Вирус

Вирус – неклеточная форма жизни, представляющая собой комплексы, состоящие из нуклеиновых кислот и белка, обладающие способностью реплицироваться в клетках животных, растений, грибов и бактерий.

Термин «фильтрующийся вирус», а затем просто «вирус» стал употребляться после того, как голландец М.Бейеринк в 1986 году для обозначения инфекционного агента, вызывающего мозаичную болезнь табака, предложил название contagium vivum fluidum - живое жидкое заразное начало, а в то время для обозначения инфекционного начала любой болезни употребляли термин «virus» - от латинского слова «яд», «ядовитое начало». Определение «фильтрующийся» означало, что этот агент проходит через фильтры, задерживающие бактерии.

Для вирусов характерно наличие двух форм существования, представляющих две ипостаси одного и того же явления: форма вируса покоящегося, внеклеточного, и форма вируса размножающегося, внутриклеточного. Синонимами первого явления являются термины «вирусная частица», «вирион», синонимами второго – «вирус репродуцирующийся», «комплекс вирус-клетка», «вирус вегетативный».

На стадии вирусной частицы вирус представляет собой инертное, метаболически неактивное состояние, предназначенное в основном для хранения и транспортировки генетического материала от одной чувствительной клетки, где происходила репродукция вируса, к другой чувствительной клетке, где произойдет новый цикл репродукции. В процессе вирусной инфекции происходит исчезновение вириона как структурно-целостного объекта. После попадания вирусной частицы в чувствительную клетку вирус приобретает новое качество, превращаясь в вирус размножающийся, который определенным образом использует синтетический, ферментативный и энергетический аппарат клетки, направляя его деятельность в сторону синтеза дочерних вирусных частиц.

Все вирусы – облигатные внутриклеточные паразиты. Внутриклеточный паразитизм свойственен не только вирусам, но и другим классам паразитов, в том числе некоторым бактериям, грибам, простейшим. Однако, для вирусов свойственен особый паразитизм – паразитизм на генетическом уровне. При заражении клетки вирус вносит в нее генетическую информацию о своих белках – структурных, входящих в состав вириона, и неструктурных – необходимых для отдельных стадий размножения и, в конечном итоге, заставляет клетку экспрессировать вирусные гены.

Способ размножения вирусов отличается от деления, почкования, спорообразования или полового процесса, которые имеют место у живых организмов. Репродукция, или репликация, как обычно обозначают размножение вирусов, происходит дизъюнктивно - раздельно. Отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты, отдельно – вирусные белки, причем их синтез относительно разобщен во времени и пространстве. Заражение клетки вирусом происходит после контакта вириона с ее поверхностью либо через рану (у вирусов растений). У разных вирусов внутрь клетки проникает либо сам вирион, либо его нуклеокапсид, либо только его нуклеиновая кислота. В любом случае вместе с нуклеиновой кислотой в клетку попадает генетическая информация вируса. Для ряда вирусов для начала инфекции достаточно, чтобы в клетку попала только нуклеиновая кислота, но для других вирусов присутствующие в вирионе белки абсолютно необходимы для начальных стадий размножения. Вирусная нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) служит матрицей для синтеза м-РНК, кодирующей вирусные белки. Иногда необходимы предварительные этапы, делающие вирусную нуклеиновую кислоту или определенные ее гены доступными для транскрипции. У некоторых РНК-содержащих вирусов вирионная РНК представляет собой информационную РНК и непосредственно может быть использована рибосомами для трансляции вирусных белков. Трансляция осуществляется клеточным белок-синтезирующим аппаратом. Одни вирус-специфические белки представляют собой ферменты, необходимые для репликации вирусов, другие - структурные белки, которые в конечном итоге формируют капсид и входят в состав вириона. Синтез вирусных нуклеиновых кислот может происходить с участием как клеточных, так и вирусных ферментов. Формирование вирионов представляет собой процесс упаковки нуклеиновой кислоты в белковый капсид, который в ряде случаев дополнительно «заворачивается» в клеточную липидную мембрану. Такое формирование может происходить путем самосборки, в нем могут принимать участие вирусные неструктурные белки, у оболочечных вирусов в формировании вириона участвуют клеточные мембраны.

