Что такое онкогенные ретровирусы

Таблица 3. ОНКОГЕННЫЕ ВИРУСЫ

Вирусы лейкозов птиц

Вирусы лекцозов мышей

Вирусы рака молочных желез мышей

Лейкозно-саркоматозные вирусы различных животных

Вирусы Т-клеточной лейкемии человека

Папилломавирусы человека, кроликов и других животных

Обезьяний вирус 40

Вирус контагиозного моллюска

Вирус фибромы Шоупа

Многие типы аденовирусов человека и животных

1. Вирус болезни Марека

2. Вирус опухоли лягушек Люке

3. Epstem-Barr вирус

4. Вирусы простого герпеса типов 1 и 2

5. Вирус цитомегалии

V. Вирус гепатита B

Около четверти из приблизительно 600 вирусов животных обладают онкогеным потенциалом (Таблица 1). Вирусы, связанные с раковыми образованиями людей описаны в Таблице 2. Среди онкогенных вирусов есть и РНК- и ДНК-содержащие. В то время как все онкогенные РНК-содержащие вирусы (которые раньше назывались онкорнавирусы) принадлежат к единственному семейству (Ретровирусы), онкогенные вирусы встречаются среди всех основных групп ДНК-содержащих вирусов, кроме парвовирусов. Ретровирусы ответственны за естественно возникающую лейкемию и саркому у нескольких видов животных. Среди ДНК-содержащих вирусов, некоторые герпесвирусы вызывают злокачественные опухоли у их естественных хозяев.

Ретровирусы - оболочечные, сферические вирусы, которые выходят почкованием через клеточную мембрану хозяина. Они имеют приблизительно 100 нм в диаметре. Геном состоит из двух идентичных линейных односпиральных молекул РНК. Икосаэдральный нуклеокапсид содержит спиральный рибонуклеопротеид и окружен оболочкой состоящей из гликопротеидов и липидов.

Характерная особенность ретровирусов - присутствие в вирионе необычного фермента - РНК зависимой ДНК полимеразы или обратной транскриптазы (отсюда имя retro, означающее обратно). В отличие от классической транскрипции генетической информации от ДНК на РНК, фермент обратная транскриптаза готовит ДНК-копию РНК-генома ретровируса - первоначально РНК-ДНК гибрид, а затем его двухспиральную ДНК-форму. Двухспиральная ДНК-форма ретровирусного генома, называемая провирусом, интегрирует в ДНК инфицированной клетки-хозяина. Именно от провируса транслируются все ретровирусные белки. Заражение онкогенным ретровирусом не ведет к цитолизу или гибели инфицированных клеток, но провирус остается интегрированным в ДНК клетки-хозяина до конца жизни клетки и воспроизводится вместе с клеточным геномом при размножении клеток.

В то время как все онкогенные РНК-содержащие вирусы принадлежат семейству Retroviridae, не все ретровирусы онкогенны. Семейство Retroviridae классифицируется на три подсемейства.

1. Oncovirinae включает все онкогенные РНК содержащие вирусы (прежде называемое онкорнавирус).

Ретровирусы широко распространены; их находят почти у всех позвоночных, включая животных, птиц и рептилий. Основываясь на круге хозяев и типах вызываемых болезней, онкогенные Ретровирусы можно разделить на следующие группы:

1. Вирусы лейкозно-саркоматозного комплекса птиц. Группа антигенно родственных вирусов, которые вызывают Avian лейкозы (вирусы лимфоматоза, миелобластоза и эритробластоза) или саркому у домашних птиц (вирус саркомы Рауса, ВСР).

2. Вирусы мышиных лейкозов. Эта группа состоит из нескольких штаммов вирусов мышиной лейкемии и вирусов саркомы, названных по имени исследователи впервые описавших их (например Гросс, Френд, Молони, Раушер).

4. Вирусы лейкозов и сарком других животных. Большое количество вирусов было выделено из лейкозов и сарком различных видов животных - кошек, хомяков, крыс, морских свинок и обезьян.

Видовая специфичность. Ретровирусы обычно поражают только один вид хозяина, специфика обусловлена главным образом присутствием вирусных рецепторов на поверхности клетки-хозяина. В зависимости от их способности расти в клетках другого вида, ретровирусы делятся на 1) экотропные (размножаются только в клетках естественного хозяина); 2) амфитропные (размножаются в клетках естественного и чужих видов); и 3) ксенотропные (размножаются только в клетках чужих видов, но не в клетках естественных хозяев).

Резистентность. Ретровирусы неустойчивы, инактивируются при 56 о С в течение 30 минут, слабыми кислотами, эфиром и формалином. Они устойчивы при – 30 о С

Морфология. Ретровирусы существуют в виде четырех морфологических типов. Частицы типа А существуют только внутри клеток. Они имеют 60-90 нм в диаметре и содержат кольцевидный нуклеоид, окруженный мембраной. Они могут являться формой предшественника других типов. Типы B, C и D являются внеклеточными. Диаметр В частицы – 100-130 nm, с эксцентрическим нуклеоидом и несут поверхностные шипики. Частицы С типа имеют центральный нуклеоид и гладкую поверхностную мембрану. Частицы D типа еще не охарактеризованы. Они имеют эксцентрический нуклеоид и несут короткие поверхностные шипики.

Большинство ретровирусов – частицы С типа. Вирус рака молочных железы мыши - частица типа B, а вирус рака молочной железы обезьян Мэзон-Пфайзера - частица типа D.

Антигены. Имеется два типа антигенов – типоспецифические гликопротеидные антигены, расположенные на оболочке, и группо-специфические нуклеопротеидные антигены, расположенные в ядре вириона. Перекрестные реакции между поверхностными антигенами ретровирусов от различных видов хозяев не наблюдаются.

Геномная структура. Ретровирусы имеют относительно простую геномную структуру.

Провирус стандартного ретровируса (такого как недефектный вирус лейкоза птиц или мышей) состоит из трех генов, требуемых для вирусной репликации - gag, pol, и env. Ген gag кодирует белки нуклеокапсида, которые являются группоспецифическими антигенами, ген pol кодирует РНК-зависимую ДНК-полимеразу, ген env кодирует гликопротеиды оболочки. С обоих концов провируса имеется длинный концевой повтор (LTR), непосредственно связывающийся с ДНК клетки-хозяина. LTR-участки обеспечивают контроль регуляции функции генов провируса.

Некоторые ретровирусы (трансрегулирующие вирусы) типа HTLV или HIV несут четвертый ген tat после env гена. Это – трансактивирующий ген, который регулирует функцию вирусных генов.

Одна интересная черта ретровирусов заключается в том, что мы можем понять их эволюцию и эволюцию нашей клеточной защиты. Вирус иммунодефицита человека пришел к нам от приматов. Самый распространенный тип ВИЧ называется ВИЧ-1. Он составляет примерно 60 миллионов человеческих заражений ВИЧ. Это практически единичный случай, когда вирус шимпанзе поразил человека и стал распространяться среди человеческого населения. Мы знаем, что направление заражения именно такое — от шимпанзе к человеку, — потому что у шимпанзе существует больше типов этого вируса, чем у людей.

Существует еще один тип ВИЧ, названный ВИЧ-2, который пришел к нам от африканских обезьян, а именно дымчатого мангобея. И снова разновидностей этого вируса у мангобеев намного больше, чем у человека. Это говорит нам о том, что перенос вируса происходит от обезьяны к человеку. ВИЧ-2 вызывает похожую болезнь, что и ВИЧ-1, у примерно 20–30% людей. Однако у большинства людей не наблюдаются никакие значимые симптомы после заражения ВИЧ-2. Поэтому один из важных вопросов ВИЧ-биологии заключается в поиске отличий между тем вирусом, который заразил 60 миллионов человек, и тем, что не инфицировал даже приблизительно такое число.

У приматов есть похожие вирусы. Более того, большинство африканских приматов имеют вирус, который родственен нашему ВИЧ-1. Обычно мы называем эти вирусы в соответствии с видом, в котором мы их нашли. Вирус шимпанзе называется ВИО (SIV) — вирус иммунодефицита обезьян (simian immunodefiency virus). В таком случае, бывает ли у шимпанзе СПИД? Это не до конца понятно. Не все шимпанзе заражены. Существуют определенные территории, где проживают зараженные шимпанзе. Но так как они не живут жизнью людей, не ведут утонченный образ жизни, а, наоборот, проживают более трудную жизнь, то умирают намного раньше, за ними становится очень сложно следить и выяснять, есть ли у них это заболевание.

Из-за этого долгое время мы думали, что они не страдают никакими болезнями, потому что у них нет такого сильного иммунодефицита, как у людей. Но в последнее время мы стали думать, что они тоже имеют эту болезнь, возможно, в менее суровой форме. Так как они не живут долго, им не приходится страдать от тех симптомов, которые переживает человек.

Таким образом, до конца не известно, что происходит с ретровирусной инфекцией в организме обезьян. У африканских обезьян вирус практически не вызывает никаких заболеваний, поэтому кажется, что имеет место адаптация как носителя, так и самого вируса по такому принципу, что обезьяна может быть инфицирована, но не страдать от болезней. Они могут заразиться в достаточно раннем возрасте, поэтому могут иметь вирус в своем теле, но при этом не ощущать значимых последствий для своей жизни.

Среди других видов ретровирусы тщательно изучались у мышей. Это делалось в основном потому, что ретровирусная инфекция у мышей способна вызывать рак. Мышь заражается ретровирусом, который обычно называют гамма-ретровирус. Оказывается, что эта ретровирусная инфекция вызывает у мышей рак. Люди, изучавшие рак в 1950–1960-х годах, то есть в самом начале подобных исследований, выращивали мышь до тех пор, пока она не становилась очень уязвимой к этой болезни, а потом пытались выяснить, почему у этих мышей развивается рак. Оказалось, что они получали рак, потому что были инфицированы ретровирусом. Эти ретровирусы переносили гены (онкогены), которые вызывали рак. Таким образом, все первичные исследования ретровирусов были направлены на понимание того, как работает рак и что его вызывает.

Когда появился ВИЧ и стал вызывать иммунодефицит, это стало первым случаем, когда такой тип вируса вызвал такую болезнь. До этого мы знали о ретровирусах только из исследований гамма-ретровирусов, вызывающих рак. Ретровирусы — это такие типы вирусов, которые можно рассматривать как вирусы, путешествующие налегке. Так, например, ВИЧ имеет всего девять генов, а другие ретровирусы вообще три. Так что они действительно путешествуют налегке по сравнению с вирусом герпеса, например, который имеет около двухсот генов. Я считаю, что эти вирусы — МО (modus operandi), их стратегия — путешествовать налегке и быть тихими. Их цель при поражении клетки — не активировать ее и не причинить много ущерба. Я думаю, что изначально они не вызывают сильных болезней, но в длительной перспективе эта инфекция может вызвать болезни вроде рака у мышей. Хотя, возможно, они не вызовут рак у диких мышей. Это происходит только тогда, когда мы пробиваем защиту мыши.

Итак, ретровирусы — это относительно милосердные вирусы, я считаю, потому что они не управляют вашим телом, как делают другие вирусы. Главное их отличие в том, что они превращают РНК в ДНК и интегрируют ДНК в хроматин. Это и есть уникальная черта ретровирусов. Некоторые другие вирусы поступают так же, но только в качестве дополнения. Ретровирусы целиком зависят от этого процесса интеграции. Если клетка не может от них избавиться, она должна умереть для избавления себя от вирусной инфекции.

