Геномика вирусов

1.

Геномика вирусов

2.

Геномика
Геномика – это наука,
изучающая строение и
функции генома.
(геном - это вся
совокупность
наследственной
информации этого
организма.)

3.

Вирусы
• "вирусы - это частицы, состоящие из
одной или нескольких молекул ДНК
или РНК, обычно (но не всегда)
окруженных белковой оболочкой;
вирусы способны передавать свои
нуклеиновые кислоты от одной
клетки-хозяина к другой и
использовать ее ферментативный
аппарат для осуществления своей
внутриклеточной репликации путем
наложения собственной информации
на информацию клетки-хозяина;
иногда вирусы могут обратимо
включать свой геном в геном хозяина
(интеграция), и тогда они либо ведут
"скрытое существование", либо так
или иначе трансформируют свойства
клетки-хозяина".
• Х. Френкель-Конрат

4.

Формы существования вирусов
Характерны две формы существования:
• - внеклеточная (покоящееся) - это частицы
сферической\кубической\ нитевидной
формы (вирионы)
• -внутриклеточная (репродоцирующая)

5.

Строение вирусов
Каждая вирусная частица состоит
из расположенного в центре
носителя генетической
информации (нуклеиновой
кислоты) и оболочки (капсида).
Если вирусная частица кроме
капсида, больше не имеет
оболочки, её называют простым
вирусом, если имеется ещё одна –
наружная, вирус называется
сложным.
Капсид выполняет несколько
функций:
*Защита генетического материала
(ДНКилиРНК) вируса от
механических и химических
повреждений.
*Определение потенциала к
заражению клетки.
*На начальных стадиях заражения
клетки: прикрепление к клеточной
мембране, разрыв мембраны и
внедрение в клетку генетического
материала вируса. ( например
частицы вируса табачной мозаики,
вируса, вызывающего бородавки, и
аденовируса)

6.

Геном вируса
• Вирусы в способах организации генома намного более
разнообразны чем растения, животные, бактерии и
археи.
• Генетический материал вируса может быть представлен
либо ДНК, либо РНК, соответственно, вирусы
подразделяют на ДНК-содержащие и РНК-содержащие.
Подавляющее большинство вирусов являются РНКсодержащими. Вирусы растений чаще всего содержат
одноцепочечную РНК, а бактериофаги, как правило,
обладают двухцепочечными ДНК.

7.

• Размер генома широко варьирует у
различных видов. Самым маленьким
одноцепочечным ДНК-геномом обладает
цирковирус из семейства Circoviridae: его
геном кодирует лишь два белка и содержит
всего 2000 нуклеотидов. Один из самых
крупных геномов обнаружен у мимивируса:
он содержит свыше 1,2 млн пар оснований
и кодирует более тысячи белков.
• Как правило, РНК-содержащие вирусы
имеют меньший геном, чем ДНКсодержащие — размер их генома
ограничен из-за большей вероятности
ошибок во время репликации. Чтобы
преодолеть это ограничение, РНК-вирусы
часто имеют сегментированный геном —
это уменьшает вероятность того, что
ошибка в одном из сегментов окажется
фатальной для всего генома. Напротив,
ДНК-содержащие вирусы обычно имеют
более крупные геномы благодаря большей
точности их репликативных ферментов

8.

• Вирусный геном может быть кольцевым, как у
полиомавирусов,
• или линейным, как у аденовирусов.
Форма генома не зависит от типа нуклеиновой кислоты.

9.

У многих РНК-содержащих вирусов и
некоторых ДНК-содержащих вирусов
геном часто представлен несколькими
молекулами (частями), в связи с чем он
называется сегментированным. Однако
присутствие всех сегментов не всегда
обязательно для инфекционности
вируса, как это демонстрируют вирус
мозаики костра и некоторые другие
вирусы растений.
У РНК-содержащих вирусов каждый
сегмент часто кодирует только один
белок, и обычно эти сегменты
упаковываются в один капсид
(линейный геном).

10.

