Структура вирусных частиц.

Общие принципы структуры вирусов. Молекулярная организация вирионов простых вирусов.Капсид – белковая оболочка вируса. Капсомеры.

Вирусные частицы (вирионы) состоят из двух или трех компонентов: генетического материала в виде нуклеиновой кислоты, несущей генетическую информацию, белковой оболочки (капсида), защищающей эти молекулы; и в некоторых случаях дополнительных липидных оболочек. Наличие капсида отличает вирусы от вирусоподобных инфекционных нуклеиновых кислот – вироидов.

Вирусы демонстрируют огромное разнообразие форм и размеров. Как правило вирусы значительно меньше бактерий. Зрелая вирусная частица состоит из нуклеиновой кислоты, покрытой защитной белковой оболочкой – капсидом. Капсид складывается из одинаковых белковых субъединиц, называемых капсомерами. Вирусы также могут иметь липидную оболочку поверх капсида (суперкапсид), образованную из мембраны клетки-хозяина. Капсид состоит из белков, кодируемых вирусным геномом, а его форма лежит в основе классификации вирусов по морфологическому признаку. Сложноорганизованные вирусы, кроме того, кодируют специальные белки, помогающие в сборке капсида. Комплексы белков и нуклеиновых кислот известны как нуклеопротеины, а комплекс белков вирусного капсида с вирусной нуклеиновой кислотой – нуклеокапсид.

Capsa(лат) – ящик. Капсида построена из идентичных повторяющихся субъединиц (капсомеры). Капсомер может быть образован одной или несколькими молекулами белка. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии. Капсиды бывают сферической и палочкообразной формы.

Выделяют 4 морфологических типа капсидов вирусов: спиральный, икосаэдрическийй, продолговатый и комплексный.

Спиральные вирусы (принципы спиральной симметрии, ВТМ).

Один тип белковых субъединиц. Нуклеиновая кислота располагается в центре белковой спирали. Размер нуклеиновой кислоты определяет размел капсида. Такая организация капсомеров приводит к формированию палочковидных и нитевидных вирионов: они могут быть короткими и очень плотными или длинными и очень гибкими. Генетический материал, как правило, представлен одноцепочечной РНК и удерживается в белковой спирали ионными взаимодействиями между отрицательными зарядами на нуклеиновых кислотах и положительными зарядами на белках. Пример: вирус табачной мозаики. У ВТМ шаг спирали 2,3 нм, геномная РНК окружена белком оболочки (2130 субъединиц). Размер вирусной частицы около 300 нм.

Также спиральная капсида у бактериофага М13 и у x-вируса картофеля.

Сферические вирусы, принципы икосаэдрической симметрии. Пентоны. Гексоны.

Капсиды многих вирусов практически идентичны сфере (правильные многоугольники).Правильный икосаэдр является оптимальной формой для закрытого капсида, сложенного из одинаковых субъединиц. Минимальное необходимое сичло одинаковых капсомеров – 12, каждый капсомер состоит из 5 идентичных субъединиц. Капсомеры, находящиеся в вершинах, окружены пятью другими капсомерами и называются пентонами. Капсомеры треугольных граней имеют 6 соседей капсомеров и называются гексонами. Гексоны являются плоскими, а пентоны – изогнутыми. Один и тот же белок может выступать субъединицей и пентомеров и гексамеров, или же они могут состоять из различных белков.

Простейший икосаэдр – 12 вершин, 30 ребер, 20 граней. Оси симметрии: 15 осей второго порядка, 10 осей 3 порядка и 6 осей 5 порядка.

Пентоны – черный цвет, гексоны – белый.

Структура бактериофага Т4.

Сверху вниз: головка, воротник, сокращающийся чехол, хвостовые фибриллы, базальная пластинка, шипы или хвостовые фибриллы.

Липопротеидная оболочка. Функции гликопротеинов. Нуклеокапсид. Пять основных видов симметрии вирусных частиц.

Липопротеидная оболочка – образована из мембраны клетки-хозяина. Содержит только вирусспецифичные белки, но не клеточные. Матриксный белок. Гликопротеины.

Функции гликопротеинов:

1. Являются вирусными рецепторами, определяющими присоединение вириона к клетке.
2. Обеспечивают проникновение капсида или всего вириона в клетку
3. Гликопротеины некоторых семейств вирусов обладают нейраминидазной активностью
4. Гликопротеины являются антигенами.

Вирус гепатита С.

На картинке внизу: зеленый прямоугольник – белки нуклеокапсиды, черные рожки – белки клетки-хозяина, белые рожки – гликопротеины вируса, оставшееся – белки матрикса.

Пять основных структурных форм вирусов в природе: