Болезнетворные микроорганизмы (вирусы, бактерии и многие другие) могут вызывать тяжелые инфекционные заболевания, преодолевая естественную сопротивляемость организма человека.

Инфекционные заболевания вызываются живыми организмами, способными видоизменяться и эволюционировать. Этот процесс у микроорганизмов происходит значительно быстрее, чем у людей, позволяя вирусам и бактериям находить новые способы противостоять лекарственным препаратам.

Бактерия туберкулёза, увеличенная в 10 тысяч раз. Туберкулёз — широко распространённое в мире инфекционное заболевание человека и животных, вызываемое различными видами микобактерий, как правило, видами Mycobacterium tuberculosis complex.

Микроскопические частицы Коронавирусов. Коронавирусы — семейство, включающее около одиннадцати видов вирусов, поражающих человека, кошек, птиц, собак, крупный рогатый скот и свиней.

Бактерия Neisseria meningitidis , которая вызывает тяжёлое заболевание - менингококковый менингит. На снимке бактерия увеличена в 33 тысячи раз.

Стержень бактерии (Bacillus) сибирской язвы , увеличенный в 18 тысяч 300 раз. Сибирская язва (карбункул злокачественный, антракс) — особо опасная инфекционная болезнь сельскохозяйственных и диких животных всех видов, а также человека.

Эта красочная картина на самом деле - вирус Эбола . Вызывает геморрагическую лихорадку Эбола. Размножается так быстро, что пораженные клетки организма превращаются в кристаллоподобные блоки уплотненных частиц вируса.

Вирус гриппа , состоящий из рибонуклеиновой кислоты, окруженной нуклеокапсидой (красный) и липидной оболочкой (зеленый). Снимок увеличен в 230 тысяч раз. Вирусы гриппа А поражают человека и некоторые виды животных (лошади, свиньи) и птиц. Вирусы гриппа типов В и С патогенны только для людей.

Оспа - одно из древнейших заболеваний. В прошлом она была самой распространенной и самой опасной болезнью.

Вирусы оспы — самые крупные вирусы, содержащие ДНК, молекулярная масса которой больше, чем у любого другого вируса животных.

Цветное изображение вируса папилломы , который является причиной появления бородавок у человека. Снимок увеличен в 60 тысяч раз.

Вирус Полиомиелита : генетический материал РНК происходит в ядре каждого вируса, окруженного белковой оболочкой (синий). Полиомиели́т — детский спинномозговой паралич, острое инфекционное заболевание, обусловленное поражением серого вещества спинного мозга полиовирусом.

Цветная, сканированная микрофотография бактерии спирохеты Borrelia Burgdorferi , способной вызвать болезнь Лайма у человека, пострадавшего от укуса клеща. Болезнь Лайма - заболевание с преимущественным поражением кожи, нервной и сердечно-сосудистой системы, опорно-двигательного аппарата, склонное к длительному течению.

Бактерия кишечной палочки , которая при определенных условиях может вызвать гастроэнтерит и инфекции мочевыводящих путей. Кишечная палочка является палочковидной бактерией, принадлежащей к группе факультативных анаэробов (живет и размножается только в условиях отсутствия прямого кислорода). Кишечная палочка имеет множество штаммов, большинство из которых принадлежит к естественной микрофлоре кишечника людей и помогает предотвращать развитие вредоносных микроорганизмов и синтезировать витамин К. Но некоторые ее разновидности способны вызвать серьезные отравления, кишечный дисбактериоз и колибактериоз.

Бактерия пневмококк , способная вызвать пневмонию верхних дыхательных путей у человека с иммунодефицитом. Пневмококк является лидером среди всех возбудителей тех или иных респираторных заболеваний.

ВИЧ (СПИД) под микроскопом. ВИЧ — вирус иммунодефицита человека, вызывающий ВИЧ-инфекцию — заболевание, последняя стадия которого известна как синдром приобретённого иммунодефицита (СПИД).

На прошлой неделе российская компания Visual Science показала первую в мире модель вируса Зика атомного разрешения. По словам создателей, изображения, сделанные на основе этой модели - самые подробные и научно достоверные из всех, что есть на сегодняшний день. Вирусами компания занимается уже не первый год, в ее «Зоопарке» есть и ВИЧ, и Эбола, и грипп, многие другие. О том, по каким стандартам работают в Visual Science и почему свои модели авторы называют самими точными в мире, мы поговорили с основателем компании Иваном Константиновым.

Когда началась работа над созданием модели вируса и сколько времени она заняла?

Для нас это рекордная по срокам работа. Обычно большие и сложные вирусы занимают восемь-девять месяцев моделирования. В случае с Зика мы бросили на работу все наши ресурсы и справились за три недели.

Я так понимаю, что интерес к этому вирусу связан с наблюдаемой сейчас вспышкой и возможной эпидемией вируса в Северной Америке?

Вообще, мы никогда не делали свои модели под какие-то глобальные события, «к случаю». Даже вирус Эбола, изображение которого использовалось практически всеми мировыми СМИ во время недавней вспышки 2014 года было сделано задолго до самой вспышки. Мы выбираем вирусы исходя из того, насколько они распространены и опасны, насколько интересна их структура. И, конечно, насколько хорошо она изучена. Но модель вируса Зика - это для нас первый опыт такого «скоростногогорячего» моделирования.

Сколько человек трудилось над моделью?

(считает) Восемь человек.

Вы говорите о своих моделях как о «самых научно достоверных изображениях» из тех, что существуют на сегодняшний день. В связи с этим возникают два вопроса. Во-первых, что это значит - что вы в вкладываете в понятие «научной достоверности» по отношению к модели? И, во-вторых, как эта достоверность достигается?

Следует прежде всего сказать, что наша компания основана молекулярными биологами и специалистами по биоинформатике. Поэтому наш научный бэкграунд определяет то, как мы подходим к моделированию. В основе нашего моделирования - упор на научную экспертизу, которая позволяет избежать тех ошибок, которыми изобилуют модели, если над ними работают исключительно дизайнеры и художники. Где в работе над моделью нет научной составляющей.

При создании каждого вируса мы работаем по следующей схеме. Сначала анализируем все доступные публикации, которые касаются его структуры, на основе чего составляется глобальный обзор литературы, формируемый по неким определенным внутренним стандартам. Мы определяем, какие из компонентов вируса изучены полностью - для которых из них есть данные рентгено-структурного анализа - и какие из них не изучены. Для каждого из компонентов определяем, каких из его фрагментов нет в рентгеновских структурах. Метод рентгено-структурного анализа предполагает, что многие участки белка, которые сложно кристаллизовать получить осложняют получение кристаллов - трансмембранные фрагменты, участки с подвижной структурой и так далее - могут специально отрезаться учеными, так что их просто нет в опубликованных данных. Мы находим эти недостающие фрагменты и достраиваем их структуру на основе тех методов, которые сейчас используются для этого в науке (это данные о структуре родственных белков и методы молекулярной динамики).

На следующем этапе мы проводим предсказание белок-белковых взаимодействий внутри вируса: какие белки и какими поверхностями друг с другом контактируют в вирионе, как именно устроены белковые комплексы. Рентгено-структурный анализ информацию об этом обычно не дает, потому мы обращаемся к методам молекулярного докинга.

Бывает, когда строение компонентов некого вируса нам вообще пока не известно. В таком случае приходится использовать данные о родственных вирусах как шаблоны для новой структуры. Это тоже довольно распространенная методика в науке, для этого разработаны специальные протоколы, которые мы и используем при моделировании.

Наиболее дискуссионным моментом модели почти всегда является упаковка генома вируса. Это очень сложная задача, которая часто просто не может быть однозначно решена существующими методами. Поэтому мы всегда говорим, что показываем в модели только возможный вариант укладки генома. Мы, конечно, стараемся максимально полно предсказать для генома ДНК-белковые или РНК-белковые взаимодействия, пытаемся установить методами биоинформатики элементы третичной пространственной структуры РНК-геномов. Но абсолютно достоверно это сделать сейчас просто невозможно. Это самостоятельная, большая и интересная научная задача.

Плюс ко всему для каждого проекта мы отбираем наиболее авторитетных экспертов, которые посвятили многие годы изучению того или иного вируса, проводим с ними консультации. В случае вируса гриппа, например, это была группа Хайме Мартина-Бенито из Испанского национального центра биотехнологий и ряд других исследователей. Для ВИЧ это был Егор Воронин из Global HIV Vaccine Entreprise. При моделироваании Эбола мы общались с Рональдом Харти из Университета Пеннсильвании.

А Зика?