Ретровирусы внедряют свой геном в хроматин хозяина. Стоит этим генам попасть внутрь хроматина — они останутся там навсегда. Клетка в целом относится к ним как к клеточным генам, так что они считываются, производят РНК, а позже эта РНК направляется в цитоплазму. Вирус производит протеин, клетка производит вирусный протеин, новые вирусы формируются, и они готовы двигаться дальше, заражать новые клетки. Так ретровирусы стали отличным инструментом для изучения клеточной биологии, и это потому, что они простые. Некоторые из них имеют всего три гена. Даже сложный ретровирус вроде ВИЧ имеет всего девять генов. Поэтому очень легко взять их, разделить на части и изучать, какая часть за что отвечает.

В поле генной терапии существует трюк, когда берут ретровирус, вынимают из него ретровирусные гены и вставляют те гены, которые нужны. Потом можно сформировать ретровирусные частицы. Этот трюк можно использовать для развития ретровирусного вектора. Работает это так: можно взять ретровирусный геном, который обычно шифрует все ретровирусные гены, избавиться от них и поставить на их место предпочтительный ген, например терапевтический ген или ген, который можно просто измерять, — мы обычно используем ЗФБ (GFP), который заставляет клетки зеленеть. Если вы это сделаете, вы сможете производить ретровирусные частицы, которые будут только заражать клетку и производить белок. В ретровирусе не окажется ретровирусных генов, так что он сможет производить только терапевтические гены или ЗФБ. И это прекрасный инструмент для изучения клеточной биологии.

Например, можно изменить клетку и посмотреть, продолжает ли вирус оказывать на нее свое влияние, или можно, наоборот, изменить вирус и проверить, может ли он теперь инфицировать клетку. Это будет называться генетическим подходом. Можно выяснить роль различных частей вируса в попадании в клеточное ядро, в попадании в клетку, в пересечении цитоплазмы.

Вирусный канцерогенез - сложный процесс опухолеобразования, основанный на взаимодействии генома клетки и онкогенного вируса.

Опухоли, у которых вирусы являются этиологическими факторами, обнаружены у многих видов млекопитающих и птиц. Они способны вызывать трансформацию клеток in vitro и in vivo. В составе этих вирусов идентифицированы онкогены, продукты которых контролируют трансформированный фенотип зараженных клеток, либо гены, продукты которых индуцируют экспрессию других генов, участвующих в контроле пролиферации клеток. Оба типа представляют прекрасную модель для изучения изменения биологического поведения клеток в результате взаимодействия различных типов генов.

Вирусный канцерогенез имеет ряд важных особенностей, связанных с внесением в клетку генетической информации. Онкогенные ретровирусы активируют клеточные слабоонкогенные вирусы, либо влияют на трансформацию протоонкогенов. Мутационные различия между вирусным онкогеном и клеточным протоонкогеном играют существенную роль в увеличении трансформирующей активности. Характерная черта опухолевых заболеваний вызванных вирусами - длительный латентный период составляющий от 10 до 40 лет.

Онкогенные вирусы делят на ДНК- и РНК-содержащие:

• ДНК-содержащие вирусы способны индуцировать опухоль и трансформировать культуру клеток. К ним относятся: папилломавирусы (вирус папилломы человека - HPV); аденовирусы, герпесвирусы (вирус Эпштейна-Барр - EBV), вирус гепатита В (HBV)
• РНК-содержащие вирусы - ретровирусы, относящиеся к семейству Retro-viridae. Включает все вирусы, имеющие в качестве генома РНК-зависимую ДНКполимеразу (обратную транскриптазу). К ним относится вирус Т-клеточного лимфолейкоза взрослых (HTLV).

Человеческие папилломавирусы – преобладающие факторы возникновения цервикально-интраэпителиальной неоплазии (CIN) и рака шейки матки. Известно около 74 генотипов HPV. Из них выделяют:

- доброкачественные (типы 6 и 11), с которыми связывают появление остроконечных кондилом аногенитальной области и других доброкачественных поражений;

- злокачественные (типы 16, 18, 31, 33, 35, 52), которые чаще выявляют у больных с цервикально-эпителиальной неоплазией.

