Вирусы

Пт, 06/05/2009 - 15:10

Происхождение вирусов

Существует три теории происхождения вирусов. Согласно первой вирусы — результат дегенерации одноклеточных организмов. В эволюции дегенерация — отнюдь не редкий процесс, но эта теория не объясняет разнообразие вирусов.

Теория доклеточных организмов, перешедших к паразитизму, и теория дериваты клеточных структур, ставших автономными (гипотеза «взбесившихся генов») — две наиболее популярные теории происхождения вирусов. В пользу теории доклеточного паразитизма говорит существование хвостатых фагов, а в пользу клеточных структур, обретших самостоятельность — R-плазмоиды. Кроме того, гипотеза «взбесившихся генов» объясняет общность дефектных вирусов, сателлитов, плазмидов и прионов. Если она верна — возникновение вирусов не было единичным событием и продолжается постоянно. Тогда должны возникать новые вирусы — абсолютно новые, а не развившиеся из ранее существовавших.

Между вирусами возможен обмен целыми блоками генетической информации, причем эти вирусы могут быть генетически весьма далеки друг от друга. Новые функции у вирусов могут возникать при неожиданном сочетании собственных генов и интеграции генов чужих. Увеличение генотипа вируса за счет неработающих генов может привести к образованию новых генов. Все эти механизмы делают вирусы одними из самых быстроизменяющихся организмов на земле.

Вирусы могут менять «хозяев», на которых они паразитировали веками. Считается, что именно так произошел вирус СПИДа — «переквалифицировавшись» с обезьян на людей, и грипп «испанка», бывший ранее одним из птичьих вирусов.

Разнообразие вирусов

Внешний вид и размер вирусов зависят от их специализации. В общем случае они имеют вид белковой «сердцевины», в которую «запечатана» ДНК или РНК. Иногда — белковое ядро обволакивает липидная мембрана, с включенными белками и углеводами. Форма вирусов разнообразна и зависит от свойств белка, из которого построен вирус. Чаще всего вирионы представляют собой жгуты (палочки), икосаэдры (20-гранник), вирионы с головкой и хвостовым отростком (фаги), спирали (чаще — вироиды). Размер вирусов так же различен. Один из самых крупных вирионов — вирион натуральной оспы — может быть виден в световой микроскоп как кирпичик размером 450x260x260 нм.

По способу воспроизведения генетического материала вирусы делят на 7 больших групп:

Вирусы с позитивным РНК-геномом содержат матричную РНК (мРНК), с которой сразу после попадания вируса в клетку начинается синтез вирусных белков, а размножение самой РНК происходит позже. Таковы вирус полиомиелита, клещевого энцефалита, вирус мозаики табака.

Вирусы с отрицательным РНК-геномом содержат РНК, комплиментарную мРНК. Они вводят в клетку не саму РНК, а содержащий ее вирусный фермент — РНК-зависимую РНК-полимеразу, с которого синтезируется мРНК, а затем — вирусные белки, в том числе вирусный фермент. Представители этого типа вирусов — корь, вирусы гриппа, вирусы желтой карликовости картофеля. Подобен механизм репликации вирусов, содержащих вместе с отрицательной РНК участки РНК прямой полярности. К ним относятся геморрагические лихорадки — тяжелые заболевания человека.

Вирусы с двуцепочной РНК вводят в клетку одновременно РНК и РНК-зависимую РНК-полимеразу. Благодаря РНК-полимеразе клетка синтезирует мРНК, а благодаря мРНК — белки и РНК-полимеразу, которые вместе образуют двуцепочную РНК для нового вириона. Двуцепочную РНК имеют ротавирусы, вызывающие расстройства кишечника.

Вирусы с двуцепочной ДНК реплицируют в клетке, когда с одной цепочки вирусной ДНК ДНК-зависимая РНК-полимераза клетки создает мРНК (транскрипция), которые синтезируют белки для вируса, а с другой — ДНК-зависимая ДНК-полимераза синтезируют вирусную ДНК (репликация). Так размножаются герпес и оспа.

Вирусы с одноцепочной ДНК могут содержать положительную или отрицательную цепочку ДНК, которая попадая в клетку, превращается сначала в двуцепочную форму, а затем действует в клетке как двуцепочная.

Ретровирусы содержат одну положительную цепочку РНК, но в вирусном геноме ретровирусов закодирован необычный фермент — ревертаза, который обладает свойствами как и РНК-зависимой, так и ДНК-зависимой ДНК-полимеразы. Этот фермент попадает в клетку вместе с РНК и обеспечивает синтез ее копии сначала в одноцепочной, затем — в двуцепочной форме. После этого начинается синтез вирусных белков. К ретровирусам относятся вирусы злокачественных новообразований и ВИЧ.

Ретроидные вирусы состоят из двуцепочной ДНК, с которой сначала считывается вирусная мРНК (это делает клеточная ДНК-зависимая РНК-полимераза), которая служит матрицей для синтеза вирусных белков и ДНК. Синтез ДНК осуществляет фермент, схожий с ревертазой, по схеме ретровирусов. Самый известный ретроидный вирус — гепатит В.