Вирус Зика - довольно экзотичная вещь, он долго был обделен вниманием ученых. В данном случае не было каких-то крупных научных групп, которые были бы лидерами в этом вопросе и могли бы нам помочь. К счастью, это вирус достаточно простой, и особой необходимости привлекать сторонних консультантов в данном случае не возникло, мы справились своими силами. Уже после того, как модель была готова, мы получили ряд минорных комментариев, касающихся, например, глубины погружения в мембрану трансмембранных фрагментов белков.

Что было самым сложным при создании этой модели?

Наверное, пространственная организация упаковки генома. Это всегда сложно.

У какого процента белков в случае вируса Зика уже есть рентгеновские структуры, а что вам приходилось восстанавливать методами моделирования по-аналогии?

Пока кристаллографические данные о структурах белков непосредственно вируса Зика не доступны, так что все пространственные модели были сделаны на основе прочитанного генома и близких белков из родственных вирусов Денге, Западного Нила или желтой лихорадки.

Вирус Зика - последнее пополнение в вашем «Зоопарке Вирусов». Расскажите, пожалуйста, что это за проект и какие цели вы перед ним ставите.

«Зоопарк» - это первая в мире попытка создать коллекцию научно достоверных моделей вирусов человека с атомным разрешением. Дело в том, что вирусы слишком маленькие для того, чтобы изучать их методами, которые подходят для исследования клеток. С другой стороны, они слишком большие, чтобы работать с ними как с белками и получать рентгеновские структуры. Получается, что мы довольно много знаем о строении отдельных вирусных компонентов и о том, как вирусы ведут себя в клетках. Но увидеть вирусы своими глазами, рассмотреть их во всех подробностях можно только с помощью компьютерного моделирования.

Тут есть даже некоторый парадокс: любой ребенок знает, как выглядит далекий от нас Марс, но на что похож вирус гриппа, которым мы все болеем ежегодно, знают немногие. Собственно, из этого желания - показать людям красоту и сложность микро и наномира вирусного мира - и вырос наш «Зоопарк Вирусов». Это прежде всего чисто просветительский и образовательный проект, и мы рады, что многие наши изображения уже попали на страницы ведущих учебников и руководств.

Не могу не спросить: мой любимый гигантский мимивирус попадет в «Зоопарк»?

Мимивирус, конечно, очень большой. Правда большой, не заражает человека, а “Зоопарк вирусов” прежде всего о вирусах человека. И, к тому же, довольно плохо изучен. Надо понимать, что в наших моделях представлены все молекулы, которые есть в вирионе, даже отдельные липиды мембраны. Поэтому даже в случае с Эболой счет молекул уже идет на миллионы, и моделирование требует очень больших ресурсов. В этом смысле мимивирус, который по размеру оставляет позади некоторые бактериальные клетки, выглядит, конечно, устрашающе. Видимо, для его моделирования нам потребуется разработать особый подход, так что это задача не ближайшего будущего. Пока мы сфокусированы на более изученных и распространенных вирусах - вирусе герпеса, гепатитов и еще десятке других.

Вирус Эбола

Вирус Гриппа A/H1N1

Вирус иммунодефицита человека

Вирус папилломы человека - HPV

2.4.1. Открытие

В 1852 г. русский ботаник Д.И. Ивановский впервые получил инфекционный экстракт из растений табака, пораженных мозаичной болезнью. Когда такой экстракт пропустили через фильтр, задерживающий , отфильтрованная жидкость все еще сохраняла инфекционные свойства. В 1898 г. голландец Бейеринк придумал новое слово «вирус» (от латинского слова, означающего «яд»), чтобы обозначить этим словом инфекционную природу определенных профильтрованных растительных жидкостей. Хотя удалось достичь значительных успехов в получении высокоочищенных проб вирусов и было установлено, что по химической природе это нуклеопротеины (сложные соединения, состоящие из и нуклеиновых кислот), сами частицы все еще оставались неуловимыми и загадочными, потому что они были слишком малы, чтобы их можно было увидеть с помощью светового . Именно поэтому вирусы и оказались в числе первых биологических структур, которые были исследованы в электронном микроскопе сразу же после его изобретения в тридцатые годы XX столетия.

2.4.2. Свойства вирусов

Вирусы обладают следующими свойствами.

Ниже мы рассмотрим эти свойства более подробно.

Размеры

Вирусы – это мельчайшие живые организмы, размеры которых варьируют в пределах от 20 до 300 нм; в среднем они раз в пятьдесят меньше . Их нельзя увидеть с помощью светового микроскопа, и они проходят через фильтры, не пропускающие бактерий.

