Вредные частицы
еиновой
кислоты, а капсидные белки - из фонда белковых предшественников. Если
вирусы имеют наружную оболочку, то она присоединяется к капсиду позднее,
либо в цитоплазме клетки, либо при взаимодействии с клеточной мембраной.
Такой процесс сборки, включающий этапы наполнения предшественников
позволяет объяснить явление фенотипического смешения, когда в клетке,
зараженной двумя различными, но совместимыми вирусами, образуются вирионы с
капсидами, построенными из субъединиц, кодируемых разными геномами.
Вновь образованные вирионы освобождаются во внешнюю среду (нередко вместе
с незрелыми формами) либо в результате лизиса клетки - хозяина,
вызываемого вирусными ферментами, как при инфекции бактерий фагами, либо
путем выталкивания участков цитоплазмы, либо, наконец, путем выхода
отдельных вирионов или небольших их групп. Некоторые вирусы животных с
трудом освобождаются из клеток в культурах in vitro; в живом организме
выходу таких вирусов из клеток и их распространению способствует захват
поврежденных вирусом клеток фагоцитами и их переваривание. Вирусы растений
обычно не освобождаются путем лизиса клеток, а переходят из клетки в
клетку через межклеточные соединения.
Взаимодействие фага с бактериями.
Основные проблемы и явления
Бактериофаги являются паразитами представителей почти всех групп
прокариотических организмов от крошечных Dellovibrios, которые сами
паразитируют на других бактериях, до некоторых крупных сине-зеленых
водорослей. Общие свойства фагов обычно служат отражением свойств клетки
бактерии-хозяина. Наличие жесткой клеточной стенки у большинства
прокариот требует особых механизмов для проникновения или выхода вирусов.
Прокариоты не дифференцируются в стволовые или специализированные клетки, а
являются популяцией более или менее сходных клеток, которые продолжают
размножаться, пока имеется соответствующая питательная среда. Поэтому
взаимодействие фагов с бактериями происходит в бактериальной культуре
циклически, пока не наступит некое равновесное состояние, которое
определяется числом клеток-хозяев и вирусных элементов и скоростью их
воспроизведения. Другая ситуация возникает тогда, когда бактерии способны к
дифференцировке, например при споруляции или смене состояний.
Прикрепление и проникновение
Прикрепление вирионов фага к бактериальной клетке является реакцией
первого порядка и происходит обычно на клеточной поверхности. Последняя
различна по своей структуре у разных типов бактерий. Некоторые фаги
прикрепляются к особым выростам, так называемым F и L-ворсинкам, которые
принимают участие в процессе конъюгации. Вирионы фагов группы х обратимо
прикрепляются к жгутикам бактерий и затем соскальзывают вдоль них к
поверхности клетки, причем этому процессу, по-видимому, способствует
движение самих жгутиков (поскольку неподвижные бактериальные мутанты не
бывают хозяевами этих фагов). На поверхности бактериальной клетки имеются
специфические рецепторы для фагов , однако данные об их природе весьма
ограничены. Тот факт, что фаг неспособен адсорбироваться на бактериальном
мутанте, не обязательно означает, что мутант утратил химические группы,
выполняющие роль рецепторов фага, - последние могут быть просто скрыты
другими компонентами клеточной оболочки. Рецепторы не всегда необходимы
для самой клетки; например, при росте бактерий в определенных температурных
условиях они могут утрачиваться.
Из оболочки бактерий, чувствительных к фагу, удается экстрагировать
специфическое вещество, способное инактивировать фаг. Возможно ,это
вещество является самим рецептором или компонентом рецепторной структуры
на поверхности бактерий. Сами по себе рецепторы, по-видимому, способствуют
лишь первому обратимому этапу адсорбции. Не исключено, что они также
участвуют в других процессах, частности в транспорте ионов железа. После
прикрепления фага бактерия в течение некоторого времени (латентный период)
не претерпевает заметных морфологических изменений даже и в том случае,
если заражение, в конце концов ,приведет к лизису клетки, поскольку лизис
наступает всегда внезапно.
Проникновение фагового генома в клетку сопровождается физическим отделением
нуклеиновой кислоты от большей части капсидных белков, которые остаются
снаружи.
Кроме фаговой нуклеиновой кислоты внутрь бактериальной клетки инъецируется
также небольшое количество белка и некоторые другие вещества, в том числе
олигопептиды и полиамины. Роль этих веществ в процессе развития фага
неизвестна, некоторые из них являются остатками протеолиза капсидных
белков при сборке вирионов. Если бактериальные клетки способны поглощать
свободную ДНК из среды, то и геном фага может проникнуть в них в виде
свободных молекул ДНК. Это явление называют трансфекцией. Способность
бактерий поглощать молекулы ДНК может возникнуть как нормальное явление
на некоторых этапах роста, что наблюдается, например, у В subtilis.
