Учени от Южния федерален университет (SFU) установиха, че структурите на някои вирусни черупки наподобяват структурите на кристали. Структурата на вирусната обвивка определя дали тя може да зарази клетка гостоприемник, така че разбирането на структурата на вирусната обвивка ще позволи на учените да се намесят в процеса на инфекция. Изследването е подкрепено от грант от Руската научна фондация (RSF) и е публикувано в списанията JPCM и Nanoscale.
„Много е важно да се изучават и разбират структурните характеристики на вирусните обвивки. Вирусната обвивка съдържа геном вътре, който с помощта на тази обвивка ще проникне в клетката гостоприемник, ако лекарствената терапия не наруши нито един от етапите на този процес“, каза Сергей Рошал, съавтор на изследването и ръководител на стипендията на RSF, професор в катедрата по нанотехнологии във Физическия факултет на Южния федерален университет.
Външната обвивка на вируса се състои от протеини и варира по размер и форма. Най-често външната обвивка, сферична по форма, има кубичен (икосаедричен) тип симетрия. В този случай протеините са организирани в икосаедър. Икосаедърът има 20 триъгълни лица, 12 върха и има оси на симетрия от втори, трети и пети ред. Оста на симетрия - един от елементите на симетрията на кристалите - е въображаема права линия, при завъртане около която под същия ъгъл се комбинират равни части от геометричната фигура. По този начин, с всяко завъртане на 180°, 120°, 72°, лицата на кристала могат да се подравнят два, три или пет пъти. Малките вируси се нуждаят от по-малко от 60 протеина, за да изградят сфера с такава симетрия, която се самосглобява по такъв начин, че вирусната обвивка приема структурата на кристал.
Колаж, съставен от структури и модели на вирусни черупки
Сергей Рошал
За да анализират структурата на сферичните вирусни черупки, учените използват развитието на сфери (повърхността на геометрично тяло, разгъната в равнина). Изследователите изследвали големи вирусни черупки, съдържащи повече от 60 протеина, не в рамките на обичайното развитие на икосаедър, а в рамките на додекаедър (правилен многостен, състоящ се от 12 равностранни петоъгълника). Както се оказа, моделът на подреждане на съседни протеини в черупките на големи вируси е добре съвместим с додекаедричното развитие. Протеините са принудени да заемат такава позиция, че вирусната обвивка придобива квазикристална структура. Квазикристалите могат да имат симетрия не само от 5, 3, 2 реда (икосаедрична), но и от 10, 12, 14, 18, 20 реда.
„Основният извод е, че симетрията, която през 20 век се превръща в фундаментална основа за изучаване на неживата природа, се оказва изключително важна за разбирането на процесите на самосглобяване на вируси, които заемат мистериозния регион между живата и неживата природа. . Ние открихме, че вирусните черупки са много по-близо до кристалите и квазикристалите, отколкото се смяташе преди“, заключи Сергей Рошал.
Резултатите от изследването ще помогнат да се намерят средства за антивирусна терапия на етапа на сглобяване на вируса.
Изпращайте прессъобщения за научни изследвания, информация за последните публикувани научни статии и съобщения за конференции, както и данни за грантове и спечелени награди до science@site.
Вирусите са неклетъчна форма на живот, която има собствен геном, способност да се възпроизвежда (възпроизвежда) в клетките на живи организми или клетъчни култури, адаптивни свойства и променливост.
Отделено в отделно царство – Вира.
Има две форми на съществуване на вирусите - извънклетъчна и вътреклетъчна.
Извънклетъчен вирус = вирион. Това е латентната (зряла) форма на вируса. Не проявява жизнена активност. Функции: запазване на вируса във външната среда и пренасянето му от организъм в друг организъм или от клетка в клетка.
Вътреклетъчен вирус - вегетативен вирус - се възпроизвежда в заразена клетка, причинявайки репродуктивна инфекция, която завършва с образуването на дъщерно поколение вириони и, като правило, клетъчна смърт. Процесът на възпроизвеждане може да бъде непълен, без образуване на вириони - настъпва абортивна инфекция.
Някои вируси са в състояние да интегрират своя генетичен материал в хромозомите на клетката гостоприемник под формата на провирус, който се репликира заедно с тази хромозома по време на деленето и преминава в дъщерни клетки. Това е интегративна инфекция, тя може да съществува дълго време или да се превърне отново в продуктивна.
структура на вируси (вириони).Размерите на вирусите са в диапазона 20-350 nm.
Те могат да имат пръчковидна, многостранна, куршумна, сферична, нишковидна, клубовидна форма.
Има: прости (без обвивка) и сложни (с обвивка) вируси. Те имат молекула нуклеинова киселина (ДНК/РНК) в центъра, заобиколена от белтъчна обвивка - капсид. Цялата структура се нарича нуклеокапсид.
Простите вируси са нуклеинова киселина, свързана с вътрешни протеини и капсид (т.е. те са нуклеокапсид).
Сложни вируси - нуклеокапсидът е сърцевината на вириона, суперкапсидът е разположен отгоре - външната обвивка е модифицирана мембрана от клетъчен произход, в която вирионът се „облича“, когато напуска клетката чрез пъпкуване. В двойния липиден слой на мембраната са вградени специфични за вируса повърхностни протеини - гликопротеини (хемаглутинини, невраминидаза, слети протеини и други, отговорни за прикрепването на вириона към клетъчните рецептори и проникването в него), разположени трансмембранно и изпъкнали навън под формата на бодли. Гликопротеините са защитни Ag.
В много сложни вируси слой от матричен протеин (М-слой) е в съседство с нуклеокапсида отвътре. Някои вируси имат други допълнителни структури.
Защитната протеинова обвивка - капсидът - се състои от множество хомогенни протеинови субединици. защото Тази структура на капсида изисква малко генетична информация; тя е важна за вируси с малък геном. Капсидите са изградени според спираловиден или кубичен тип симетрия, в зависимост от местоположението на протеиновите субединици.
Химичен състав на вируса.Основните компоненти на вируса са нуклеинова киселина и протеини. Простите вируси се състоят само от тях. Сложните вируси включват въглехидрати и липиди от клетъчен произход.
В зависимост от вида на нуклеиновата киселина вирусите се делят на ДНК и РНК геноми.
Вирусната ДНК обикновено е двуверижна, рядко едноверижна.
Двуверижна ДНК: линейна с отворени краища, линейна със затворени краища, кръгла, кръгла с една непълна ДНК верига.
Вирусните РНК са едноверижни или двуверижни с фрагментиран геном.
Едноверижна РНК: цяла линейна, фрагментирана (сегментирана) линейна, кръгова сегментирана.
Има РНК с положителен геном - +РНК (едновременно геномна и информационна РНК (i-РНК), служи като матрица за дъщерни геноми);
и РНК с отрицателен геном - –
РНК (само геномна функция, т.е. шаблон за синтез на геном и иРНК).
Най-важната характеристика на вирусните нуклеинови киселини е инфекциозността (способността да се инициира продуктивна инфекция в клетката гостоприемник без участието на други компоненти на вируса). Повечето вирусни ДНК и +РНК го имат.
Вирусни протеини.
# структурна – част от вириона:
- капсидни белтъци - образуват капсида
- вътрешни протеини - геномни протеини и ензими (полимерази), участващи в процеса на възпроизвеждане и свързване на генома с капсида.
- матрични протеини на сложни вируси образуват М-слоя под суперкапсида. Участват в крайните етапи на самосглобяване на вириони и тяхното стабилизиране.
- суперкапсидни повърхностни протеини - гликопротеини, защитни Ags, участват в прикрепването на вирионите към клетъчните рецептори и тяхното проникване в клетката.
# Неструктурни протеини – синтезират се в заразена клетка, за да осигурят процесите на възпроизвеждане; те не са част от вирусите.
- вирус-индуцираните ензими обслужват транскрипцията и транслацията на вирусния геном.
- регулаторни протеини
- нестабилни протеини – предшественици, от които се образуват структурни протеини на вириона
- ензими, които модифицират вирусни протеини (протеази, протеин кинази)
Липиди. Те стават част от вириони от клетъчната, ядрената и други вътрешни мембрани на заразена клетка по време на пъпкуването. Те са основният компонент на суперкапсидите и допринасят за стабилността на вириона. Когато се третира с етер, суперкапсидът се разрушава поради загуба на липиди.
Въглехидрати. Клетъчен произход. Те са част от повърхностните протеини - гликопротеини. Тяхната гликолиза се извършва от клетъчни ензими по време на транспортирането на протеини към външната повърхност на суперкапсида, докато клетъчните протеини се изтласкват от мембраните.
Класификацията на вирусите се основава на следните категории:
Тип нуклеинова киселина (ДНК или РНК), нейната структура, брой нишки (една или две), характеристики на възпроизвеждането на вирусния геном;
Размер и морфология на вирионите, брой на капсомерите и вид на симетрия;
Наличие на суперкапсид;
Чувствителност към етер и дезоксихолат;
Място на възпроизвеждане в клетката;
Антигенни свойства и др.
Вирусите имат уникален геном, защото съдържат ДНК или РНК. Следователно се прави разлика между ДНК-съдържащи и РНК-съдържащи вируси. Те обикновено са хаплоидни, т.е. имат един набор от гени. Геномът на вирусите е представен от различни видове нуклеинови киселини: двуверижни, едноверижни, линейни, кръгови, фрагментирани. Сред РНК-съдържащите вируси се разграничават вируси с положителен (плюс-нижкова РНК) геном. Плюс-верижната РНК на тези вируси изпълнява функции на наследствена и информационна РНК (mRNA). Има и РНК вируси с отрицателен (минус-верижна РНК) геном. Минус веригата РНК на тези вируси изпълнява само наследствена функция.
формавирионите могат да бъдат различни: с форма на пръчка (вирус на тютюнева мозайка), с форма на куршум (вирус на бяс), сферична (вируси на полиомиелит, HIV), нишковидна (филовируси), форма на сперматозоиди (много бактериофаги). Има прости и сложни вируси.
Прости или необвити вирусисе състои от нуклеинова киселина и протеинова обвивка, наречена капсид. Капсидът се състои от повтарящи се морфологични субединици - капсомери. Нуклеиновата киселина и капсидът взаимодействат един с друг, за да образуват нуклеокапсид.
Сложни или обвити вирусиВъншната страна на капсида е заобиколена от липопротеинова обвивка (суперкапсид или пеплос). Тази обвивка е производна структура от мембраните на заразена с вирус клетка. На обвивката на вируса има гликопротеинови шипове или шипове (пепломери). Под обвивката на някои вируси има матричен М протеин.
ВИРУСНИ КРИСТАЛИ
1) кристални образувания, които са натрупвания на вириони в клетки, заразени с определени вируси; 2) високо пречистен вирусен препарат; всеки К.в. се състои от много вириони.