Вирус папилломы человека (ВПЧ), тип 16, связывают с развитием рака вульвы, влагалища, ануса, пищевода и миндалин.

Патогенез опухолей, связанных с герпесвирусом, сложен и зависит от широкого спектра факторов. Вирусологические и электронно-микроскопические методы позволили детерминировать опухоли человека, вызванные герпесвирусом: лимфома Беркитта, назофарингеальный рак и рак шейки матки. Клетками-мишенями для EBV являются В-лимфоциты человека.

Механизм малигнизирующего действия герпесвирусов на В-лимфоциты пока не установлен, но мутагенное воздействие уже доказано: все вирусы группы герпеса в инфицированных ими клетках индуцируют хромосомные аберрации, транслокации участков хромосом, это и является свидетельством канцерогенной опасности герпесвирусной инфекции.

Вирус гепатита, повреждая гепатоциты, часто становится причиной развития гепатоцеллюлярной карциномы. По оценкам ВОЗ, около 80 % первичных злокачественных опухолей печени индуцированы этими вирусами. 200 млн человек на планете являются носителями вирусов HBV. Ежегодно в мире выявляется несколько сотен тысяч новых случаев гепатоцеллюлярной карциномы, связанных с ним. В странах Азии и Африки, где хроническое инфицирование вирусом имеет до безобразия огромную частоту, 25 % случаев первичных злокачественных новообразований печени связывают с гепатитом В или С.

Т-клеточная лимфома (ATL) - область распространения патологии ограничивается южными районами Японии и Индии. Исследования американских и японских ученых, показывают, что в 90-98 % случаев при типичных проявлениях данной патологии в крови определяются антитела к HTLV. В настоящее время известны убедительны аргументы в пользу вирусного происхождения лимфогранулематоза, саркомы Капоши, меланомы и глиобластомы.

В зависимости от вида вирусно-клеточного взаимодействия, основная роль в инициации повреждений генетического материала клетки принадлежит литическим ферментам вирусного или клеточного происхождения либо непосредственному взаимодействию геномов клетки и вируса на уровне нуклеиновых кислот. Если клетка резистентна к вирусу, то не происходит ни репродукции, ни трансформации клетки. При контакте с чувствительной к нему клеткой отмечается депротеинизация с высвобождением нуклеиновой кислоты, которая последовательно внедряется сначала в цитоплазму, затем клеточный геном. Так происходит трансформация клетки.

Накопившиеся данные указывают, что канцерогенез - многоэтапный процесс.К злокачественному перерождению приводит каскад событий, затрагивающий множество различных клеточных и вирусных генов. При этом, не всегда понятно, что является запускающим сигналом. Для выяснения молекулярных механизмов в последние годы широко используются новые подходы. Выяснилось, что вирусы влияют на апоптоз клеток и этим пролонгируют или сокращают их выживание.

Разработаны подходы к созданию вакцин против форм, где этиологическая роль вирусов гепатита В и папиллом является доказанной – это опухоли печени, рак шейки матки. Эти вакцины оказались эффективными в профилактике, что получило подтверждения в испытаниях на экспериментальных моделях и в настоящее время начинает использоваться среди людей.

Общие принципы вирусологии

Цель дисциплины – познакомить студентов с вирусами и субвирусными агентами.

Задача дисциплины - сформировать у студентов представление о:

· месте вирусов и субвирусных агентов в природе

· строении вирусных частиц,

· разнообразии вирусных геномов,

· особенностях взаимодействия вирусов с клеткой и механизмами их репликации,

· природе субвирусных агентов – вироидов, сателлитных РНК и прионах,

IV. Место дисциплины в структуре ООП

Информация об образовательном стандарте и учебном плане:

· тип образовательного стандарта и вид учебного плана – специалитет

· направление подготовки – фармация и лечебное дело

Информация о месте дисциплины в образовательном стандарте и учебном плане:

Для освоения дисциплины необходимо освоение следующих дисциплин: цитологии, органической химии, биохимии, молекулярной биологии, иммунологии

Общая трудоемкость курса – 36 ак. часа

Форма промежуточной аттестации – зачет

V. Форма проведения дисциплины –

Форма проведения дисциплины – лекции

Форма текущего контроля – коллоквиум.

