Размещено на http://www.allbest.ru/

0

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Ульяновский государственный университет

Институт медицины, экологии и физической культуры

Экологический факультет

Кафедра биологии, экологии и природопользования

Реферат

Ретровирусы. Вирус иммунодефицита человека

Выполнил:

Студент 3 курса Б-О-19/1Морошкин Андрей Андреевич

Проверила:

Доцент к.б.н. :

Видеркер Марина Анатольевна

Ульяновск, 2021

1.Общее представление о ретровирусах

1.1 Основная классификация ретровирусов

Семейство Retroviridae -- большая группа РНК-содержащих вирусов, поражающих позвоночных. Характерная особенность вирусов -- наличие в составе вирионов РНК-зависимой ДНК-полимеразы (обратной транскриптазы), обеспечивающей синтез ДНК на матрице вирионной РНК. Это послужило основанием для названия семейства Retroviridae (от лат. retro -- обратный).

Название семейства Retroviridae предложил в 1973 г. W. Parks. Оно происходит от англ. reverse transcriptase -- обратная транскриптаза (фермент, входящий в состав вириона ретровирусов). Ретровирусы выделены в отдельное семейство в 1974 г. К семейству ретровирусов относятся возбудители лейкоза КРС, лейкемии и саркомы кошек, лейкоза птиц, ретикулоэндотелиоза птиц, аденоматоза, висны-маэди, артрита-энцефалита коз, инфекционной анемии лошадей и заболеваний морских свинок, мышей, крыс, гиббонов, шерстистых обезьян.

Все представители семейства имеют следующие признаки: наличие липидной оболочки и сердцевины; характерную морфологию; наличие обратной транскриптазы (РНК-зависимой ДНК-полимеразы), внутри вириона -- геном в виде однонитчатой линейной РНК, которая образует комплекс, состоящий из двух идентичных субъединиц (около 3 ИД каждая), репликация происходит стадию образования двухнитчатого ДНК-провируса; интеграция ДНК-провируса с клеточным геномом; осуществление транскрипции клеточной РНК-полимеразой; созревание вирионов путем почкования на клеточных мембранах. О принадлежности агента к ретровирусам судят по его морфологии, физическим и химическим свойствам (плотность вириона 1,15--1,19 г/см3, сердцевины 1,21 -- 1,2 г/см3, нуклеотида 1,26--1,31 г/см3; наличие 60--70S РНК, наличие обратной транскриптазной активности), чувствительности репликации к ингибиторам синтеза ДНК в первые 4--6 ч после заражения.

Взаимодействие между геномной ДНК и персистирующими ретровирусами могло явиться причиной возникновения репликативной системы эукариот и живорождения у млекопитающих. Эти события (по мнению автора) невозможно объяснить эволюционной моделью, ориентирующейся на точечные мутации и рекомбинацию генов хозяина, как основу для создания новых генотипов. Такая модель игнорирует широко известный горизонтальный перенос генов у бактерий, позволяющий им приобрести полный набор генов, в частности, отвечающих за вирулентность или устойчивость к лекарственным препаратам. Вероятно, эти эукариоты также могли эволюционировать за счет инфекционных механизмов, сопровождающихся горизонтальным переносом генов.

1.2 Строение и свойства ретровирусов

Ретровирусы (лат. Retroviridae) - семейство РНК-содержащих вирусов, заражающих преимущественно позвоночных. Наиболее известный и активно изучаемый представитель - вирус иммунодефицита человека.

После инфицирования клетки ретровирусом в цитоплазме начинается синтез вирусного ДНК-генома с использованием вирионной РНК в качестве матрицы. Все ретровирусы используют для репликации своего генома механизм обратной транскрипции: вирусный фермент обратная транскриптаза (или ревертаза) синтезирует одну нить ДНК на матрице вирусной РНК, а затем уже на матрице синтезированной нити ДНК достраивает вторую, комплементарную ей нить. Образуется двунитевая молекула ДНК, которая, проникнув через ядерную оболочку, интегрируется в хромосомную ДНК клетки и далее служит матрицей для синтеза молекул вирусных РНК. Эти РНК выходят из клеточного ядра и в цитоплазме клетки упаковываются в вирусные частицы, способные инфицировать новые клетки.