В некоторых случаях такое состояние вызывается искусственно, как,
например, у Е coli.
Процесс развития фага после трансфекции принципиально не отличается от
происходящего при нормальной фаговой инфекции, за исключением того, что в
этих случаях не наблюдается резистентности, вызываемой отсутствием
рецепторов или другими свойствами оболочки клетки.
Проникновение генома фага в чувствительную к нему бактерию приводит либо
к лизогенной, либо к литической инфекции, в зависимости от природы фага
(а иногда и бактерии) и от окружающих условий, например температуры. При
лизогенном типе взаимодействия геном фага в неинфекционной форме
передается бактериальными клетками из поколения в поколение, причем время
от времени в некотором количестве клеток синтезируются соответствующие
вирионы, лизирующие эти клетки и выходящие затем во внешнюю среду.
Лизогенные клетки, повторно зараженные этими вирионами, не лизируются (ибо
они иммунны к этому фагу), так что лизогенная культура продолжает
нормально расти. Присутствие свободных вирионов можно выявить путем
воздействия на клетки каких-либо иных, нелизогенных штаммов бактерий,
лизируемых данным фагом. Фаги, способные лизогенизировать заражаемые ими
бактерии, называются умеренными, а фаги, у которых такая способность
отсутствует, - вирулентными. Следует, однако, помнить, что даже умеренные
фаги при первой инфекции чувствительных к ним бактерий вызывают
продуктивную инфекцию у многих или даже у всех клеток. Возникновение
лизогении и предупреждение созревания вирионов и лизиса клеток требуют
серии определенных событий, которые вовсе не всегда случаются со всякой
зараженной бактерией. Вероятность появления лизогении или продуктивной
инфекции варьирует от фага к фагу и зависит от условий культивирования.
Связь между строением вириона и началом инфекции
Длинные нити (фибриллы) отростка служат для специфического узнавания фагом
определенных участков на поверхности клетки-хозяина, к которым он
прикрепляется. Мутации генов, кодирующих белки нитей, приводят к изменению
или полной утрате способности фага прикрепляться к клетке-хозяину. Еще
одним доказательством важной роли нитей отростков служат эксперименты с
антифаговыми антисыворотками, показавшими что прикреплению фага к клеткам
препятствуют только антитела к белкам дистальных частей концов нитей.
Нити обвиваются вокруг отростка таким образом, что их средняя часть
поддерживается «усиками», прикрепленными к тому месту, где головка
соединяется с отростком. Синтез белка «усиков», вероятно, кодируется геном
wac. Соприкосновение концов нитей с рецептором клетки, возможно,
обусловливает их разворачивание и выпрямление. Отличительное свойство фага
Т4, которое легко утрачивается вследствие мутации и отбора, заключается в
том, что освобождение нитей отростка от «усиков» зависит от L- триптофана
как кофактора. Зависимость выпрямления нитей и последующего прикрепления
фага к клетке от концентрации триптофана указывает на то, что контакт
некоторых нитей с клеткой может способствовать освобождению остальных
нитей. Для следующего этапа взаимодействия фага с бактерией необходимо
правильное пространственное положение базальной пластинки отростка, что в
свою очередь, обеспечивается, вероятно, контактом всех шести нитей с
рецепторами клетки. По-видимому, прикрепление фаговой частицы с помощью
нитей отростка позволяет ей производить определенные скользящие
движения по поверхности клетки, пока не будет найден участок, через который
можно ввести ДНК. В этом отношении весьма важным оказалось наблюдение,
согласно которому необратимое прикрепление фага к клетке и проникновение
в нее его ДНК происходят лишь на определенных участках оболочки (всего их
около 300), где цитоплазматическая и внешняя мембраны образуют прочные
контакты, устойчивые к мягкому осмотическому шоку. Это справедливо,
вероятно, и для других бактериофагов. Весьма важно было бы выяснить,
каково отношение этих участков к местам синтеза мембранных компонентов и
фаговых рецепторов. На следующем этапе взаимодействия фага с клеткой
происходит сокращение чехла отростка, в результате чего стержень проникает
в клеточную оболочку. Сокращение стимулируется базальной пластинкой,
изменяющей свою конформацию под влиянием нит
| |  скачать работу |
Вредные частицы |