VI. Распределение трудоемкости по разделам и темам, а также формам проведения занятий с указанием форм текущего контроля и промежуточной аттестации:

Трудоемкость (в ак. часах) по формам занятий (для дисциплин) и видам работ (для практик)

Аудиторная работа (с разбивкой по формам и видам)

Наименование разделов и тем дисциплины/наименование разделов (этапов практики)

Раздел I. Общие сведения о вирусах

Тема 1. Краткие сведения о вирусах.

Тема 2. Вирусная инфекция

Тема 3. Структура генетического материала вирусов.

Тема 4. Структура вирусных частиц.

Раздел II. Взаимодействие вируса и клетки.

Тема 1. Проникновение вируса в клетку

Тема 2. РНК-содержащие вирусы.

Тема 3. ДНК-содержащие вирусы.

Коллоквиум по разделам 1 и 2

Раздел III. Синтез компонентов вируса.

Тема 2. Обратная транскрипция.

Тема 3. Синтез вирусных белков

Тема 4. Формирование вирусных частиц

Раздел IV. Онкогенные вирусы и медленные инфекции

Тема 1. РНК-содержащие онкогенные вирусы.

Тема 2. ДНК-содержащие онкогенные вирусы.

Тема 3. Медленные вирусные инфекции.

Тема 4. Прионные болезни

Коллоквиум по разделам 3 и 4

VII. Содержание дисциплины

Раздел I. Общие сведения о вирусах

Тема 1. Краткие сведения о вирусах.

Тема 2. Вирусная инфекция.

Стадии инфекционного цикла. Терминология. История изучения инфекционного цикла. Культивирование клеточных линий. Цитопатический эффект. Синцитиеобразование. Оценка инфекционности вирусов. Методы определения инфекционности. Метод бляшек. Метод конечного разведения. Отношение количества вирусных частиц к количеству бляшкообразующих единиц.

Оценка количества вирусных частиц: гемагглютинация, электронная микроскопия, определение активности вирусных ферментов, иммуноблоттинг, ИФА. Современные методы: использование флуоресцентных белков, ПЦР, секвенирование. Работы Эллис и Дельбрюк. Одиночный цикл размножения фага. Множественность инфекции.

Тема 3. Структура генетического материала вирусов

Классификация вирусов по Балтимору (в зависимости от типа генетического материала). ДНК-содержащие вирусы. Различные типы ДНК-геномов: непрерывный дцДНК, сегментированный дцДНК, оцДНК.

РНК-содержащие вирусы. Различные типы РНК-геномов: дцРНК, оцРНК (+), оцРНК (-). Реассортация сегментированных геномов. Двусмыленная РНК.

Генетика вирусов. Трансформация, трансфекция, мутагенез. Эксперимент Херши-Чейз. Генная терапия.

Тема 4. Структура вирусных частиц.

Общие принципы структуры вирусов. Терминология. Функции вирусных белков. Молекулярная организация вирионов.

Методы изучения структуры вирусных частиц: электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ, криоэлектронная микроскопия, ЯМР-спектроскопия.

Общие принципы структуры вирусов, симметрия. Спиральные вирионы (принципы спиральной симметрии, вирус табачной мозаики). Принципы симметрии сферических вирусов. Икосаэдрические вирусы. Строение оболочечных вирусов. Функции гликопротеинов. Сложные вирусы (аденовирусы, реовирусы, герпесвирусы). Бактриофаги.

Раздел II. Взаимодействие вируса и клетки.

Тема 1. Проникновение вируса в клетку.