По одной из гипотез, ретровирусы могли произойти от ретротранспозонов - подвижных участков генома эукариот. Вирионы ретровирусов состоят из частиц, окруженных оболочкой, приблизительно 100 нм в диаметре. Вирионы также содержат две идентичные однонитчатые молекулы РНК длиной в 7-10 килобаз. Хотя вирионы разных ретровирусов не обладают одинаковой морфологией или биологией, все компоненты вириона очень схожие с другими представителями рода. * Оболочка: составлена из липидного двуслоя, который получен из плазменной мембраны хозяина во время процесса почкования. * РНК: состоит из двумерной РНК.Она имеет колпачек на 5'-конце и полиаденилат на 3'-конце.

Рибонуклеиновокислотный геном также имеет конечные некодирующие области, которые важны в репликации, и внутренние области, которые кодируют вирионные белки для генной экспрессии. 5'-конец молекулы РНК включает четыре области, такие как R, U5, PB и L. R-область - это короткая повторяемая последовательность в каждом конце генома во время обратной транскрипции для того, чтобы обеспечить правильный конец-в-конец перенос в растущую цепь. U5-область, с другой стороны, - это короткая последовательность между областями R и PB.

Область PB состоит из 18 оснований, комплементарных 3'-концу тРНК-ого образца. L-область - нетранслируемая ведущая область, которая дает сигнал для пакования геномной РНК. 3'-конец включает три области, среди которых PP (полиуриновая), U3 и R. Область PP - это образец для плюс-нити синтеза ДНК во время обратной транскрипции. Область U3 - это последовательность между областями PP и R, которая обладает сигналом, который провирус может использовать при транскрипции . Наконец, область R, -это завершающая повторяемая последовательность на 3'-конце. * Белки: состоящие из белков gag, протеазы (PR), белков pol и белков env. Белки gag - это основные компоненты вирусного капсида, в количестве 2000-4000 копий на вирион. Протеаза, с другой стороны, выражается различно у разных вирусов.

Она функционирует при протеолитических расщеплениях во время созревания вирионов для того, чтобы получить зрелые белки gag и pol. Белки pol ответственны за синтез вирусной ДНК и интеграцию в ДНК хозяина после инфекции. Наконец, белки env играют роль в сочетании и вхождении вириона в клетку хозяина.

Размножение После того, как дельта-ретровирусы включили свои собственные геномы в линию воспроизводства, их геномы передаются следующим поколениям. Эти эндогенные ретровирусы (ЭРВ), отличаемые от экзогенных, теперь составляют до 5-8 % генома человека. Большинство включений обладают неизвестной функцией и часто называются как `бесполезная ДНК'

2. Значение ретровирусов

Ретровирусы (лат. Retroviridae) - семейство РНК-содержащих вирусов, заражающих преимущественно позвоночных. Наиболее известный и активно изучаемый представитель - вирус иммунодефицита человека.

После инфицирования клетки ретровирусом в цитоплазме начинается синтез вирусного ДНК-генома с использованием вирионной РНК в качестве матрицы. Все ретровирусы используют для репликации своего генома механизм обратной транскрипции: вирусный фермент обратная транскриптаза (или ревертаза) синтезирует одну нить ДНК на матрице вирусной РНК, а затем уже на матрице синтезированной нити ДНК достраивает вторую, комплементарную ей нить. Образуется двунитевая молекула ДНК, которая, проникнув через ядерную оболочку, интегрируется в хромосомную ДНК клетки и далее служит матрицей для синтеза молекул вирусных РНК. Эти РНК выходят из клеточного ядра и в цитоплазме клетки упаковываются в вирусные частицы, способные инфицировать новые клетки.

По одной из гипотез, ретровирусы могли произойти от ретротранспозонов - подвижных участков генома эукариот. Вирионы ретровирусов состоят из частиц, окруженных оболочкой, приблизительно 100 нм в диаметре. Вирионы также содержат две идентичные однонитчатые молекулы РНК длиной в 7-10 килобаз. Хотя вирионы разных ретровирусов не обладают одинаковой морфологией или биологией, все компоненты вириона очень схожие с другими представителями рода. * Оболочка: составлена из липидного двуслоя, который получен из плазменной мембраны хозяина во время процесса почкования. * РНК: состоит из двумерной РНК.

Она имеет колпачек на 5'-конце и полиаденилат на 3'-конце. Рибонуклеиновокислотный геном также имеет конечные некодирующие области, которые важны в репликации, и внутренние области, которые кодируют вирионные белки для генной экспрессии. 5'-конец молекулы РНК включает четыре области, такие как R, U5, PB и L. R-область - это короткая повторяемая последовательность в каждом конце генома во время обратной транскрипции для того, чтобы обеспечить правильный конец-в-конец перенос в растущую цепь.