Медицински термини. 2012
Вижте също интерпретации, синоними, значения на думата и какво представляват ВИРУСНИ КРИСТАЛИ на руски в речници, енциклопедии и справочници:
- КРИСТАЛИ в Енциклопедичния речник Всичко за виното:
естествени безвредни образувания на винена киселина, които взаимодействат с различни елементи на виното (намерени в някои бели... - КРИСТАЛИ
(от гръцки krystallos първоначално - лед), твърди вещества, атоми или молекули от които образуват подредена периодична структура (кристална решетка). Кристалите имат... - КРИСТАЛИ в Големия руски енциклопедичен речник:
КРИСТАЛИ (от гр. krystallos, първоначално лед), тв. тела, чиито атоми или молекули образуват подреден период. структура (кристална решетка). К. имат... - КРИСТАЛИ в съвременния тълковен речник, TSB:
(от гръцки krystallos, първоначално лед), твърди вещества, чиито атоми или молекули образуват подредена периодична структура (кристална решетка). Кристалите имат... - ЕДНОПОСОЧНО ДОПЪЛНЯВАНЕ НА ВИРУСИТЕ на медицински език:
(син. к. нереципрочни вируси) K. v., в който протеинът само на един от съвместно възпроизвеждащите се ... - ДВУСТРАННО ДОПЪЛНЕНИЕ НА ВИРУСИТЕ на медицински език:
(син. к. вируси реципрочни) K. v., в които протеините на двете съвместно възпроизвеждащи се ... - СИНТЕТИЧНИ КРИСТАЛИ
кристали, кристали, отгледани изкуствено в лабораторни или фабрични условия. От общия брой на органичните вещества около 104 принадлежат към неорганичните вещества. ... - КРИСТАЛИ (ФИЗИЧЕСКИ) във Великата съветска енциклопедия, TSB:
(от гръцки кристалос, първоначално - лед, по-късно - планински кристал, кристал), твърди тела с естествена форма на правилни полиедри (... - КРИСТАЛИ И КРИСТАЛОГРАФИЯ: ПРИЛОЖЕНИЯ НА КРИСТАЛИТЕ в речника на Collier:
Към статията КРИСТАЛИ И КРИСТАЛОГРАФИЯ Природните кристали винаги са будили любопитството на хората. Техният цвят, блясък и форма докоснаха човешките сетива... - ВИРУСИ: СТРУКТУРА НА ВИРУСИТЕ в речника на Collier:
Към статията ВИРУСИ Пълни по структура и инфекциозни, т.е. Вирусна частица извън клетка, която може да причини инфекция, се нарича вирион. Ядрото („ядрото“)… - ВИРУСИ: РЕПЛИКАЦИЯ НА ВИРУС в речника на Collier:
Към статията ВИРУСИ Генетичната информация, кодирана в един ген, най-общо може да се разглежда като инструкции за производството на специфичен протеин в ... - ВИРУСИ: МЕТОДИ ЗА ИЗУЧАВАНЕ НА ВИРУСИ в речника на Collier:
Към статията ВИРУСИ Бактериалните вируси първи станаха обект на подробно изследване като най-удобен модел, който има редица предимства в сравнение с ... - ВИРУСИ: КЛАСИФИКАЦИЯ НА ВИРУСИТЕ в речника на Collier:
Към статията ВИРУСИ Ако вирусите са наистина мобилни генетични елементи, които са получили „автономност“ (независимост) от генетичния апарат на своите гостоприемници (различни видове... - РЕПЛИКАЦИЯ в Енциклопедия Биология:
(редупликация), процесът на възпроизвеждане (синтез) на дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК). В този случай от една ДНК молекула, в резултат на нейното удвояване, ... - ВИРУСИ в Енциклопедия Биология:
, вътреклетъчни паразити на живи организми; малки неклетъчни частици, състоящи се от нуклеинова киселина (ДНК или РНК), покрити с протеинова обвивка. ... - ВИРУСНА ДИАРИЯ в медицинския речник.
- ВИРУСНА ДИАРИЯ в Големия медицински речник.
- ОНКОГЕННИ ВИРУСИ в Големия енциклопедичен речник:
(туморни вируси) са причинителите на някои естествено срещащи се, а също и много експериментални животински тумори. Онкогенните вируси включват представители на различни таксономични групи... - БОРЕЛ в Големия енциклопедичен речник:
(Борел) Амадеус (1867-1936) Френски микробиолог и вирусолог. Работите са посветени на фагоцитозата, бактериофагията, изучаването на вирусите и патогенезата на чумата. Заедно с Е. Ру и... - ШЛЕЗИНГЕР МАКС във Великата съветска енциклопедия, TSB:
(Schlesinger) Макс (1904 - 4.2.1937, Лондон), унгарски биохимик, един от основателите на молекулярната биология на вирусите. Завършва университета в Будапеща. От 1931 г. работи... - ТВЪРД във Великата съветска енциклопедия, TSB.