Кроме «полноценных» вирусов существуют вирусы-сателлиты, которые являются паразитами самих вирусов. Они пользуются белками, закодированными в геноме «вируса-помощника», но кодируют свой собственный структурный белок. Морфологически вирусы-сателлиты представляют собой обычные вирионы – «нуклеиновую кислоту в собственной упаковке». Кроме этого, существуют так называемые сателлитные нуклеиновые кислоты, представляющие собой «голые» нуклеиновые кислоты, способные размножаться в присутствии соответствующего вируса и вместе с ним передаваться при инфекции. Они могут быть однонитчатыми линейными РНК или ДНК, циркулярными однонитчатыми РНК, двунитчатыми линейными РНК, могут кодировать отдельные белки или не кодировать их вообще. Они также используют белки вируса-помощника для репликации, а упаковываются в вирион вируса-помощника вместе с «хозяйской» вирусной нуклеиновой кислотой. Наконец, существуют просто инфекционные нуклеиновые кислоты, вызывающие заболевания растений – вироиды, которым никакая упаковка не нужна. Они представляют собой небольшую кольцевую молекулу однонитчатой РНК.

Вирусы являются одной из самых распространённых форм существования органической материи на планете по численности: воды и отложения мирового океана мирового океана содержат колоссальное количество вирусов бактерий - бактериофагов. Вирусы вызывают многие заболевания человека, животных и растений.

Вирусы, по-видимому, сыграли огромную роль в эволюции всего живого, так как в силу особенностей своей репликации они способны осуществлять горизонтальный перенос генов, то есть передачу генетической информации не от непосредственных родителей к своему потомству, а между двумя неродственными (или даже относящимися к разным видам) особями.

В таксономии живой природы вирусы выделяются в отдельный таксон Vira, образующий в классификации Systema Naturae 2000 вместе с доменами Bacteria, Archaea и Eukaryota корневой таксон Biota. Систематику и таксономию вирусов осуществляет Международный Комитет по Таксономии Вирусов (International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV) поддерживающий таксономическую базу The Universal Virus Database ICTVdB.

Вирусы обычно называют по заболеваниям, которые они вызывают, например, вирус бешенства (Rabies virus), вирус хронического паралича пчел (Chronic bee-paralysis virus), вирус желтой карликовости картофеля (Potato yellow dwarf virus) или по географическому названию места, в котором они были обнаружены – вирус болезни леса Кьяссанур (Kyasanur Forest disease virus), вирус лихорадки западного Нила (West Nile virus). Бактериофаги, как правило, имеют наименования, в которых присутствуют буквы и цифры и название группы бактерий, с которой они связаны, например, бактериофаг Т-4 (Enterobacteria phage T-4), бактериофаг Qβ (Enterobacteria phage Qbeta), Chlamydia phage 1. Бинарная линнеевская система номенклатуры для вирусов не употребляется.

Вирусы классифицируют по порядкам, семействам, родам и видам. Порядки имеют латинское название с суффиксом -virales; семейства и подсемейства – с суффиксами, соответственно, –viridae и -virinae; названия родов оканчиваются суффиксом –virus. В порядки сгруппировано очень небольшое число семейств (всего три порядка). Критериями для классификации являются тип нуклеиновой кислоты вируса, тип симметрии капсида и способ репликации.

Традиционное для живых организмов понятие «вид» не просто применить по отношению к вирусам, так как при их размножении за счет ошибок при репликации нуклеиновых кислот внутри клетки, а тем более в многоклеточном организме образуется огромная популяция неидентичных геномов. Поэтому понятие «вид» в вирусологии является категорией для определения политипического класса вирусов, который представляет собой реплицирующуюся линию и занимает особую экологическую нишу. Решение о выделении вируса в вид принимается группами ученых, занимающихся изучением различных его штаммов, изолятов, серотипов и т.д. при накоплении определенного пула знаний.

Литература:

1. Cann А., Principles of Molecular Virology, Fourth Edition, ELSEVIER, Academic Press, 2005.
2. Агол В.И., Атабеков И.Г., Крылов В.Н., Тихоненко Т.И.Молекулярная биология вирусов. Изд-во «Наука», 1971.