Вирусология

СТАЙЛАБ предлагает тест-системы для определения вирусов в продуктах питания методом ПЦР в реальном времени.

Выделение и очистка ДНК:

ПЦР в реальном времени:

F7124 SureFast^® Norovirus/Hepatitis A 3plex

Вирусы – это неклеточные образования, состоящие из РНК или ДНК и белковой оболочки-капсида. У некоторых из них поверх капсида имеется суперкапсид – липидная оболочка. Слово «вирус» происходит от латинского virus (яд). Вирусы неспособны воспроизводиться вне клеток. Они поражают все живые организмы: животных, растения, грибы, бактерии (такие вирусы называют бактериофагами). Некоторым вирусам для воспроизводства необходимо присутствие других вирусов. Биологическая роль вирусов очень велика. Прежде всего, вирусы необходимы для эволюционных процессов, поскольку они обеспечивают горизонтальный перенос генов – обмен генетической информацией между неродственными особями и особями разных видов. Кроме того, заболевания, вызываемые ими, контролируют численность многих живых организмов.

Вирусы были открыты в конце XIX века Дмитрием Ивановским, который изучал болезни табака и микробиологом Мартином Бейеринком, который повторил его опыты и предположил, что табачную мозаику вызывает не бактерия, а какой-то иной агент. До них о существовании патогенов, невидимых в микроскоп, предполагал Луи Пастер, исследовавший бешенство. Тогда же удалось показать, что вирусы значительно меньше бактерий, способны вызывать заболевания и нуждаются в хозяине. Большую часть вирусов открыли и описали после 1932 года – года создания просвечивающего электронного микроскопа, который позволяет получать их изображения. Это изобретение позволило выявить структуру множества вирусов. Первый искусственный вирус был синтезирован в 2002 году.

Вирусы делятся на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. При этом вирусы могут содержать двуцепочечную или одноцепочечную ДНК или же одноцепочечную РНК. Они кодируют от 2 (у одного из циковирусов) до тысяч (у мимивируса, поражающего амеб и, по некоторым данным, макрофаги) белков. Это белки капсида – оболочки, состав и форма которой различаются у разных вирусов, а также ферменты, необходимые для встройки генетического материала вируса в геном клетки. У некоторых вирусов помимо капсида есть липидные оболочки.

Для размножения вирусу необходимо прикрепиться к клетке, ввести в нее свой генетический материал и встроить его в ДНК клетки. После этого клетка, используя собственные ресурсы, будет производить генетический материал вируса, белки его капсида и осуществлять сборку вирусных частиц. Покинуть клетку вирус может, если она разрушится, например, путем лизиса. Многие вирусы содержат специальные ферменты, разрушающие клеточную мембрану. Другие вирусы, в том числе, ВИЧ, не вызывают гибели клеток. Они образуют собственную оболочку из клеточной мембраны и выходят во внешнюю среду. Клетка при этом продолжает производить вирусы.

Геном вирусов может быть организован множеством разных способов, на чем основана классификация вирусов по Балтимору. К примеру, независимо от типа нуклеиновой кислоты, он может быть кольцевым или линейным, содержать двуцепочечную РНК (как правило, РНК представлена одноцепочечной молекулой), что наблюдается у ротавирусов или одноцепочечную ДНК (эта нуклеиновая кислота обычно содержит две цепочки), как парвовирусы. Геном большинства вирусов быстро мутирует, что объясняет их разнообразие и осложняет борьбу с ними, как с помощью противовирусных средств, так и путем вакцинации. В большинстве случаев вирусы устойчивы к антибиотикам, поскольку не имеют структур, на которые действуют эти средства.

Простое строение вирусов обуславливает высокую частоту возникновения у них генетических изменений: как мутаций, так и рекомбинаций с другими вирусами. Большинство мутаций не вызывает изменений структуры или функции белков вируса, некоторые могут препятствовать размножению вируса, и небольшая часть полезна для вируса и дает ему то или иное эволюционное преимущество. Если один вирус приобрел устойчивость к противовирусным препаратам или способность поражать больше различных типов клеток, то другой подобный ему вирус, оказавшись в том же организме, способен получить гены, обеспечивающие эти свойства. По всей видимости, именно так появился «птичий» грипп серотипа H5N1 – штамм гриппа человека приобрел свойства, обеспечивающие высокую патогенность у вируса, поражающего птиц.

Вирусы являются возбудителями многих заболеваний. Некоторые из них, например, вирус гепатита А и ротавирусы (возбудители «кишечный грипп»), способны передаваться через пищу, воду и объекты окружающей среды. Для передачи других, к примеру, ВИЧ, необходим контакт крови с кровью носителя, которая может находиться в том числе на медицинских и косметологических инструментах, а также на предметах быта (бритвах, зубных щетках). Вирус гепатита B передается не только через кровь, но и при контактах крови с другими биологическими жидкостями носителя, например, слюной или мочой. Риновирусы (возбудители ОРЗ) и вирусы гриппа передаются воздушно-капельным путем.

Возможность распространения некоторых вирусов с пищей и водой обуславливает необходимость контролировать их содержание в них и на рабочих поверхностях. Как правило, партию продукции, в которой были обнаружены вирусные частицы, снимают с продажи.

Литература

Официальный сайт CDC.
The Big Picture Book of Viruses.
Cello J., Paul A. V., Wimmer E. Chemical synthesis of poliovirus cDNA: generation of infectious virus in the absence of natural template. Science 2002, 297 (5583): 1016–8.
Keeling, P. J., & Palmer, J.D. Horizontal gene transfer in eukaryotic evolution. Nature Reviews Genetics, August 2008. 9 (8): 605–618