 10 нм и сфероидной структурой на ее конце диаметром 4 нм. Пепломеры погружены в липидную мембрану толщиной 6 нм и контактируют с белковой оболочкой вириона, состоящей из матриксного M1 белка . Матриксный белок M2 формирует каналы, пронизывающие липидную и белковую оболочки вириона. При частичном разрушении вириона выявляются спиральные структуры диаметром до 60 нм, которые, в свою очередь, сформированы вирусным нуклеокапсидом - спиралью диаметром 7 нм ( рис. 1.4 , В).
Уникальна организация нуклеокапсида гриппа, т.к. 8 фрагментов РНК должны, очевидно, формировать 8 рибонуклеопротеидовых комплексов, которые стыковались бы в единую спиральную структуру диаметром 7 нм и сворачивались в спираль диаметром 60 нм. В пользу высказанной точки зрения свидетельствуют уникальные микрофотографии, полученные при использовании одной из криогенных методик. Почкующиеся вирионы гриппа диаметром около 70 нм до последнего момента почкования на плазматической мембране клетки имеют бациллярную форму ( рис. 1.5 , А). Последняя может быть обусловлена только почкованием цилиндрического тела, а при отрыве от клетки, минимизируя свою поверхностную энергию, вирион приобретает сферическую форму ( рис. 1.5 , Б).
Все представители четырех семейств, входящих в порядок Mononegavirales , имеют спиральный капсид. В большей степени изучена структура вириона представителей семейства Paramyxoviridae . Диаметр вириона варьирует от 100 до 300 нм. Пепломеры этих вирусов короче, чем у вирусов гриппа, - 8-10 нм. На рис. 1.6 , А представлены практически интактные и полностью разрушенные вирионы вируса Сендай ( Paramyxoviridae , Respirovirus ). Нуклеокапсид диаметром 18 нм представлен в виде фрагментов различной длины, короче структуры, содержащей геном вируса, - 1000 нм. Фрагментация нуклеокапсида свидетельствует об определенной его ригидности вне вириона ( рис. 1.6 , А-Б). Вместе с тем в ультратонких срезах вирионов ( рис. 1.6 , В) видна цепочка колец диаметром 18 нм, примыкающих к белковой оболочке, - срезы по короткой оси нуклеокапсида, что свидетельствует о его гибкости in situ.
Очевидно, что в процессе репродукции вирусов, входящих в порядок Mononegavirales , должна быть фаза деспирализации нуклеокапсида и не исключено транскрибирование РНК в подобном комплексе.
Более демонстративно деспирализация нуклеокапсида выявляется у вирусов семейства Rhabdoviridae . На рис. 1.7 представлен интактный вирион вируса везикулярного стоматита ( Rhabdoviridae , Vesiculovirus ) ( рис. 1.7 , А), вирион этого же вируса с частичной деградацией оболочек ( рис. 1.7 , Б), спиральный нуклеокапсид ( рис. 1.7 , В) и деспирализованный нуклеокапсид в виде тяжа ( рис. 1.7 , Г).
Вирионы вирусов семейства Coronaviridae обладают самым большим геномом среди РНК-содержащих вирусов - до 31000 нуклеотидов. Диаметр вириона коронавирусов 80-200 нм, капсид спиральной симметрии. В липидной мембране вириона интегрировано четыре белка: S белок , М белок , Е белок и НЕ белок . Белок S (220 кДа) имеет булавовидную форму и высоту до 20 нм. Этот пепломер определяет изображение вириона, напоминающую корону вокруг солнца при полном солнечном затмении ( рис. 1.8 ).
У вирусов семейства Togaviridae капсид имеет икосаэдрическую форму и окружен липидной оболочкой. На рис. 1.9 , А представлены вирионы вируса Синдбис ( Togaviridae , Alphavirus ). К сожалению, на рис. 1.9 , А в оболочке не удается визуализировать пепломеры при стандартной методике негативного контрастирования, но пепломеры выявляются после препарирования с помощью криогенных методик электронной микроскопии ( рис. 1.9 , Б).
РНК-содержащие вирусы позвоночных с икосаэдрическим капсидом - Astroviridae , Caliciviridae , Nodaviridae , Picornaviridae - не имеют липидной оболочки. Диаметр вирионов этих вирусов лежит в пределах 22-40 нм.
На рис. 1.10 представлены вирионы полиовируса 1-го типа ( Picornaviridae , Enterovirus ). Стандартный метод просвечивающей электронной микроскопии и негативное контрастирование не позволяют наблюдать упорядоченную организацию белков P1 , Р2 , РЗ в составе капсида. Только при анализе изображений, полученных с помощью криогенных методик электронной микроскопии и трехмерной реконструкции с использованием методов математического моделирования, удается увидеть капсомеры.
ДНК-содержащие вирусы позвоночных Adenoviridae , Hepadnaviridae , Herpesviridae , Iridoviridae , Papillomaviridae , Parvoviridae , Polyomaviridae , Circoviridae - имеют икосаэдрический капсид. Классический икосаэдрический капсид характерен для семейства Adenoviridae . На рис. 1.11 ,А представлен вирион аденовируса ( HAdV12 ). Можно наблюдать капсомеры в составе капсида и капсомеры вне вириона. На рис. 1.11 ,Б показаны вирионы того же вируса, но полученного с помощью криогенного метода.
Вирусы семейства Herpesviridae содержат более 30 структурных белков. На рис. 1.12 ,А в перинуклеарной области клетки можно видеть нуклеокапсиды. Вокруг капсида имеется зона, получившая наименование тегумент . Объем этой области различен и может в несколько раз превышать объем нуклеокапсида. Более того, липидная оболочка, формируемая ядерной мембраной, может окружать несколько нуклеокапсидов. На рис. 1.12 ,Б показан вирион ВПГ-1 (в составе капсида различимы капсомеры).
Вирус гепатита В ( Hepadnaviridae , Orthohepadnavirus ) имеет капсид гексагональной симметрии и липидную оболочку с интегрированными в нее L-белком , М-белком и S-белком . На рис. 1.13 можно видеть вирионы диаметром 42-49 нм ( частицы Дейна ), сферические структуры диметром 20-22 нм и филаментозные структуры аналогичного диаметра, не содержащие ДНК. Визуализировать дискретно белки L, М и S в составе оболочки не удается.
Вирионы РНК-содержащего вируса иммунодефицита человека ( ВИЧ-1 и ВИЧ-2 ) ( Retroviridae , Lentivirus ) имеют нуклеокапсид, формируемый белком р24 , который обладает кубической симметрией, но существенно отличается по структуре от икосаэдра. Анализ изображения ультратонких срезов вирионов ВИЧ-1 дает основание считать, что он имеет форму усеченного конуса ( рис. 1.14 , А). Например, на рис. 1.14 ,Б представлен вирион, рассеченный по длинной оси конуса.
Смотрите также:
