Общая характеристика и структура вириона
Семейство Retroviridae объединяет уникальную группу вирусов, насчитывающую около 150 различных видов. Представители данного семейства представляют собой частицы сферической формы, диаметр которых варьирует в пределах от 80 до 130 нанометров. Вирион обладает сложной многоуровневой организацией. Снаружи он покрыт суперкапсидом — внешней липидной оболочкой. Под этой оболочкой скрывается нуклеокапсидная сердцевина, которая характеризуется икосаэдрическим типом симметрии.
Самой главной отличительной чертой всех представителей семейства является наличие специфического фермента — обратной транскриптазы, которую также называют РНК-зависимой ДНК-полимеразой. Этот фермент физически тесно связан с вирусным генетическим материалом. Сам вирусный геном имеет уникальное строение: он является диплоидным и представляет собой сложный комплекс, состоящий из двух абсолютно идентичных субъединиц однонитевой позитивной РНК (+РНК).
Организация генетического аппарата
Организация генома ретровирусов строго упорядочена. Геном содержит как структурные белки оболочки и ферменты, так и специфические регуляторные элементы. Кроме того, известно о наличии в геноме примерно 30 различных онкогенов (онкоантигенов).
Структурные гены располагаются в четкой последовательности (от 5'-конца к 3'-концу):
- gag: ген, кодирующий группоспецифические антигены капсида (в частности, вирусные белки p27–p30).
- pol: ген, отвечающий за синтез полимеразы (ревертазы).
- env: ген, кодирующий белки поверхностных шипов вирусной оболочки.
По краям структурные гены ограничены длинными концевыми повторами — LTR (Long Terminal Repeats). Эти регуляторные последовательности выполняют важнейшую функцию: они контролируют процессы транскрипции и интеграции вируса. Структурно элементы LTR включают в себя сайты связывания для клеточных полимераз и тРНК (выполняющей роль затравки), ген-трансактиватор, работающий как усилитель транскрипции, а также повторяющиеся участки на краях, необходимые для успешного встраивания вирусной ДНК в хромосому клетки-хозяина.
Жизненный цикл и репродукция
Ретровирусы обладают строгими требованиями к условиям культивирования: они совершенно не размножаются в куриных эмбрионах. Для их успешного выращивания в лабораторных условиях применяют культуры чувствительных клеток или заражают восприимчивых животных.
Начальные этапы репликативного цикла начинаются с проникновения вириона внутрь клетки-мишени путем эндоцитоза. Оказавшись внутри, вирус подвергается депротеинизации: нуклеокапсид выходит из вакуоли, что приводит к активации ревертазы.
Дальнейший процесс обратной транскрипции протекает в три обязательных этапа с непосредственным участием ревертазы:
- На матрице исходной вирусной РНК синтезируется минус-цепь ДНК. В качестве праймера (затравки) для этого процесса используется клеточная тРНК.
- Происходит ферментативное расщепление (деградация) исходной матричной вирусной РНК.
- На матрице только что синтезированной первой цепи ДНК выстраивается плюс-цепь ДНК.
Итогом этих реакций становится образование линейной молекулы двухцепочечной ДНК. Благодаря наличию регуляторных структур LTR эта молекула замыкается в кольцо. На завершающем этапе репликации синтезированная кольцевая вирусная ДНК встраивается в геном клетки-хозяина, формируя провирус. Дальнейшее считывание генов интегрированного провируса осуществляется клеточным ферментом — РНК-полимеразой II.
Классификация и клиническое значение
Семейство Retroviridae отличается широким разнообразием и высокой патогенностью. Известно, что около 150 видов этих вирусов способны провоцировать развитие опухолей у животных. В современной таксономии семейство разделено на два крупных подсемейства:
- Orthoretrovirinae: включает 6 родов (Alpharetrovirus, Betaretrovirus, Gammaretrovirus, Deltaretrovirus, Epsilonretrovirus, Lentivirus).
- Spumaretrovirinae: представлено единственным родом Spumavirus.
Среди огромного числа ретровирусов клинически значимыми для человека признаны четыре основных вида. В эту группу входят вирусы иммунодефицита человека (ВИЧ-1 и ВИЧ-2, являющиеся классическими представителями семейства) и вирусы Т-клеточного лейкоза человека (HTLV-1 и HTLV-2).
Группа вирусов HTLV (Human T-lymphotropic virus) относится к роду Deltaretrovirus. Их главной мишенью в организме человека выступают CD4+ Т-лимфоциты. Для видов HTLV-1 и HTLV-2 в настоящее время достоверно доказана онкогенность.
Вопросы с занятий и экзамена
Какова главная особенность ретровирусов?
Они являются обратнотранскрибирующими вирусами. Наличие фермента ревертазы позволяет им синтезировать ДНК на матрице вирусной РНК для последующего встраивания в геном.
В каком виде геном вируса встраивается в хромосому клетки?
Встраивание происходит в виде провируса. После обратной транскрипции двухцепочечная вирусная ДНК замыкается в кольцо и интегрируется в геном хозяина.
Какой тип генома характерен для семейства Retroviridae?
Геном является диплоидным. Он представлен комплексом из двух абсолютно идентичных субъединиц однонитевой плюс-РНК (+РНК).
Какие клетки организма поражает вирус HTLV?
Главной мишенью вирусов Т-клеточного лейкоза человека (HTLV-1 и HTLV-2) являются CD4+ Т-лимфоциты.
Что ещё разобрать по теме
- Роль онкогенов ретровирусов в трансформации клеток-хозяев
- Функции белков капсида p27–p30
- Особенности патогенеза вирусов ВИЧ-1 и ВИЧ-2
- Механизм онкогенности вирусов HTLV-1 и HTLV-2
- Трансактиватор транскрипции и его роль в элементах LTR
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Ретровирусы» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Ретровирусы (ВИЧ)»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.