Происхождение

Исследователи часто задаются вопросом, живые ли вирусы? Если считать живой любую структуру, обладающую генетическим материалом (ДНК или РНК) и способную к самовоспроизведению, то ответ должен быть утвердительным: да, вирусы – живые. Если же признаком живого считать наличие клеточного строения, то ответ будет отрицательным: вирусы не живые. К этому следует добавить, что вне клетки-хозяина вирусы неспособны к самовоспроизведению.

Для более полного представления о вирусах необходимо знать их происхождение в процессе эволюции. Существует предположение, хотя и недоказанное, что вирусы – это генетический материал, некогда «сбежавший» из прокариотических и эукариотических клеток и сохранивший способность к воспроизведению при возвращении в клеточное окружение. Вне клетки вирусы находятся в совершенно инертном состоянии, однако они обладают набором инструкций (генетическим кодом), необходимых для того, чтобы вновь проникнуть в клетку и, подчинив ее своим инструкциям, заставить производить много идентичных себе (вирусу) копий. Следовательно, логично предположить, что в процессе эволюции вирусы появились позже клеток.

Строение

Строение вирусов очень простое. Они состоят из следующих структур:

1. сердцевины – генетического материала, представленного либо ДНК, либо РНК; ДНК или РНК может быть одноцепочечной или двухцепочечной;
2. капсида – защитной белковой оболочки, окружающей сердцевину;
3. нуклеокапсида – сложной структуры, образованной сердцевиной и капсидом;
4. оболочки – у некоторых вирусов, таких как ВИЧ и вирусы гриппа, имеется дополнительный липопротеиновый слой, происходящий из плазматической мембраны клетки-хозяина;
5. капсомеров – идентичных повторяющихся субъединиц, из которых часто бывают построены капсиды.

Рис. 2.16. Схематическое изображение вируса в разрезе.

Общая форма капсида отличается высокой степенью симметрии, обусловливая способность вирусов к кристаллизации. Это дает возможность исследовать их как методом рентгеновской кристаллографии, так и с помощью электронной микроскопии. Как только в клетке-хозяине образуются субъединицы вируса, они сразу же могут путем самосборки объединиться в полную вирусную частицу. Упрощенная схема строения вируса показана на рис. 2.16.



Рис. 2.17. А. Икосаэдр. Б. Электронная микрофотография вируса простого герпеса, полученная методом негативного контрастирования (окрашивается не сам препарат, а его фон). Обратите внимание, насколько отчетливо видны детали строения вируса. Индивидуальные капсомеры просматриваются как раз там, где между ними проник краситель.

Для структуры капсида характерны определенные типы симметрии, особенно полиэдрическая и спиральная. Полиэдр – это многогранник. Наиболее распространенная полиэдрическая форма у вирусов – икосаэдр, у которого имеется 20 треугольных граней, 12 углов и 30 ребер. На рис. 2.17, А мы видим правильный икосаэдр, а на рис. 2.17, Б – вирус герпеса, в частице которого 162 капсомера организованы в икосаэдр.



Рис. 2.18. А. Строение вируса табачной мозаики (ВТМ); видна спиральная симметрия капсида. Показана только часть палочковидного вируса. Рисунок построен на основе результатов рентгено-структурного анализа, биохимических данных и электронно-микроскопических исследований. Б. Электронная микрофотография вируса табачной мозаики, полученная методом негативного контрастирования (х 800 000). Капсид (оболочка) образован 2130 идентичными белковыми капсомерами. В. Растение табака, инфицированное ВТМ. Обратите внимание на характерные пятна в тех местах, где ткань листа отмирает.

Наглядной иллюстрацией спиральной симметрии может служить показанный на рис. 2.18, Б РНК-содержащий вирус табачной мозаики (ВТМ). Капсид этого вируса образован 2130 идентичными белковыми капсомерами. ВТМ был первым вирусом, выделенным в чистом виде. При заражении этим вирусом на листьях больного растения появляются желтые крапинки – так называемая мозаика листьев (рис. 2.18, В). Вирусы распространяются очень быстро либо механически, когда больные растения или его части приходят в соприкосновение со здоровыми растениям, либо воздушным путем с дымом от сигарет, для изготовления которых были использованы зараженные листья.



Рис. 2.19. А. Строение бактериофага Т2. Б. Электронная микрофотография бактериофага, полученная методом негативного контрастирования.

Вирусы, атакующие бактерий, образуют группу, называемую бактериофагами или просто фагами. У некоторых бактериофагов имеются четко выраженная икосаэдрическая головка и хвост, обладающий спиральной симметрией (рис. 2.19). На рис. 2.20 и 2.21 приводятся схематические изображения некоторых вирусов, иллюстрирующие их относительные размеры и общее строение.



Рис. 2.20. Несколько упрощенных схематических изображений вирусов, отражающих различие их симметрии и размеров. Фаг Т2 показан с нитями хвостового отростка, которые фаг выпускает перед тем как инфицировать клетку; у фага? нитей хвостового отростка нет.



Рис. 2.21. Строение вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), относящегося к ретровирусам. Конусовидный капсид состоит из уложенных по спирали капсомеров. Спереди капсид срезан, чтобы были видны две копии РНК-геномов. Под действием фермента, называемого обратной транскриптазой, информация, закодированная в этих одноцепочечных РНК-цепях, транскрибируется в соответствующие двухцепочечные ДНК-нити. Капсид окружен белковой оболочкой, заякоренной в липидном бислое – оболочке, полученной от плазматической мембраны клетки-хозяина. В этой оболочке содержатся встроенные в нее вирусные гликопротеины, которые, специфически связываясь с рецепторами Т-клеток, обеспечивают проникновение вируса в клетку-хозяина.

Светила медицины трудятся над созданием лекарства против вируса иммунодефицита человека. Чтобы понять природу заболевания и особенности его распространения, ученым необходимо знать, как выглядит клетка вируса.

Строение вируса подобно сфере, которая покрыта шипами. Ее размер значительно превышает параметры возбудителя гепатита B и других вирусов. Диаметр сферы составляет 100 - 150 нанометров. Она называется нуклеокапсидом, или вирионом.

Клеточное строение ВИЧ характеризуется двухслойной структурой:

• оболочка, покрытая «шипами»;
• тело клетки, которое содержит нуклеиновую кислоту.

Вместе они составляют вирион - частицу вируса. Каждый из «шипов», покрывающих оболочку, похож на гриб с тонкой ножкой и шляпкой. С помощью этих «грибов» вирион вступает во взаимодействие с посторонними клетками. На поверхности «шляпок» лежат поверхностные гликопротеины (gp120). Другие гликопротеины, трансмембранные (gp41), находятся внутри «ножек».

В основе вирусной клетки скрывается геном - РНК, состоящая из 2-х молекул. Каждая из них хранит 9 генов, несущих информацию о строении вируса, способах заражения и размножения вредоносных клеток.

Геном окружен конической оболочкой, которая состоит из протеинов:

1. p17- матричный;
2. p24 - капсидный.

Геномная РНК связана с оболочкой посредством нуклеокапсидных белков p7 и p9.

Известно несколько форм вируса иммунодефицита человека. Самая распространенная из них - ВИЧ-1. Она распространена в Евразии, Северной и Южной Америках. Другая форма ВИЧ-2 была выявлена у населения Африканского континента. ВИЧ-3 и ВИЧ-4 встречаются редко.

К какому семейству относится вирус ВИЧ

ВИЧ относится к семейству ретровирусов - их вирионы содержат РНК, атакующие организм позвоночных. Попадая в организм, вирионы вызывают гибель здоровых клеток. Ретровирусы поражают животных. Лишь один вид в этом семействе опасен для человека - .

Этот вирус относится к группе лентивирусов. В переводе с латинского «lentus» означает «медленный». Из названия понятно, что заболевания, вызванные этими микроорганизмами, имеют длительное течение и продолжительный инкубационный период. После того как ДНК ВИЧ проникла в организм человека, может пройти 5 -10 лет до момента, когда появятся первые признаки заболевания.

С середины 80-х годов XX века в генетике появились исследования, изучающие геном ВИЧ. Ученые пока не нашли способа полного разрушения клеток ВИЧ, но достигли больших успехов в диагностике и лечении заболевания. Использование антиретровирусных препаратов позволяет продлить латентную стадию болезни до 15 лет. Продолжительность жизни больных постоянно увеличивается. Сегодня она составляет в среднем 63 года.

Как выглядит ВИЧ под микроскопом

Снимки многократно увеличенного ВИЧ впервые были сделаны в 1983 г. Элементарная единица ВИЧ под микроскопом напоминает модель загадочной планеты, которая покрыта экзотическими растениями. Благодаря развитию фототехники и оптического оборудования позже были сделаны детальные фотографии опасной вирусной частицы.