Таким образом, различия между типами вирусов громадны. Например, отличие вируса гепатита А (с позитивным РНК-геномом) от гепатита В (ретроидный вирус) более фундаментально, чем отличие микроба от слона. Гепатиты С и Е, хотя и являются вирусами с позитивным РНК-геномом, принадлежат к разным с гепатитом А семействам, причем гепатит С имеет липопротеидную оболочку. Несмотря на гигантское различие, все они вызывают сходные по симптомам заболевания.

Взаимодействие вирусов с клетками бывает двух типов: продуктивное и соглашательное.

Продуктивное размножение происходит постоянно, независимо от «расписания» клетки. Оно может приводить к гибели клетки — когда исчерпаются ее ресурсы, а может быть медленным, с развитием хронического инфекционного процесса — клетка жива, хотя и не здорова.

Соглашательные вирусы подчиняются внутреннему ритму клетки — их геном включается в состав клеточной хромосомы. При делении клетки вирусы попадают вместе с хромосомами в новую клетку. Вирус может затаиться на определенное время, а после интенсивно размножаться, пока новые вирионы не выйдут из разрушенной клетки, а может постоянно производить новые вирионы, при этом не разрушая клетку. Так поступают ретровирусы, долгое пребывание которых в клетке меняет ее свойства, и она может переродиться в раковую.

Причиной гибели зараженной клетки могут быть три механизма: работа вируса, «истощающая» клетку; защитная реакция клетки, запускающая генетическую программу ее гибели (апоптоз); и иммунная система организма, уничтожающая зараженную клетку.

Другие материалы рубрики


  • Нобелевскую премию по медицине в 2011 году разделили на две половины. Одну получили Брюс Бютлер, профессор генетики и иммунологии Исследовательского института Скриппса (Ла-Хойя, США), и Жюль Хоффман, бывший руководитель лаборатории в Страсбургском университете, директор Института молекулярной биологии клетки, президент Французской академии наук в 2007–2008 годах (ныне в отставке), — за исследование механизмов активации врожденного иммунитета. Вторую половину присудили Ральфу Стайнману, выходцу из Канады, занимавшему пост профессора иммунологии в Рокфеллеровском университете (Нью-Йорк), — за открытие роли дендритных клеток в адаптивном иммунитете.
    Сразу вслед за именами лауреатов 3 октября 2011 года в новостных лентах появились сообщения о смерти Ральфа Стайнмана. Он скончался 30 сентября, а Нобелевский комитет не получил этой информации вовремя. Согласно уставу, самая престижная научная премия не может быть присуждена человеку, которого нет в живых, однако Нобелевский комитет объявил, что Стайнман остается лауреатом: на момент принятия решения не было известно о его кончине, таким образом, сделанный выбор соответствует духу премии, если не букве. И в конце концов, альтернативное решение общественность едва ли приняла бы с симпатией.



  • На первом этапе развитие нанотехнологии определялось в основном созданием устройств зондовой микроскопии. Ведь для того, чтобы что-то сделать, нужны инструменты, а эти устройства являются своеобразными глазами и руками нанотехнолога. В наше время прогресс в области нанотехнологии связан, в основном, с разработкой наноматериалов для аэрокосмической, автомобильной, электронной промышленности, но не ограничивается этими сферами. Все чаще нанотехнологии внедряют в медицину.
    Это связано с тем, что современная технология позволяет работать с веществом в масштабах, характерных для основных биологических структур — клеток и их составных частей (органелл) и молекул. Так что о наномедицине как об отрасли медицины уже можно смело говорить. Отрадно, что мы учимся ремонтировать не только машины, но и живые организмы.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Опустошительные пандемии и эпидемии чумы оставили разрушительный след в истории человечества. На протяжении последних двух столетий медики работали над созданием профилактической и лечебной вакцины от смертельно опасной инфекции. Иногда испытания новых препаратов стоили подвижникам жизни. Во второй половине ХХ века появились новые эффективные вакцины и антибактериальные препараты, которые дали людям надежду на полное избавление от «черной смерти». Но на самом деле почва для возникновения новых эпидемий чумы по-прежнему существует.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Читая статьи современных гистологов и молекулярных биологов, мы обнаружим в них диковинный термин «рабочие рельсового разрушения» — и не сразу поймем, что речь идет об обычных путейцах-ремонтниках. Оказывается, есть некие «рабочие», скопление которых и активное функционирование всегда приурочено к повреждениям некоей колеи... Но — обо всем по порядку.



  • Травмоопасность детей хорошо известна всем родителям. Бывает: стоит отвернуться – и уже ребенок упал, ушибся, возможен перелом, срочно нужен врач. Детская травматология Киева на левом берегу находится на улице Алишера Навои. Далековато ехать по пробкам. К тому же если произошла травме головы, оттуда все равно направят на Подвысоцкого. Живя на Троещине, не обязательно ездить далеко. Частные клиники на Троещине в своем штате имеют врачей всех специальностей, в том числе и травматологов.



