Как вирусы размножаются

Не только ВИЧ. Как устроены вирусы?

Одни вирусы способны интегрироваться в геном клетки-мишени и таким образом оставаться во всех дочерних клетках, которые будут в будущем получены после ее деления. К таким вирусам относятся гаммаретровирусы и лентивирусы. Другие делать этого не умеют (например, адено- и аденоассоциированные вирусы). Но для производства белков и репликации (размножения) все они используют клетку и ее синтетический аппарат.

Несмотря на некоторую «несамостоятельность» в размножении, вирусы способны наследовать генетические мутации и подвержены эволюционному отбору. Выживает сильнейший, а в случае вируса — самый устойчивый и заразный.

Меры профилактики

На текущее время, в России зарегистрированы три вакцины от коронавируса. Первая — разработка института им. Гамалеи Минздрава России, получившая название «Спутник V», вторая — «ЭпиВакКорона» научного центра «Вектор» Роспотребнадзора была зарегистрирована 14 октября. Массовую вакцинацию препаратом от коронавируса «ЭпиВакКорона» планируется начать в 2021 году, до этого, в ноябре или декабре 2020 года, начнутся пострегистрационные исследования. На территории США и Китая уже началось тестирование вакцины на добровольцах. Подробно о профилактических мерах от коронавируса мы написали отдельную статью.

Профилактика коронавируса — рекомендации Роспотребнадзора

Для предупреждения инфицирования следует
придерживаться таких правил:

• как можно чаще мыть руки с мылом (не менее 40 сек.) либо использовать антисептики с концентрацией спирта более 60%;
• находясь в общественных местах, не прикасаться к руками к лицу;
• сократить количество поездок в городском транспорте;
• уменьшить время пребывания в людных местах — торговых центрах, рынках, кинотеатрах;
• ограничить социальные контакты, не подходить к другим людям ближе, чем на 1 метр;
• увлажнять слизистые оболочки носа специальными солевыми растворами.

Обратите внимание! Как показывает мировая практика,
наиболее действенный способ избежать заражения — самоизоляция. Врачи
рекомендуют как можно реже выходить на улицу, перейти на дистанционное обучение
или работу, делать покупки в Интернете с доставкой на дом

В каких случаях нужно носить медицинскую маску

По рекомендации ВОЗ надевать маску следует в
таких ситуациях:

• при оказании помощи человеку с подозрением на заражение КОВИД-19;
• при наличии симптомов респираторной инфекции.

Здоровым людям при нахождении на улице нет
необходимости использовать маску. Специалисты ВОЗ утверждают, что при ношении
масок не следует забывать про регулярное мытье рук водой с мылом либо
антисептическую обработку.

Носить маску нужно так, чтобы она полностью закрывала рот и нос, плотно прилегала к лицу. Ее нужно регулярно менять.

Как размножаются вирусы?

Мельчайшие вирусы способны погубить человечество. Именно эти, невидимые глазу, частицы могут вызывать эпидемии, гибель людей и растений. Изучив, как размножаются вирусы, профессоры утверждают, что данная функция подвластна вирусам, если они угодят внутрь живой клетки.

Появление у человека определённых признаков заболеваний – проказы вируса. Он привлекает к участию в инфекционном процессе клетки человека, которые окажутся наиболее чувствительными и помогут осуществить его размножение.

К примеру, вирусы, которые приводят к возникновению простудных заболеваний, обычно для своего размножения используют клетки верхних дыхательных путей. Попадая в их среду, они теряются там. Никакие совершенные методы не позволяют учёным разглядеть вирусы в клетках. Это явление они назвали затмением. Установлено: такое исчезновение — результат работы самих клеток, вернее их ферментов. Обманывая сами себя, они принимают вторгшиеся в них вирусы за белковую пищу. Под их действием вредоносные частицы делятся на белок, нуклеиновую кислоту. Ферментам остаётся их растворить, затем переварить. Итогом такого взаимодействия становится появление насморка либо кашля.