Компьютерная графика позволяет воспроизвести ее жизненный цикл:

1. На стадии выделения вириона из клетки на снимке видны выпуклые уплотнения, которые как бы распирают клетку изнутри.
2. В первое время после отделения у вируса остается отросток, которые соединяет его с клеткой. Он постепенно исчезает.
3. Когда стадия выделения вируса из клетки завершилась, он принимает форму шара. На макроснимке отображается как черное кольцо.
4. Зрелый вирион на фото выглядит как черный прямоугольник, треугольник или круг, который обрамляет тонкое кольцо. Темная сердцевина – это капсид. Он имеет форму конуса. Какая геометрическая фигура будет видна на фотографии, зависит от того, с какого ракурса сделан снимок. Кольцо – оболочка вириона.

Какие клетки и в каком количестве поражает

Клеточные рецепторы, с которыми связывается вирусный белок, называются CD4. Элементарные единицы живого организма, имеющие такие рецепторы – потенциальные мишени для ВИЧ. Белковый рецептор CD4 входит в состав некоторых лейкоцитов, а именно – Т-лимфоцитов, моноцитов и макрофагов.

Т-лимфоциты (хелперы), защищая организм, первыми вступают в контакт с агрессивными вирионами и погибают. У здорового человека CD4 выявляется в количестве 5 – 12 единиц на пробу крови. При и развитии инфекции норма падает до 0 – 3,5 ед.

После проникновения вируса иммунодефицита во внутренние среды организма изменения в клетках происходят не сразу. Необходимо время, чтобы опасные вирусы окрепли и сумели адаптироваться к окружающей среде. На это уходит не менее недели. Далее вирусная частица с помощью «грибков», покрывающих ее поверхность (gp160), цепляется за CD4-рецепторы здоровых клеток. Затем происходит их вторжение под мембранную оболочку.

Находясь под оболочкой лимфоцитов, макрофагов, нервных клеток, вирусы-захватчики укрываются от воздействия лекарственных препаратов и противодействия иммунной системы. Они нарушают иммунные реакции организма, который начинает реагировать на собственные клетки как на чужеродные антигены.

Внутри пораженных клеток происходит размножение вируса иммунодефицита с последующим выделением новых вирионов. Клетка-хозяин при этом разрушается.

Когда клетки поражает вирус иммунодефицита, запускается защитная реакция. Постепенно иммунная система формирует антитела к вирусу. Их число увеличивается и уже через 2 – 3 недели антитела будут заметны при иммуноферментном исследовании крови. Если в организм проникло незначительное числовирусных частиц, достаточное количество антител может сформироваться только через год. Такое случается в 0,5 % случаев.

Таким образом, сведения о строении и жизнедеятельности вируса иммунодефицита помогают ученым в разработке диагностических методик и способов лечения ВИЧ-инфекции.

Как он выглядит, этот вирус?

В сердцевине вируса иммунодефицита человека находится его генетический материал – две идентичные копии молекулы РНК. Они упакованы в футляр из вирусного белка. Внутри футляра, помимо белка, связанного с молекулами РНК, уложено еще несколько ферментов, которые могут потребоваться вирусу на разных этапах инфекции. Все это, вместе взятое, называется нуклеокапсид.

Нуклеокапсид покрыт белком оболочки. Сверху накинута липидная мембрана, которую вирус заимствует у клетки, когда отпочковывается от нее. Важнейшую роль в вирусной инфекции играют два вирусных белка, выступающих из липидной мембраны. Первый пронизывает ее насквозь, а изнутри заякорен за белок оболочки. Второй, как шапочкой, увенчивает выступ. "Шапочка" может отрываться и самостоятельно распространяться по организму с током крови. Нуклеокапсид расположен не в центре вириона, а характерным для ВИЧ образом – эксцентрично. Диаметр зрелого вируса составляет около 100 нанометров.

В общем, вирус как вирус, не самый простой, но и не самый сложный. Чтобы понять причины его исключительной вредоносности, придется проследить весь его жизненный путь.

Схема строения вируса иммунодефицита человека. В сердцевине находятся две идентичные молекулы РНК (1) и молекулы ревертазы (2).Липидную оболочку (3) пронизывают молекулы белка gp41 (4), сверху прикрытые молекулами белка gpl20 (5)

Инфекция начинается с проникновения вируса в клетку–мишень. Чтобы добиться этого, вирусу нужно отыскать на клеточной поверхности входную дверь, называемую "рецептором", и иметь ключ, чтобы эту дверь открыть.

