Структура вирусных частиц

Вирусы – это мельчайшие живые организмы:

– их размеры варьируют в пределах примерно от 20 до 300 мм (в среднем они в пятьдесят раз меньше бактерий);

– вирусы нельзя увидеть с помощью светового микроскопа, так как их размеры меньше полудлины световой волны. Для изучения морфологии и структуры вирусов используют электронные микроскопы;

– вирусы проходят через фильтры, которые задерживают бактериальные клетки.

Среди вирусов имеются крупные виды (рисунки 1, 2). Например, вирус натуральной оспы достигает 400 нм. Вирус коровьей оспы, имеет такие же размеры, как и наиболее мелкие бактерии (хламидии и риккетсии), которые тоже являются облигатными паразитами и размножаются только в живых клетках.

По морфо­логии выделяют вирусы палочковидные (возбудитель лихорадки Эбола), пулевидные (вирус бешенства), сферические (герпесвирусы), овальные (вирус оспы), а также бактериофаги, имеющие сложную форму (имеют головку и хвостик).

Различают две формы существования вирусов. Внеклеточная форма – вирион – включает в себя все составные элементы (капсид, нуклеиновую кислоту, структурные белки, ферменты и др.). Внутриклеточная форма – вирус – может быть представлена лишь одной молекулой нуклеиновой кислоты, так как, попадая в клетку, вирион распадается на составные элементы.

По строению различают два типа вирусных частиц: простые и сложные. Простые («голые») вирусы состоят из сердцевины и белковой оболочки – капсида. Сложные («одетые») вирусы имеют дополнительную липопротеидную оболочку – суперкапсид или пеплос.

Внутренняя структура простых и сложных вирусов сходна.

Сердцевина вируса – вирусная нуклеиновая кислота (ДНК либо РНК) – вирусный геном. Наи­более простой вирусный геном кодирует 3-4 белка, наиболее сложный − более 50 полипепти­дов.

Снаружи нуклеиновая кислота покрыта белковым чехлом – капсидом, образуя комплекс – нуклеокапсид, по химической природе представляющий собой нуклеопротеид.

Рисунок 1 – Форма и относительные размеры вирионов некоторых семейств ДНК-содержащих вирусов животных

Рисунок 2 – Форма и относительные размеры вирионов некоторых семейств РНК-содержащих вирусов животных:

1 – Paramyxoviridae; 2 – Orthomyxoviridae; 3 – Coronaviridae; 4 – Arena-viridae; 5 – Retroviridae; 6 – Reoviridae; 7 – Picornaviridae; 8 – Rhabdoviridae; 9 – Orbiviridae; 10 – Togaviridae; 11 – Bunyaviridae

Оболочки вирионов

Капсид (лат. capsa, ящик) часто построен из повторяющихся субъединиц – капсомеров. Капсомеры являются морфологическими единицами вирусов (рисунок 3). Число капсомеров строго специфично для каждого вида и зависит от размеров и морфологии вирионов. Например, вирус полиомиелита содержит 32 капсомера, а аденовирус – 252.

Рисунок 3 − Модели вирусных частиц. Часть палочки вируса мозаичной болезни табака; видны капсомеры и инкрустированные в них витки нуклеиновой кислоты.

Капсомеры состоят из молекул белка – протомеров.Протомеры – это структурные единицы капсомера. Протомеры могут быть мономерными (содержать один полипептид) либо полимерными (включать не­сколько полипептидов). Капсид простых вирусов представлен α–спиральными белками.

Основные функции капсида– защита вирусного генома от внешних воздействий, обеспечение адсорбции вириона к клетке, проникновение его в клетку путём вза­имодействия с клеточными рецепторами. Белки капсида обладают антигенными свойствами.

Комплекс капсида и вирусного генома называют нуклеокапсидом.

Дополнительная оболочка сложных вирусов – суперкапсид образован из плазматической мембраны клетки-хозяина. Суперкапсид встречается только у сравнительно крупных вирусов (грипп, герпес) и выполняет защитную функцию. В составе суперкапсида выделяют внутренний белковый слой (М-белок), внешний объемный слой липидов и углеводов (компонентов мембран клетки-хозяина) и поверхностные гликопротеиды. Вирусспецифические гликопротеиды встраиваются в липидный бислой, образуя разные по форме выпячивания, например, шипы.