Типи вірусних мутантів і взаємодії між вірусами - студопедія

Поряд з повними вирионами в процесі репродукції фор-міруются незвичайні по структурі і функції вірусні частини-ці, які можна об'єднати в три групи: псевдовіруси, віруси-мутанти і віруси-рекомбінанти. Псевдо- і мутантні віріони виникають в чистих і змішаних культурах вірусів, а рекомбінантні - тільки в змішаних.

Псевдовіруси представлені вірусними Капсид. Серед псевдовірусов розрізняють:

- неповні псевдовіріони (віруси-пустушки. Або «вірусні тіні») - порожнисті капсиди, що не містять вірусного генома;

- псевдовіріони. капсиди яких замість вірусного генома містять нуклеїнових кислот клітини-господаря.

Типи вірусних мутантів. У репродуктивних циклах вірусів зако-номерно з'являються вірусні гібриди-мутанти [лат. mutation. зміна], за структурою і фенотипу відрізняються від роди-нізації (дикого) типу, але мають його генетичну основу, і немутаціонние гібриди.

Термін «мутант» ( «тип», «штам», «варіант») позначає вірус, який відрізняється якимось спадкоємною ознакою від батьківського «дикого» вірусу. «Дикий тип» # 8213; це умовне позначення певної популяції, яке зазвичай застосовують до неї тільки в зв'язку з досліджуваної мутацією, наприклад температуроустойчівость. При цьому дикий тип може містити інші мутації.

Штамом називають різні дикі типи одного вірусу, наприклад штами Орсе і Нью-Джерсі вірусу везикулярного стоматиту. Термін «тип» є синонімом «серотип», який визначають по нейтралізації інфекційності (специфічними антитілами), наприклад серотипи реовірусів 1, 2 і 3.

Розрізняють спонтанну і індуковану мутації вірусів.

Индуцированная мутація. Велика частина мутантів отримана з популяцій дикого типу, оброблених мутагенами, наприклад, азотистої кислотою, гідроксиламіном, алкилирующими агентами, ультрафіолетовим опроміненням.

Спонтанна мутація. Деякі віруси дають значну частку мутантів при пасирування у відсутності будь-яких мутагенів. Ці спонтанні мутації накопичуються в геномах вірусів і призводять до зміни фенотипу. В основі спонтанного мутагенезу лежить «оши-бочное» спаровування азотистих основ. обумовлене існуванням двох таутомерних [грец. tauto - ті ж самі, meros - частина] форм азотистих основ. Під час репліка-ції вірусів спаровування правильного азотистого підстави з підставою в таутомерних формі призводить до простої заміни (транзіциі) пурину на пурин або піримідину на піримідин. Швидкості спонтанного мутагенезу в ДНК-геномах низькі - 10 -8 -10 -11 на кожен включений нуклеотид. Наприклад, для вірусу віспи кроликів виявлено менше 0,1% спонтанних ts -мутанта. У РНК-вірусів швидкість спонтанного мутагенезу значно вище - 10 -3 -10 -4 на кожен включений нуклеотид. Для вірусу везикулярного стоматиту частота переходу до ts -фенотіпу дорівнює 1-5%.

З'являються мутанти, як правило, є делеционного (лат. Deletion. Випадання), т. Е. Такими, що втрачають певну ділянку генома батько-ського вірусу. Вірусні частинки з таким дефектним геномом зберігають свою активність, але для реплікації і дозрівання потребують продуктах вірусного генома батька - зазвичай в структурних і неструктурних білках. Такий характер програвання ництва вірусів називають негенетичної типом взаимодейст-вия або односторонньої Комплементація (доповненням); роди-тельский вірус, який стимулює репродукцію мутанта, - виру-сом-помічником. а репродукується з його допомогою му-танто - вірусом-сателітом (супутником).

Відповідно до цього розрізняють 4 класу вірусів-мутантів: 1) віруси з умовно дефектними геномами; 2) ДІ-частинки. т. е. дефектні интерферирующие; 3) інтеграційні віруси з де-фектнимі геномами; 4) віруси-сателіти.

