Белки и липиды вирусных частиц

Белки вирионов представляют собой основную массу вирусных частиц. На долю белков приходится больше вещества вирусной частицы, чем нуклеиновых кислот. Состав белков может быть чрезвычайно разнообразным и существенно различаться у различных видов. Хотя, как правило, качественный состав белковых компонентов ничем не отличается от белковых компонентов других биологических объектов.

Главная функция белков - защита генетического аппарата вирусов, их генома, от неблагоприятных воздействий внешней среды. Но естественно это не абсолютная защита, белки не выступают в роли танковой брони, но в определенной ситуации нуклеиновые кислоты, конечно, могут подвергаться воздействию внешних факторов, которые могут инактивировать вирусную частицу. С другой стороны еще одной важной функцией белков вирусной частицы является обеспечение начальных этапов взаимодействия вируса с поверхностью клетки-хозяина, т.е. белки участвуют в адсорбции вируса на клетке. Если говорить о бактериальных вирусах, то многие из них особенно сложно организованные вирусы, наделены специальными приспособлениями для взаимодействия с клеткой хозяина. Это специальные пластинки, хвостовые нити, ворсинки и т.д.

Что касается более примитивно организованных бактериальных вирусов, то в тех случаях, когда вирусные частицы не обладают специализированными, четко выраженными структурами, выявляемыми при микроскопических исследованиях, то предполагают, что все-таки какие-то определенные компоненты белковой оболочки, сайты или места могут выполнять функцию адсорбционных рецепторов вируса, которые взаимодействуют с комплементарными рецепторами клетки-хозяина. Все эти взаимодействия основаны на комплементарности зарядов взаимодействующих структур, когда один заряд зеркально отображает заряд другого рецептора. Естественно ковалентных связей при этом не образуется, а взаимодействие происходит за счет слабых сил. Поверхностные белки вирусов животных, также как и поверхностные белки, примитивно организованных бактериальных вирусов выполняют функцию адсорбционных приспособлений при взаимодействии с клеткой.

То, что такие специфические участки на вирусной частице животных существуют, довольно наглядно иллюстрируется в случае вируса полиомиелита. В естественных условиях данные вирусы, полиовирусы, характеризуются узким спектром клеток-хозяев. Они могут репродуцироваться только в клетках приматов, в естественных условиях, когда интактные вирусные частицы взаимодействуют с интактными клетками. Однако чистая нуклеиновая кислота, ДНК полиовирусов, может вызвать заражение клеток других видов животных (например, мышей, хомячков, цыплят, кроликов, морских свинок), если эта изолированная нуклеиновая кислота, ДНК вируса полиомиелита, вводится искусственно в мозг животного. В клетках мозга при такой инфекции, которая именуется трансфекцией, если голая вирусная нуклеиновая кислота вводится в клетки, заражая их. При таком способе заражения в клетках мозга зараженного животного будет репродуцироваться вирус полиомиелита, ибо нуклеиновая кислота проникает в клетки необычным способом, но проникшая нуклеиновая кислота обеспечивает развитие продуктивной инфекции внутри клеток. Но такое заражение, когда вирус репродуцируется не в естественных клетках приматов является тупиковым процессом, ибо внутри клеток, в которые попала чистая нуклеиновая кислота вируса полиомиелита, формируются полноценные вирусные частицы с белковой оболочкой. И высвобождающиеся во внешнюю среду такие вирусные частицы не в состоянии инфицировать окружающие соседние клетки, ибо у них нет соответствия определенных поверхностных зон с рецепторами клеток-хозяев данного животного, т.е. такие вирусы не могут вызвать дальнейшее развитие инфекции. Этот факт четко указывает на наличие специализированных участков на интактных вирусных частицах, которыми вирусные частицы взаимодействуют с комплементарными зонами чувствительных клеток.

Вирусы являются хорошими антигенами – это вещества чужеродные для организма, которые при параинтеральном введении, минуя кишечный тракт, попадают в ток крови и вызывают выработку специфических антител, белковых веществ, которые взаимодействуют с тем агентом, который вызвал их образование. Наиболее эффективными антигенами являются белки. Поскольку вирусные частицы имеют в своем составе значительное количество белка, то цельные вирусные частицы являются хорошими антигенами и при попадании в организм индуцируют выработку специфических по отношению к ним антител. Антитела могут вступать в реакции, с данными вирусами вызывая те или иные инфекции, инактивацию вируса за счет того, что блокируются сайты, которыми вирус взаимодействует с чувствительными клетками. Естественно предполагать, что нуклеиновые кислоты также могут обладать антигенными свойствами, но антигенная активность нуклеиновых кислот несоизмеримо ниже, чем у белковых компонентов.

Липиды вирусов. Среди типичных видов вирусов встречаются такие, в составе вириона которых имеются липидные соединения. Как правило, это вирусы животных. Хотя и у вирусов бактерий и у вирусов растений встречаются тоже липидные компоненты, происхождение которых остается до сих пор под большим вопросом. Из липидных веществ, которые выявляются в вирусных частицах можно упомянуть несколько типов липидных соединений, например холестерол, триглицериды, фосфолипиды, фосфотидилинозитол. Все эти липидные соединения являются обычными компонентами мембран, и их наличие в вирусной частице объясняется достаточно просто. Как правило, эти соединения обнаруживаются в составе так называемых оболочечных вирусов, вирусов, которые помимо капсида покрыты еще дополнительной оболочкой, в которой содержаться эти липидные компоненты. И эта оболочка как полагают, не без веского основания, возникает у вирусной частицы тогда, когда нуклеокапсид высвобождается из клетки во внешнюю среду в результате процесса отпочковывания, проходя через определенные участки клеточной мембраны. Данные представления достаточно хорошо иллюстрируются экспериментом выполненным где-то в 80-м году Кленк и Чоппинг. Они изучали состав вируса SV5(обезьяний вирус). При репродукции этого вируса в разных типах клеток оказалось, что состав его оболочки существенно отличается и совпадает в какой-то степени с липидным составом клеточных мембран тех клеток, в которых репродуцируется данный вирус. Вот на этой картинке (рис.27, л3) приведены результаты данных экспериментов из которых можно видеть следующее: если вирус SV5 репродуцируется в клетках обезьян, то в клетках почек обезьян или клетках почек хомячков процент липидов в этом случае совпадает у вирусов и мембранах клетки. Фосфолипиды, триглицерол, холестерол в клетках как вы видите довольно близкие. Если этот же самый вирус репродуцируется в клетках почек хомячков, то цифры тоже совпадающие. Липидный состав вирусных частиц зависит от тех клеток, в которых репродуцируется данный вирус. Остается вопрос, за счет каких генетических систем формируются подобные липидные компоненты, какую роль играют гены вируса и гены клетки-хозяина. Липиды, которые встраиваются в поверхностные структуры вирусов, описываются как периферические структурные липиды вирусов. Какова их функция? Если вирусные частицы подвергаются действию компонентов разрушающих липидные соединения, то нарушается стабильность вирусной частицы, что приводит к потере инфекциозности, скорее всего из-за того, что вирус не может взаимодействовать с клеткой, другими словами периферические структурные липиды вирусов играют определенную роль во взаимодействии вируса с чувствительной клеткой.