  • Времена, когда врач ставил диагноз по пульсу больного, остались в далеком прошлом. Современная медицина требует, чтобы врачи не только владели сугубо медицинскими знаниями, но и умели работать со сложнейшим лечебным и диагностическим оборудованием. Ведь своими успехами медицина в значительной степени обязана достижениям физики, электроники, информатики. Пример тому — новые диагностические методы, разработанные под руководством директора Института радиотехники и электроники Российской академии наук Юрия Васильевича Гуляева и его ученика, заместителя директора того же института Сергея Аполлоновича Никитова.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Пожалуй, сегодня нет более распространенной хронической болезни, чем гипертония (повышенное артериальное давление). Даже медленное и как бы незаметное ее течение в конце концов приводит к фатальным последствиям — инфарктам, инсультам, сердечной недостаточности, поражению почек. Еще в позапрошлом веке ученые выяснили, что в почках вырабатывается белок — ренин, вызывающий повышение давления крови в сосудах. Но лишь спустя 110 лет совместными усилиями биохимиков и фармакологов удалось найти эффективное средство, способное противостоять опасному действию давно известного вещества.
    В начале 1990-х годов в России стало расти число сердечно-сосудистых больных. И до сих пор в нашей стране уровень смертности среди трудоспособного населения превышает европейские показатели. Особенно неустойчивыми к социальным катаклизмам оказались мужчины. По данным Всемирной организации здравоохранения, продолжительность жизни мужчин составляет в нашей стране всего лишь 59 лет. Женщины оказались выносливее — они живут в среднем 72 года. Каждый второй гражданин нашей страны умирает от сердечно-сосудистых заболеваний и их последствий — инфарктов, инсультов, сердечной недостаточности и пр.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Этот поэтический образ родился в Древней Греции, когда народная молва сохраняла за богами человеческие качества, умножая их всемогуществом.
    Любвеобильный Зевс постоянно изменял своей жене — богине Гере, вступая в интимные связи с прекрасными, но земными женщинами. Естественно, это заканчивалось рождением детей, которых, однако, громовержец не оставлял своими заботами. Младенец Геракл тоже находился под его божественным покровительством: желая дать сыну бессмертие, Зевс решил напоить его молоком Геры.
    Очевидно, уже в античном мире сложились представления о том, что с женским молоком ребенок получает не только питание, но и многое из того, что определит его жизненный путь. Но вернемся к мифу. Опыт по использованию богинь в качестве кормилиц не удался. Узнав чужого младенца, да еще и плод супружеской измены, Гера возмущенно оттолкнула дитя. По другой версии, шустрый Геракл все-таки куснул сосок, причинив богине сильную боль. Так или иначе, но струя Вторая Мировая война
    Современные конфликты
    молока из божественной груди пересекла небесный свод, и отдельные капельки, превратившись в звезды, образовали Млечный Путь. А те капли, которые попали на Землю, расцвели в виде прекрасных белых лилий.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Еще с доврачебных, шаманских времен в лекарском искусстве господствовал взгляд на болезнь как на результат вторжения в организм какого-то враждебного внешнего агента: ранящего оружия, паразита, яда, злого духа и т. д. Основатели античной медицины предложили другое понимание: болезнь — это прежде всего внутренний разлад, нарушение порядка и равновесия в самом организме. Долгое время эти концепции боролись между собой: каждая из них претендовала на универсальность, и в моду входила то одна, то другая. В конце концов они поделили между собой сферы влияния: болезни были разделены на вызываемые внешними факторами и происходящие от внутренних причин. И только сравнительно недавно, во второй половине прошлого века, медики начали понимать, что это деление условно и что в развитии почти всякой болезни внешние и внутренние причины взаимодействуют между собой самым причудливым образом.



  • Стволовые клетки таят в себе невиданные возможности: от регенерации поврежденных органов и тканей до лечения заболеваний, не поддающихся лекарственной терапии. Но реально ли применение этих клеток в медицине? Сумеют ли врачи приступить к лечению больных с их помощью сразу же после отмены соответствующих ограничений? По-видимому, нет. Даже сама идентификация стволовых клеток — это проблема. Прежде чем проводить те или иные эксперименты, необходимо убедиться, что эти клетки действительно являются тем «стволом», из которого, как ветви, вырастают все другие типы клеток, а также, что они способны к самовоспроизведению.
    Наиболее универсальны эмбриональные стволовые (ES — embrionic stem) клетки, впервые выделенные из мышиных эмбрионов 20 лет назад. Они были взяты на самой ранней стадии развития плода из той его части, которая в норме дает начало трем разным слоям (зародышевым листкам) более позднего эмбриона и, в конце концов, — всем органам и тканям. Это свойство ES-клеток предопределило их название — плюрипотентные.
    Большинство ES-клеточных линий человека, находящихся сегодня в распоряжении ученых, получены от необычных эмбрионов — они были созданы в результате искусственного оплодотворения in vitro. Однако при этом не все они идентичны.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4