Умовно-дефектні віруси несуть мутантні геноми, дефектні в певних умовах. Серед них найчастіше зустрі-зустрічаються температурочувствітельной ts - і холодочувствітельних tc- мутанти, мутанти по спектру господарів і мутанти по морфолого-гии бляшок.

У ts -мутанта нуклеотидних послідовність в геномі змінюється таким чином, що утворений ними білковий продукт зберігає функціонально активну конформацію тільки при пермісивними [англ. permissive. що дозволяє] температурі близько 36-38 ° С, а при більш високій неперміссівной температурі 39-42 о С мутант стає нежиттєздатний-ним і припиняє розвиток. Навпаки, tc -мутанта розмножують-ся при більш високій, ніж оптимальна, пермісивними для них температурі.

Дефектні интерферирующие віруси, або ДІ-частинки, представляють собою віріони, у яких відсутній деяка частина геномної РНК або ДНК, але структурні білки залишаються такими ж, як у батьківських вірусів. Реплікація ДІ-частинок без батьківських віріонів не відбувається, але при спільному зараженні клітин тими і іншими вона відновлюється внаслідок використання ген-них продуктів дикого типу, яких вони самі не виробляючи-ють. Для ДІ-частинок батьківський вірус з повно-цінним геномом є вірусом-помічником (хелпери). Назва ДІ-частинок обумовлено тим, що утилізуючи для своєї реплікації продукти генів хелпера, вони разом з тим пригнічують репродукцію вірусу-помічника, що в вірусології називають інтерференцією [лат. inter. взаємно і ferio. пригнічувати].

Інтеграційні віруси з дефектним геномом - це Мутаа-ти-типи (або види) ретровірусів підродини онкорнавірусов. містять onс-гени [грец. oncoma, пухлина і англ. RNA - РНК], - перш за все саркомний віруси-гібриди, які в процесі еволюції, як припускають, придбали клітинні onс-гени. Інтегруючи з клітинним геномом, ДНК-транскрипти саркомний вірусів привносять в нього onс -гени і, якщо вони попа-дають під дію певної регуляції клітин, після короткого латентного періоду викликають злоякісне їх пе-рерожденіе.

Віруси-сателіти. Так само, як ДІ-частинки, вони паразитують на генних продуктах ві-русів-помічників і часто интерферируют з ними, як, напри-заходів, сателіт вірусу некрозу тютюну, повністю залежить в своїй реплікації від одночасного зараження клітин тютюну його інфекційним вірусом-помічником .

Однак віруси-сателіти часто використовують генні про-дукти неспоріднених їм вірусів-помічників з негомологіч-ними геномами.

Генетичне взаємодія між вірусами. Розрізняють два типи генетичного взаємодії між вірусами: комплементація і рекомбінація.

Комплементація називають взаємодію генних продуктів вірусу в змішаних вірусних культурах клітин, що призводить до збільшення виходу одного або обох вірусів, в той час як їх генотип залишається незмінним.

Існує два типи комплементации:

1) неалельні. або міжгенних (найбільш типова), при якій мутанти, дефектні по різних функцій, допомагають один одному в реплікації, надаючи функцію, дефектну в іншого вірусу;

2) алельних. або внутрігенних (спостерігається набагато рідше), яка відбувається в тому випадку, якщо генний продукт, дефектний у обох партнерів в різних доменах, утворює мультімерной білок. Якщо такий білок складається з субодиниць одного партнера, то він функціонально неактивний, а якщо з субодиниць обох партнерів, то він може прийняти функціонально активну конформацію.

Вірус-ної рекомбинацией називають обмін генетичним матеріалом (окремих ділянок і цілих генів) між двома вірусами з різними геномами або ж варіантами одного і того ж вірусу, які відрізняються деякими структурними особливостями їх генома. Вірус, в геномі якого при рекомбінаціях відбулося заміщення-додавання певної ділянки ДНК, називають вірусом-реципієнтом (рекомбінантов).