Оказывается, замков на клетке по меньшей мере два, и надо уметь открыть их оба, один за другим, иначе вирус не сможет попасть внутрь клетки. Вирусу иммунодефицита человека не надо заниматься взломом, потому что у него есть оба ключа – это как раз белки, выступающие над поверхностью вирусной частицы.

Вначале "шапочный" белок связывается с первым замком – так называемым рецептором CD 4 . В результате форма вирусного белка изменяется настолько, что он приобретает способность связаться с расположенным поблизости другим рецептором, то есть открыть и второй замок. После связывания со вторым рецептором форма вирусного белка изменяется еще больше, обнажая жесткий стержень выступа. Стержень, как шилом, протыкает клеточную мембрану, и вирус проваливается в образовавшуюся дыру. Клеточная и вирусная мембраны сливаются, и вирус оказывается внутри клетки.

Не все люди заражаются ВИЧ и не все заболевают.

Согласно статистике, 70% инфицированных заболевают через 7–10 лет после заражения и в течение 3–4 лет умирают. У 10–15% людей заболевание развивается стремительно – они заболевают и умирают в течение 2–3 лет после заражения. А примерно каждый сотый, в силу его генетических особенностей, оказывается более стоек и не заболевает в течение более чем десяти лет или не заболевает вообще. Известны стабильные гомосексуальные пары, в которых один из партнеров давно заражен, заразил огромное количество других партнеров, часть из которых уже умерла, а давний постоянный партнер здоров. Описан по крайней Мере один пациент, у которого болезнь не развилась даже после переливания зараженной вирусом крови.

Так вот оказалось, что у людей, устойчивых к вирусу иммунодефицита, второй клеточный рецептор дефектен, то есть второй замок сломан, и вирус не способен проникнуть в клетку. К сожалению, этот механизм устойчивости не абсолютен, потому что на самом деле в качестве второго рецептора вирус может использовать разные молекулы; тем не менее, такая особенность все же сильно препятствует развитию заболевания.

Попав в клетку, вирус встраивает свой генетический материал в хромосому хозяина. Вирусные гены становятся частью генетического материала клетки.

На этом инфекция может и закончиться. Генетический материал вируса находится в клетке, но он где–то затерялся среди клеточных генов и никак не проявляет своего присутствия. Какие бы то ни было признаки заболевания отсутствуют. Так может продолжаться годами.

Но внезапно все может измениться. Под влиянием событий, которые мы пока не способны контролировать, вирус активизируется, выщепляет свои гены из хромосомы, в которой гйолчал долгие годы, и начинает не спеша убивать клетки–мишени одну за другой. У некоторых людей, тех самых 10–15%, вирус не умолкает – у них острая фаза инфекции сразу переходит в хроническую.

Вирус иммунодефицита человека – необыкновенно изобретательный убийца. Он разрушает клетки иммунной системы непосредственно, когда размножается в них и когда их покидает, но использует и массу других приемов. В процессе инфекции на поверхности зараженных клеток появляется вирусный белок, специфичный к рецептору CD 4 . Он, во–первых, притягивает здоровые клетки, у которых есть этот рецептор, принуждая их к слиянию с зараженной клеткой. В результате образуется многоядерная клетка, которая вскоре погибает. Таким образом одна зараженная клетка может вывести из строя до пятисот здоровых. Кроме того, раз на клеточной поверхности появляется чужеродный вирусный белок, иммунные Т–лимфоциты атакуют эту клетку и вместе с вирусом уничтожают и ее. Далее, "шапочный" белок вируса легко отрывается с поверхности вирусной частицы и разносится кровью по всему организму, оседая – ну, правильно, на поверхности любой клетки с рецептором CD 4 . Иммунные Т–лимфоциты, полагая, что перед ними клетка, зараженная вирусом, атакуют и уничтожают здоровую клетку, совершенно ни в чем не повинную, которая никогда не была заражена вирусом, но все же погибла в результате спровоцированной ошибки иммунной системы. Таким образом, вирус иммунодефицита провоцирует и поддерживает процесс саморазрушения иммунной системы, при котором иммунные клетки сами уничтожают одна другую до тех пор, пока окончательно не истощатся в этой навязанной им междоусобице. И только малой части лимфоцитов удается замаскироваться, сбросив рецептор CD 4 , и ускользнуть от поражения вирусом.