• Вирусные геномы
независимо от типа
нуклеиновый кислоты
практически всегда
бывают либо
одноцепочечным, либо
двухцепочечным.
Двухцепочечный геном
включает пару
комплементарных цепей
нуклеиновой кислоты, а
одноцепочечный —
только одну цепь. Геном
вирусов некоторых
семейств (например,
Hepadnaviridae) частично
одноцепочечный и
частично
двуцепочечный.

11.

ольшинства РНК-содержащих вирусов и некоторых
сов с одноцепочечной ДНК определяют полярность
еиновой кислоты в зависимости от того,
лементарна ли она вирусной мРНК. Молекула РНК с
жительной полярностью (плюс-цепь) имеет ту же
едовательность нуклеотидов, что и мРНК, поэтому, по
ней мере, какая-то её часть может незамедлительно
ь транслироваться клеткой-хозяином.
отрицательной полярностью (минус-цепь)
лементарна мРНК, поэтому до начала трансляции на
олжна быть синтезирована положительная РНК при
щи фермента РНК-зависимой-РНК-полимеразы.
ания цепей ДНК для вирусов, содержащих
цепочечную ДНК, сходны с таковыми для РНК:
рующая цепь комплементарна мРНК (-), а
дирующая является её копией (+). Однако геномы
ольких типов ДНК- и РНК-содержащих вирусов
ставлены молекулами, имеющими различную
рность, то есть транскрипции может подвергаться
я цепь

12.

Геномика вирусов (классификация
по Балтимору)
• 1 тип: Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и не имеющие РНКстадии. Группу составляют вирусы, инфицирующие бактерии, высших
животных, насекомых, эукариотческие водоросли, грибы. Эти вирусы
обладают линейными геномами, циркулярно пермутированными
линейными геномами, линейными геномами с ковалентно загнутыми
концами. (например, герпесвирусы, поксвирусы, паповавирусы,
мимивирус).

13.

2 тип: содержащие одноцепочечную молекулу ДНК. В этом случае ДНК всегда
положительной полярности.
геном представлен кольцевой одноцепочечной ДНК длиной около 5 тпн, которая
может быть как кодирующей (+), так и антикодирующей (–). Эта группа включает
вирусы, инфицирующие бактерии, млекопитающих, птиц, растения.
Вирусы обладают линейным однокомпонентным геномом, кольцевым
однокомпонетным геномом, кольцевым двухкомпонентным геномом,
кольцевым многокомпонентным (больше трех) геномом.
Представители:.парвовирусы

14.

3 тип: содержащие двуцепочечную РНК (например, ротавирусы).
• Группа объеденяет вирусы инфицирующие: бактерии, животных,
растения, насекомых, позвоночных, беспозвоночных и грибы.
• Большинство вирусов этой группы имеют фрагментированный геном.
Все фрагменты генома находятся в составе одной вирусной частицы.

15.

• 4 тип: содержащие одноцепочечную молекулу РНК положительной
полярности (например, пикорнавирусы, флавивирусы).
Эта группа включает вирусы, инфицирующие эубактерии, грибы, растения,
позвоночных, насекомых . Обладают разнообразными видами геномов.

16.

5 тип: содержащие одноцепочечную молекулу РНК негативной или двойной
полярности (например, ортомиксовирусы, филовирусы).
Эти вирусы инфицируют позвоночных, членистоногих, растения.
главное в репликации вирусов с негативной геномной РНК заключается в том, что
она функционирует как матрица и для транскрипции и для репликации. Отсюда
следует что: вирус должен вносить в клетку при заражении транскриптазу; «голая»
РНК изолированная из вирионов, неинфекционна; синтезируемые мРНк имеют
длину одного гена, т.е они кодируют один белок.

17.

• 6 тип: содержащие одноцепочечную молекулу РНК положительной
полярности и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза
ДНК на матрице РНК, ретровирусы (например, ВИЧ).
Вирусы этого типа инфицируют: только позвоночных и представлены
единственным семейством (Retroviridae).

18.

• 7 тип: Вирусы, содержащие частично двуцепочечную,
частично одноцепочечную ДНК и имеющие в своём
жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК,
ретроидные вирусы (например, вирус гепатита B).
Эти вирусы инфицируют позвоночных и растения.

19.

Цикл репликации вируса