Біологічне значення рекомбінації: вони не порушують структури вірусного генома (на відміну від мута-ций, вони не летальні), а оновлюють його або усувають наявні пошкодження, збагачують при цьому ге-генетичних фонд вірусів і вносять істотний внесок в їх еволюцію.

Внутрішньомолекулярні рекомбінації у вірусів реалізуються механізмом розрив-воссоеді-ня, а у РНК-вірусів з сегментованим геномом - пере-мешіваніем генів.

Серед генетичних рекомбінацій ДНК-вірусів виділяють рекомбінації:

1) між двома дикими типами вірусів з інтактними (лат. Intactus. Незайманий), т. Е. Повними, геномами. Рекомбінації між дикими типами можуть бути міжгенних-ми з передачею генів і внутрігенних з обміном окремих ділянок гена. При цьому утворюється вірус-рекомбінант на-слід властивості обох типів вірусів;

2) між диким типом і його мутантним варіантом. Формування рекомбинантов відбувається на основі мутантів. Зокрема, рекомбінація між інтактним геномом дикого типу і де-фектним геномом його мутанта усуває пошкодження в результаті схрещування повно-го і дефектного геномів вірусів - перехресна, або крос-реактивація. Так як при цьому відновлюється втрачений ознака (маркер), то її часто називають феноменом «порятунку маркера»;

3) між варіантами мутантів дикого типу вірусу. Формування рекомбинантов відбувається на основі мутантів. Також спостерігається реактивація повреж-дений геномів, але так як її ефективність цілком залежить від кількості і тісного кооперативного взаємодії між рекомбинируют вірусами, то її називають не пере-хресної, а множинної реактивацией.

У рекомбінаційному процесі між вірусами, мають повний сегментований геном, відбувається перетасування (пе-ресортіровка) їх фрагментів та освіту рекомбинантов, со-тримають родинні, але не властиві для дикого типу гени, наприклад, гени гемагглютининов і нейраминидаз інших сероварів вірусу грипу типу А.

Таким чином, в клітці, зараженої змішаної культурою родинних вірусів з інтактними генами, виникають віруси-рекомбінанти і реассортантом, а при одночасному її інфи-цірованіі диким типом з його мутантом або декількома му-ТАНТА-реактівантамі.

Генетичного взаємодії між біологічно і еволюційно далекими вірусами в природі не відбувається слідом-ствие їх високу специфічність по спектру клітин-господарів і інтерференції, т. Е. В природних умовах з гетерогенних вірусних геномів гібридів не виникає.

Негенетическое взаємодія вірусів. Негенетичні взаємодії часто призводять до фенотипическому маскування справжнього вірусного генотипу і виникненню немутаціонних гібридів. До негенетичної взаємодій вірусів зокрема відносять гетерозиготность. фенотипическое змішування. інтерференцію.

Серед немутаціонних вірусів-гібридів розрізняють віруси-гетерозиготи і «віруси-химери».

Віруси гетерозиготи (грец. Heteros. Інший, чужий і zygoo. Со-единящей) представляють собою вірусні частки, до складу кото-яких входить не один, а два різних генома вірусів або один повний з деякою частиною другого. Освіта гетерозигот порівняно рідкісне явище.

«Віруси-химери» - це вірусні частинки, що містять повний геном, укладений в капсид, що складається з білка іншого вірусу, що відбувається при так званому фенотипическом змішуванні, або транскапсідізаціі. Фенотипическое змішування досить широко поширене серед близькоспоріднених безоболочечних вірусів, таких, на-приклад, як віруси поліомієліту типів 1 і 2, вірусів ЕКХО і Коксакі, інших пикорнавирусов.

Таким чином, немутаціонние віруси-гібриди - повноцінні віріони. Подібно виру-сам-мутантів, виникають шляхом комплементации, а не внаслідок її вія схрещування геномів, як рекомбінанти.

Стану гетерозиготности і транскапсідізаціі вірусів нестійкі і швидко зникають при пасажах.

Біологічне значення немутаціонних гібридів: значення гетерозигот не з'ясоване. Транскапсідізація ж може забезпечити вірусам-гібридам широке коло господарів і преодоле-ня міжвидових бар'єрів.