- СССР. ПРИРОДНИ НАУКИ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
науки Математика Научните изследвания в областта на математиката започват да се извършват в Русия през 18 век, когато Ленинград става член на Санкт Петербургската академия на науките... - СЕРОДИАГНОСТИКА във Великата съветска енциклопедия, TSB:
(от латински serum - серум и диагностика), метод за разпознаване на заболявания на хора, животни и растения, основан на способността на серумните антитела ... - РУС ФРАНСИС ПЕЙТЪН във Великата съветска енциклопедия, TSB:
Раус (Рус) Франсис Пейтън (10/5/1879, Балтимор - 2/16/1970, Ню Йорк), американски патолог, член на Националната академия на науките на САЩ и много други академии и ... - ПИКОРНАВИРУСИ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
[от испански пико - малка стойност и РНК, съкр. Английски рибонуклеинова киселина - рибонуклеинова киселина (РНК)], нанивируси (от гръцки nanos ... - ТУМОРНИ ВИРУСИ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
вируси, тумори, онкогенни вируси, причинители на някои доброкачествени и злокачествени тумори на животни и, очевидно, хора. Успешни опити за размножаване в... - МУТАЦИИ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
(от латински mutatio - промяна, промяна), внезапни естествени (спонтанни) или изкуствено причинени (предизвикани) устойчиви промени в наследствените структури на живата материя, ... - МОЛЕКУЛЯРНА ГЕНЕТИКА във Великата съветска енциклопедия, TSB:
генетика, клон на генетиката и молекулярната биология, който има за цел да разбере материалната основа на наследствеността и променливостта на живите същества чрез изучаване на продължаващите ... - МОЛЕКУЛЯРНА БИОЛОГИЯ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
биология, наука, която има за цел да разбере природата на жизнените явления чрез изучаване на биологични обекти и системи на ниво, доближаващо се до молекулярното... - ЛЕКАРСТВО във Великата съветска енциклопедия, TSB:
(Латинска медицина, от medicus - медицински, лечебен, medeor - лекувам, лекувам), система от научни знания и практически мерки, обединени от целта на признаването, ... - ЛАЗЕРНИ МАТЕРИАЛИ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
материали, вещества, използвани в лазерите като активна среда. През 1960 г. е създаден първият лазер, в който ролята на активен... - КРИСТАЛОХИМИЯ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
изучава пространственото разположение и химическата връзка на атомите в кристалите, както и зависимостта на физичните и химичните свойства на кристалните вещества от... - КРИСТАЛИЗАЦИЯ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
образуването на кристали от пари, разтвори, стопилки, вещества в твърдо състояние (аморфни или други кристални), по време на електролиза и химически ... - Жданов Виктор Михайлович във Великата съветска енциклопедия, TSB:
Виктор Михайлович [р. 1(13).2.1914 г., стр. Щепино, сега Донецка област, Украинска ССР], съветски вирусолог, академик на Академията на медицинските науки на СССР (1960 г.). Член на КПСС от 1941 г. ... - ГЕНЕТИКА НА МИКРООРГАНИЗМИТЕ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
микроорганизми, раздел от общата генетика, в който обект на изследване са бактерии, микроскопични гъби, актинофаги, животински и растителни вируси, бактериофаги... - ГЕНЕТИКА във Великата съветска енциклопедия, TSB:
(от гръцки генезис - произход) - наука за законите на наследствеността и променливостта на организмите. Най-важната задача на Г. е да разработи методи за управление... - ВИРУСИ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
(от латински Virus - отрова), филтрируеми вируси, ултравируси, патогени на инфекциозни заболявания на растения, животни и хора, размножаващи се само в живи клетки. ... - ВИРУСОЛОГИЯ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