Есть исследования, показывающие, как размножаются вирусы полиомиелита. Эти вредители оказываются в человеческом организме, проникая через ротовую полость. Затем вирусы начинают размножаться, причём делают это исключительно в клетках тонкого кишечника. Далее их путь лежит в нервную систему, в которой они заражают клетки, держащие под контролем двигательные функции мышц. Вследствие этих действий у человека может развиться паралич рук, ног, в некоторых случаях — дыхательной мускулатуры.

Учёные удивляются не только тому, как размножаются вирусы, но и с какой большой скоростью они это делают. К примеру, за цикл размножения в клетке лёгкого куриного эмбриона могут появиться до 10000 вирионов вируса заболевания птичьей чумы. Это свойство помогает вирусам постоянно размножаться и надёжно существовать.

Как и почему размножаются распространенные вирусы — ответ ученых

Как и почему размножаются распространенные вирусы / Wikipedia

Коллектив российских и американских молекулярных биологов открыли фермент, который помогает самым распространенным вирусам микрофлоры (crAss-бактериофагам) копировать свой геном и формировать новые вирусные частицы.

Об этом в среду сообщила пресс-служба вуза Сколтех.»Так как crAss-бактериофаги доминируют в микрофлоре кишечника человека, понимание того, как они заражают микробов, поможет нам управлять составом микрофлоры, которая влияет и на здоровье человека, и на характер развития различных болезней», ‒ заявила одна из участниц проекта, доцент Мария Соколова.

По ее словам, ученые обнаружили короткий фрагмент белка, который очень похож по своей структуре на РНК-полимеразы многоклеточных живых существ. Столкнувшись с этой молекулой, которую они назвали gp66, биологи занялись плотным изучением ее свойств. Правда, до того они пересадили кодирующий ее участок генома вируса внутрь кишечной палочки.

Все следующие опыты показали, что данный фермент действительно играет роль РНК-полимеразы, которая копирует одиночные нити ДНК.

«В далеком прошлом наши предшественники могли «позаимствовать» эти ферменты у древних вирусов, предков crAss-бактериофагов», ‒ заявил профессор «Сколтеха» Константин Северинов.

Дальнейшее изучение этих вирусов и фермента gp66, как надеются ученые, поможет приспособить их для решения массы различных научных и медицинских задач, которые связаны с управлением свойствами микрофлоры кишечника, а также с манипуляциями ДНК и РНК.

Миссия: уничтожить

Основная сложность в лечении вирусных заболеваний заключается в том, что они используют естественные функции клеток-мишеней для своего размножения, поэтому ученым зачастую оказывается не так-то просто придумать препарат, который будет токсичен для вируса и безопасен для самой клетки. Если такой безопасности достичь не удастся, лекарство будет иметь слишком много побочных эффектов, повреждающих сам организм, что окажется нецелесообразно для использования.

Сравнение жизненных циклов ВИЧ и вируса гриппа. Если первый использует обратную транскрипцию и живет в клетках иммунной стистемы, вирион второго, проникая в эпительные клетки дыхательных путей целиком — а именно там он и обитает — распадается уже внутри клетки, а репликация вирусной РНК происходит в ядре с помощью вирусных полимераз PA, PB1 и PB2 путем комплементарного копирования.

По принципу действия противовирусные препараты подразделяются на две группы: стимулирующие иммунную систему атаковать вирусы (например, за счет индукции синтеза белков-интерферонов) и атакующие вирусы напрямую. Препараты второй группы различаются по этапу жизненного цикла вируса, на котором они активны: это препараты, препятствующие проникновению вируса в клетку, препятствующие размножению вируса внутри клетки и препятствующие выходу копий вируса из клетки.

Чтобы помешать проникновению вируса, препарат должен заблокировать рецептор на клетке, с которым связывается вирусная частица. Так работает, например, ибализумаб — зарегистрированный в США новый препарат против ВИЧ, о котором мы недавно писали.