Из книги Твое тело говорит «Люби себя!» автора Бурбо Лиз

ВИРУС Физическая блокировкаВирус - это микроорганизм, который можно увидеть только в микроскоп. Вирусы - одни из самых крохотных живых существ и самые примитивные среди них. Их размеры позволяют им находиться и проникать буквально повсюду, но размножаться они могут

Из книги Рим [путеводитель] автора Гринкруг Ольга

4. Что как выглядит Аптека/Farmacia. Как и повсюду, узнается по зеленому кресту. Горит крест – значит, открыто. Внутри, помимо лекарств, продается диетическая еда, лечебная косметика и масса всякой приятной дребедени, на которую легко и приятно спускать деньги. Бар/Bar. Одно из

Из книги Альтернативная культура. Энциклопедия автора Десятерик Дмитрий

Из книги Рассвет Сингулярности автора Диринг Майкл

Из книги Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание автора Зигуненко Станислав Николаевич

Как выглядит «доносчик» Вообще-то он вовсе не черный, а оранжевый. И не ящик, а металлический контейнер с толстыми стенками; некоторые из «ящиков» вообще представляют собой идеально круглую сферу. Название же, скорее всего, позаимствовано из кибернетики, где таким

Из книги Германия и немцы. О чем молчат путеводители автора Томчин Александр

3.14. Как выглядит немецкая демократия Не вдаваясь в подробности, просто поделюсь своими впечатлениями о политической жизни в ФРГ. На заседании немецкого парламента канцлер выступает, а потом садится на скамью рядом с другими членами правительства и слушает оппонентов.

Из книги 31 совет про то, как жить с автоматической коробкой передач автора Техника Автор неизвестен --

23. Как выглядит система охлаждения АКПП? Как уже отмечалось, главным источником тепловыделения в АКПП является гидротрансформатор. Причем при больших нагрузках выделение тепла достаточно велико. Рабочая температура трансмиссии сравнима с температурой двигателя, а

Из книги Секреты быстрого плавания для пловцов и триатлетов автора Таормина Шейла

Как закон 80/20 выглядит на практике? Приведу пример того, каким образом я во время своей тренировки уделяю 20 % внимания 80 % неключевых аспектов техники вольного стиля. Поскольку многие люди стараются не в меру усердно применить на практике теоретические изыскания о

Из книги Пчеловодство для начинающих автора Тихомиров Вадим Витальевич

Из книги Страны и народы. Вопросы и ответы автора Куканова Ю. В.

Как выглядит японский сад? Главные принципы японского сада: быть в согласии с природой и уметь рассмотреть большое в малом, из-за чего большую популярность получили миниатюрные композиции типа «сухих» озёр, садов камней или мха.Основой всего здесь являлись камни и вода.

Из книги Самое полное руководство по здоровой беременности от лучших акушеров и гинекологов автора Коллектив авторов

Как выглядит ваш ребенок Учитывая, через что ребенок прошел при рождении, неудивительно, что он мало похож на ангелочка, каких мы видим по телевизору. Вид у новорожденного обычно несколько помятый. Головка кривовата и больше, чем вы ожидали. Веки опухшие, ручки и ножки

Из книги Как воспитать здорового и умного ребенка. Ваш малыш от А до Я автора Шалаева Галина Петровна

Из книги Большая книга афоризмов о любви автора Душенко Константин Васильевич

Секс и вирус Гораздо больше людей умерло от венерических болезней, чем от любви.? Чуми Чумес, испанский карикатурист и кинорежиссер*Когда в 1740-е годы Казанова во второй раз после годового отсутствия приехал в город Орсару, местный врач бросился к нему на шею с криком:

Из книги 500 возражений с Евгением Францевым автора Францев Евгений

Из книги 100 возражений. мужчина и женщина автора Францев Евгений

43. Я не буду это есть, т. к. это выглядит неаппетитно Намерение: если ты хочешь быть уверен, что это вкусно, то я ручаюсь за это.Переопределение: да, выглядит необычно, и при этом вкусно.Разделение: попробуй один кусочек, может, понравится.Объединение: еда всегда выглядит

Из книги Развивай свой мозг! Уроки гениев. Леонардо да Винчи, Платон, Станиславский, Пикассо автора Могучий Антон

Упражнение «Как это выглядит?» Представьте себе место, где вы были, и которое вам нравится.Теперь вообразите, как оно выглядит: в 3 часа ночи, после очень сильного снегопада, под дождем, если бы его украсили к празднику, если бы предметы там поменяли