(от вируси и...логия), вирусология, инфрамикробиология, наука за вирусите - субмикроскопични вътреклетъчни паразити; едва в средата на 20 век. открояваше... - ВИРУСОЛОГИЧНИ ИЗСЛЕДВАНИЯ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
Изследванията имат за цел откриване на вируси, тяхната идентификация (идентификация) и изследване на биологичните свойства. За изолиране на вируси от хора, животни и растения... - ВИРУСОЛОГИЧНА ТЕХНОЛОГИЯ във Великата съветска енциклопедия, TSB:
технология, набор от изследователски методи, оборудване и реактиви, които осигуряват култивирането на вируси и изследването на техните свойства. До началото на 50-те години. основен метод... - ЕПИДОТ
един от най-разпространените, често срещани минерали. Неговите кристали принадлежат към призматичния клас на моноклиноедричната система, съотношението на осите a: b ... - ЗЕОЛИТИ в Енциклопедичния речник на Brockhaus и Euphron:
- група от минерали, съдържаща около двадесет минерала. Всички C. в техния химичен състав са водни алумосиликати на калций, натрий, барий и калий. ... - ХЛОРИТ в Енциклопедичния речник на Brockhaus и Euphron.
2.1 Кристализация
През 1932 г. младият американски биохимик Уендил Стенли е помолен да работи върху вируси. Стенли започна с изстискване на бутилка сок от един тон тютюневи листа, заразени с вируса на тютюневата мозайка. Той започва да изучава сока, използвайки достъпни за него химически методи. Той излага различни фракции от сока на различни реагенти, надявайки се да получи чист вирусен протеин (Стенли е убеден, че вирусът е протеин). Един ден Стенли получава почти чиста фракция от протеин, който се различава по състав от протеините на растителните клетки. Ученият разбра, че пред него е това, към което толкова се е стремил. Стенли изолира необичаен протеин, разтваря го във вода и поставя разтвора в хладилника. На следващата сутрин, вместо бистра течност, колбата съдържаше красиви копринени игловидни кристали. От един тон листа Стенли извлича супена лъжица такива кристали. Тогава Стенли изсипа малко кристали, разтвори ги във вода, навлажни марля с тази вода и я разтри върху листата на здрави растения. Растителният сок е бил подложен на цял набор от химически въздействия. След такава „мащабна обработка“ вирусите най-вероятно трябваше да умрат.
Протритите листа се разболяха. И така, странните свойства на вируса са допълнени с още нещо - способността да кристализира.
Ефектът на кристализация беше толкова зашеметяващ, че Стенли за дълго време изостави идеята, че вирусът е същество. Тъй като всички ензими са протеини и много ензими също нарастват на брой, докато организмът се развива и може да кристализира, Стенли заключава, че вирусите са чисти протеини, по-скоро ензими.
Учените скоро се убедиха, че е възможно да кристализира не само вируса на тютюневата мозайка, но и редица други вируси.
Пет години по-късно английските биохимици Ф. Боудън и Н. Пири откриват грешка в дефиницията на Стенли, че 94% от съдържанието на вируса на тютюневата мозайка се състои от протеин, а 6% е нуклеинова киселина. Вирусът всъщност не беше протеин, а нуклеопротеин - комбинация от протеин и нуклеинова киселина.
Веднага след като електронните микроскопи станаха достъпни за биолозите, учените установиха, че вирусните кристали се състоят от няколкостотин милиарда частици, плътно притиснати една към друга. В един кристал на полиомиелитния вирус има толкова много частици, че могат да заразят всички жители на Земята повече от веднъж. Когато беше възможно да се изследват отделни вирусни частици в електронен микроскоп, се оказа, че те имат различни форми, но външната обвивка на вирусите винаги се състои от протеин, който се различава от един вирус до друг, което прави възможно разпознаването им използвайки имунологични реакции, а вътрешното съдържание е представено от нуклеинова киселина, която е единица на наследствеността.