U5-область, с другой стороны, - это короткая последовательность между областями R и PB. Область PB состоит из 18 оснований, комплементарных 3'-концу тРНК-ого образца. L-область - нетранслируемая ведущая область, которая дает сигнал для пакования геномной РНК. 3'-конец включает три области, среди которых PP (полиуриновая), U3 и R. Область PP - это образец для плюс-нити синтеза ДНК во время обратной транскрипции. Область U3 - это последовательность между областями PP и R, которая обладает сигналом, который провирус может использовать при транскрипции . Наконец, область R, -это завершающая повторяемая последовательность на 3'-конце.

Белки: состоящие из белков gag, протеазы (PR), белков pol и белков env. Белки gag - это основные компоненты вирусного капсида, в количестве 2000-4000 копий на вирион. Протеаза, с другой стороны, выражается различно у разных вирусов. Она функционирует при протеолитических расщеплениях во время созревания вирионов для того, чтобы получить зрелые белки gag и pol. Белки pol ответственны за синтез вирусной ДНК и интеграцию в ДНК хозяина после инфекции. Наконец, белки env играют роль в сочетании и вхождении вириона в клетку хозяина.

Размножение После того, как дельта-ретровирусы включили свои собственные геномы в линию воспроизводства, их геномы передаются следующим поколениям. Эти эндогенные ретровирусы (ЭРВ), отличаемые от экзогенных, теперь составляют до 5-8 % генома человека. Большинство включений обладают неизвестной функцией и часто называются как `бесполезная ДНК'

2.1 Роль эндогенных ретровирусов в генной эволюции человека

вирус геномный позвоночный

Большинство эндогенных ретровирусов довольно старые, они встроились в геном наших предков свыше 25 млн лет назад. Это летопись следов наших встреч с вирусными инфекциями, которые заканчивались по-разному.

Вирусы, которым удалось пробраться в половые клетки, получили возможность передаваться по наследству. В дальнейшем в результате мутаций эффективная экспрессия вирусных генов прекращается и ЭРВ превращаются в неактивный наследственный элемент генома. Сейчас все они находятся на той или иной стадии разрушения в разобранном состоянии.

Иногда перед потерей активности ЭРВ успевали размножиться внутри генома, то есть встроить до нескольких сотен своих копий в разные места хозяйских хромосом.

Так возникли целые «семейства» вирусных генов. Только 133 ЭРВ, которые есть в наших генах, считаются «молодыми», поскольку они встроились в геном наших предков после отделения эволюционной линии от других обезьян и поэтому являются уникальными для человека.

Среди человеческих ЭРВ пока не обнаружено ни одного активного, однако их активация может возникать спонтанно либо под воздействием факторов окружающей среды.

Как правило, клеточный контроль приводит к частичному или полному подавлению экспрессии вирусных генов, но это не исключает опасностей появления заболеваний, тем более что генетики уже добились искусственного «воскрешения» ряда инактивированных человеческих ЭРВ.

2.2 Заболевания вызываемые ретровирусами

Вимрус иммунодефицимта человемка (ВИЧ) -- ретровирус из рода лентивирусов, вызывающий медленно прогрессирующее заболевание -- ВИЧ-инфекцию.

Вирус поражает клетки иммунной системы, имеющие на своей поверхности рецепторы CD4: Т-хелперы, моноциты, макрофаги, клетки Лангерганса, дендритные клетки, клетки микроглии. В результате работа иммунной системы угнетается и развивается синдром приобретённого иммунного дефицита (СПИД), организм больного теряет возможность защищаться от инфекций и опухолей, возникают вторичные оппортунистические заболевания, которые не характерны для людей с нормальным иммунным статусом.

Лечение ВИЧ-инфекции заключается в приеме антиретровирусной терапии, которая позволяет ВИЧ-положительным людям вести нормальный образ жизни, а её качество и продолжительность не отличается от таковых у ВИЧ-отрицательных людей.

При приёме указанной терапии человек достигает нулевой вирусной нагрузки, вследствие чего не способен передать инфекцию другим людям, в том числе при незащищенном половом акте, также терапия позволяет ВИЧ-положительным родителям естественным путём зачать и родить здорового ребёнка. В отсутствие приёма терапии прогрессирующая ВИЧ-инфекция способна привести к оппортунистическим заболеваниям.