Такие противовирусные препараты, как уже давно известный ацикловир (им лечат инфекции, вызванные простым вирусом герпеса) или ламивудин (активен против ВИЧ и гепатита В), представляют собой синтетические аналоги нуклеозидов — «букв», из которых состоят нуклеиновые кислоты. Если эти модифицированные, неправильные нуклеозиды попадают в клетку, вирусный геном, в который они оказались встроены, становится непригоден для дальнейшего распространения вируса.

Еще один класс противовирусных препаратов блокирует ферменты, необходимые для создания и модификаций белков вируса. Такие лекарства называют протеазными ингибиторами.

Бактериофаги

Бактериофаги являются вирусами, которые заражают и используют для своего размножения бактерии. Эти вирусы были независимо обнаружены Фредериком У. Твортом в Великобритании (1915 г.) и Феликсом д’Эрелем во Франции (1917 г.). D’Hérelle ввел термин бактериофаг, означающий «пожиратель бактерий», чтобы описать бактерицидную способность открытого им инфекционного агента.

Характеристика бактериофагов

Существуют тысячи разновидностей фагов, каждый из которых может заразить только один тип или несколько близких типов бактерий или архей. Фаги классифицируются по ряду семейств вирусов; например:

Как и все вирусы, фаги являются простыми организмами, которые состоят из ядра генетического материала (нуклеиновой кислоты), окруженного капсидом белка. Нуклеиновая кислота может представлять собой либо ДНК, либо РНК, и может быть двухцепочечной или одноцепочечной.

Существует три основных структурных формы фага:

1. Икосаэдрическая (20-сторонняя) головка с хвостом
2. Икосаэдрическая головка без хвоста
3. Нитевидная форма

Вирулентные и умеренные фаги

Во время заражения фаг прикрепляется к бактерии и вставляет в нее свой генетический материал. После этого фаг обычно следует одному из двух жизненных циклов: литическому (вирулентному) или лизогенному (умеренному).

Литические, или вирулентные, фаги захватывают механизм клетки, чтобы скопировать компоненты фага. Затем они разрушают или лизируют клетку, высвобождая новые частицы фага.

Лизогенные, или умеренные, фаги включают свою нуклеиновую кислоту в хромосому клетки-хозяина и реплицируются с ней как единое целое, не разрушая клетку. При определенных условиях лизогенные фаги могут индуцироваться в соответствии с литическим циклом.

Существуют и другие жизненные циклы, в т.ч. псевдолизогенез и хроническая инфекция. При псевдолизогении бактериофаг проникает в клетку, но не использует механизм репликации клеток и не интегрируется в геном хозяина, просто как бы прячется внутри бактерии, не нанося ей никакого вреда. Псевдолизогенез возникает, когда клетка-хозяин сталкивается с неблагоприятными условиями роста и, по-видимому, играет важную роль в выживании фага, обеспечивая сохранение генома фага до тех пор, пока условия роста хозяина снова не станут благоприятными.

При хронической инфекции новые фаговые частицы образуются непрерывно и длительно, но без явного уничтожения клеток.

Фаговая терапия

Вскоре после открытия фаги начали использовать для лечения бактериальных заболеваний человека, таких как бубонная чума и холера. Но фаговая терапия тогда не была успешной, и после открытия антибиотиков в 1940-х годах она была практически заброшена. Однако с появлением устойчивых к антибиотикам бактерий терапевтическому потенциалу фагов уделяется все больше внимания.

Наше время с антибиотиками заканчивается. В 2016 году женщина в штате Невада умерла от бактериальной инфекции, вызванной Klebsiella pneumoniae, которая была устойчивой ко всем известным антибиотикам. Бактерии, устойчивые к колистину, антибиотику последней инстанции, были обнаружены на свинофермах в Китае. В настоящее время бактерии приспосабливаются к антибиотикам быстрее, чем когда-либо.

Тем временем ученым требуется десять или более лет, чтобы разработать новый антибиотик и получить разрешение на его применение. В итоге мы проигрываем бактериям в этой «гонке вооружений». Человечеству срочно нужен альтернативный метод борьбы с бактериальными инфекциями. Одним из самых перспективных методов уничтожения бактерий является использование бактериофагов: вирусов, которые заражают и убивают бактерии.