Изучение генома вирусов. Роль открытия генома вирусных частиц.
Образование зрелых вирионов стало рассматриваться как завершающий этап цикла репродукции вируса, определяемый вирусным геномом. Некоторые гены вирусов кодируют синтез вирусспецифических белков, из которых формируется капсид, заключающий внутри себя вирусный геном. У некоторых вирусов капсид покрывается оболочкой, по составу и строению сходной с клеточными мембранами, но содержащей также и некоторые вирусспецифические белки.
Несмотря на простоту организации, вирусы отличаются от животных и растений большим разнообразием генома. Животные и растения содержат одновременно две формы нуклеиновой кислоты: двухцепочную ДНК и одноцепочную РНК. Вирусы содержат только одну форму нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК, которые могут быть представлены одно- или двухцепочными молекулами. В случае с РНК-содержащими вирусами вся генетическая информация содержится в РНК, что является уникальным явлением в биологии. Все вирусы животных, за исключением ретровирусов, гаплоидны, т.е. содержат наследственную информацию в одном экземпляре.
Вирусные ДНК или РНК могут иметь линейную или кольцевую форму. Геном РНК-содержащих вирусов может быть представлен одной единой молекулой или молекулой, разделенной на 2—12 фрагментов (фрагментированный геном), а также двумя идентичными молекулами нуклеиновой кислоты (диплоидный геном). Вирусы также значительно различаются между собой по стратегии реализации генетической информации и репродукции вирусных частиц.
Вирусные нуклеиновые кислоты реплицируются с помощью полимераз, которые синтезируются в инфицированной клетке и кодируются вирусным геномом или привносятся в клетку в виде вирионных компонентов. В некоторых случаях в процессе репликации вирусного генома принимают участие предсуществующие клеточные полимеразы.
Репродукция вирусов состоит из репликации вирусного генома с образованием многочисленных копий родительской ДНК или РНК и индуцированного ими синтеза вирусных белков. Из вновь синтезированных вирусных компонентов путем самосборки формируются вирусные частицы (вирионы). В основе самосборки вирусных частиц лежит процесс, связанный с уменьшением свободной энергии системы, ибо упорядоченный капсид обладает меньшей свободной энергией, чем вирионные пептиды.
Самосборка вирусных частиц, как и всякий процесс, ведущий к уменьшению свободной энергии системы, протекает самопроизвольно. Строгая упорядоченность в формировании капсида является следствием взаимодействия вирусной нуклеиновой кислоты и вирионных полипептидов с образованием максимального количества стабильных нековалентных связей между субъединицами. Нуклеиновая кислота (вирусный геном) выполняет роль морфопоэтического фактора, направляющего процесс самосборки в сторону образования капсида и формирования вирусных частиц.
Если попытаться расположить вирусы по степени их сложности в гомологичный ряд, то они, по существу, могут легко заполнить пропасть между неживой органической материей и клеточными формами жизни. В самом начале этого ряда будут стоять простые минимальные вирусы, состоящие только из белка и нуклеиновой кислоты одного типа (ДНК или РНК). Далее следуют сложные вирусы, содержащие кроме этого углеводы и липиды. За ними следуют одноклеточные микроорганизмы - хламидий, в составе которых, как и у клеточных форм жизни, присутствуют одновременно оба типа нуклеиновой кислоты и имеется рибосомальный аппарат.
Наконец, группа хламидий плавно смыкается с другими одноклеточными микроорганизмами из царства бактерий — микоплазмами и риккетсиями. Последних роднит с вирусами отсутствие собственного синтетического аппарата и облигатный внутриклеточный паразитизм. Риккетсии всего лишь вдвое больше самых крупных вирусов. Подобно вирусам, они способны размножаться только в живых клетках. Они отличаются от вирусов более сложным химическим строением и способностью синтезировать некоторые простые питательные вещества. Отличительные свойства мельчайших одноклеточных микроорганизмов и вирусов приведены в статьях.