Заключение

Сегодня уже точно известен целый ряд важных генов, берущих свое начало от ретроэлементов. Прежде всего это некоторые гены, участвующие во внутриутробном развитии плода. Структурные белки, кодируемые этими генами, выполняют ряд важнейших функций: управляют слиянием клеток в ходе формирования наружного слоя плаценты, обеспечивают защиту эмбриона от иммунной системы матери и атак «диких» ретровирусов. Таким образом, ретровирусы сыграли весомую роль в эволюции плацентарных животных.

Появление у древних организмов плаценты -- важный этап их эволюционного развития в сторону усложнения. Плацента позволила предкам человека продлить внутриутробное развитие. Именно с этим сегодня связывают кардинальные изменения у млекопитающих, живших около 60 млн лет назад, -- увеличение размеров мозга и постепенное развитие умственных способностей.

Выяснилось, что один из 133 ЭРВ, некогда встроивший свой геном в 22-ю хромосому древнего гоминида, изменил систему генной регуляции и повлиял на работу мозга наших предков. Он подвергся «молекулярному одомашниванию» и теперь функционирует в качестве регуляторного элемента, управляющего работой гена PRODH в некоторых отделах мозга, прежде всего в гиппокампе. Этот ген участвует в синтезе нейромедиаторов, а его важность для работы мозга подтверждается тем, что мутации в нем влияют на риск развития шизофрении. Каким образом все это повлияло на функционирование мозга, еще предстоит выяснить, но то, что это событие действительно произошло и было полезным -- в этом практически нет сомнений, иначе отбор не одобрил бы такое нововведение.

Тем не менее при упоминании о вирусах, обосновавшихся в наших генах, прежде всего предполагаются всевозможные угрозы и опасности, тем более что именно к семейству ретровирусов принадлежит патогенный вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий СПИД. Кроме того, некоторые из обнаруженных ретровирусов вызывают рак, но далеко не все. Ретровирусы представляют большую опасность для нашего здоровья, находясь в свободном состоянии, но даже после одомашнивания они по-прежнему могут представлять потенциальную угрозу.

ЭРВ могут оставаться тихими и незаметными «пассажирами» нашего генома, передаваясь из поколения в поколение в течение нескольких тысяч лет. Однако при определенных условиях они могут возобновить свою активность. Инициирующими внешними факторами являются ионизирующая радиация, химические канцерогены или воздействие других вирусов. Мутации способны вернуть ЭРВ возможность формировать полноценные вирусы, которые могут вызывать новые эпидемии и становиться причиной развития рака. Из обрывков реликтовых вирусов может «сложиться» супервирус наподобие ВИЧ и тогда уже не избежать мировой пандемии с огромными человеческими жертвами.

Особую угрозу несут так называемые ксенотрансплантации -- пересадки органов животных человеку. Как могут проявить себя ретровирусы животных, потенциально способные взаимодействовать с вирусами генома человека, трудно предсказать. Потому многие ученые выступают категорически против проведения таких трансплантаций. Кроме того, рассматривается связь эндогенных дельта-ретровирусов с рядом аутоиммунных заболеваний и, в частности, с рассеянным склерозом.

Опасная вирусная коалиция

Обнаружено, что ЭРВ человека могут взаимодействовать с внешними вирусами. Домашние ретровирусы человека могут отдавать свои ферменты, протеиназы, вирусу иммунодефицита. В ходе этой «дружеской межвирусной кооперации» ЭРВ поставляют белковые комплектующие, необходимые для эффективного внедрения чужеродных вирусных агентов в геном человека. Ученые сравнивают эндогенные ретровирусы с «пятой колонной» ВИЧ. Но главная опасность заключается в том, что с ВИЧ-инфекцией ассоциировано сразу несколько разных вирусов, которые взаимно усиливают пагубное действие друг друга. Именно таким поразительным образом ВИЧ успешно противостоит попыткам людей победить его, поскольку некоторые современные лекарства против ВИЧ рассчитаны именно на подавление протеиназы.

Список использованных источников

1. URL://https://fp.com.ua/foto/chto-takoe-endogennye-retrovyrusy-y-chto-ony-delayut-v-genome-cheloveka/

2. URL://https://www.eurolab-portal.ru/diseases/439/

3. URL://https://veterinarua.ru/virusnye-infektsii/1247-retrovirusnye-infektsii.html

Размещено на Allbest.ru