Этапы взаимодействия вирусной частицы и клетки. Клеточные рецепторы, необходимые для вирусных частиц. Механизмы проникновения вируса в клетку. Влияние рН на процесс проникновения на примере вируса гриппа. Механизмы регуляции. Молекулярные механизмы проникновения филовирусов в клетку. Взаимодействие простых вирусов с клеточной мембраной. Роль корецепторов в инициации вирусной инфекции. Механизмы проникновения в клеточное ядро.

Тема 2. РНК-содержащие вирусы.

История изучения РНК. Терминология. Типы РНК-геномов. Общие принципы синтеза РНК в клетке. Особенности транскрипции и трансляции (+) РНК-содержащих вирусов. Созревание и выход вирионов из клетки. Репликация и транскрипция (-) РНК-содержащих вирусов с непрерывным геномом. Репликация и транскрипция (-) РНК-содержащие вирусы с сегментированным геномом. РНК-содержащие вирусы с двуцепочечной РНК. Синтез и трансляция вирусных мРНК. Репликация двуцепочечных РНК и созревание вирионов. Синтез РНК как источник генетической изменчивости.

Тема 3. ДНК-содержащие вирусы.

Общие принципы синтеза ДНК в клетке. Особенности репликации вирусных ДНК-геномов. Роль клеточных и вирус-специфических белков в репликации ДНК. Два механизма репликации дцДНК. Обезьяний вирус-40 (SV-40): механизм репликации, роль клеточных и вирусных белков. Парвовирусы: самозатравочный механизм инициации синтеза ДНК. Репликативная форма, надрез (nick) вирусной эндонуклеазой. Инверсия концевых повторов.

Аденовирусы: роль белков в инициации синтеза ДНК. Точка начала репликации (ori) вирусов.

Крупные ДНК-содержание вирусы: механизм репликации вируса простого герпеса и вируса оспы.

Регуляция синтеза вирусных ДНК

Раздел III. Синтез компонентов вируса.

Тема 1. Вирусная транскрипция.

Типы клеточных РНК-полимераз. Понятие о транскрипции вирусных ДНК. Этапы транскрипции. Механизмы инициации транскрипции. Регуляция белкового синтеза на уровне транскрипции. Кэпирование и поладенилирование. Сплайсинг пре-мРНК. Контроль процессинга мРНК при ретровирусной инфекции. Полиаденилирование и сплайсинг при аденовирусной инфекции. Регуляция альтернативного сплайсинга вирусными белками.

Тема 2. Обратная транскрипция.

История открытия и изучения процесса обратной транскрипции. Ретровирусы. Функции вирусной обратной транскриптазы. Механизмы интеграции. Провирус. Ретроэлементы в геноме эукариот. Вирус гепатита В. Строение частиц вируса гепатита В. Структура генома, продукты генов и их функции. Транскрипция ДНК, синтез прегеномной РНК. Механизм репликации вирусного генома, транслокация белковой и РНК-затравок. Общая схема жизненного цикла вируса гепатита В. Эпидемиология гепатита В и его роль в возникновении гепатокарцином.

Тема 3. Синтез вирусных белков.

Тема 4. Формирование вирусных частиц.

Общие принципы сборки вирусных частиц. Механизмы формирования зрелых вирусных частиц. Локализация белков в месте отпочковывания. Механизмы почкования вирусных частиц. Процессы отпочковывания на примере вируса гриппа и ВИЧ. Упаковка вирусной нуклеиновой кислоты. Сигналы упаковки ДНК-содержащих и РНК-содержащих вирусов, вирусов с сегментированным геномом.

Раздел IV. Онкогенные вирусы и медленные инфекции.

Тема 1. РНК-содержащие онкогенные вирусы.

Онкоген, протонкоген, анти-онкоген (супрессор опухоли) – определение понятий.

Онкогенные РНК-содержащие вирусы. Типы структурной организации геномов ретровирусов. Онкогенез в результате вставки промотора, энхансера, трансактивации клеточного генома (вирус Т-клеточного лейкоза человека).

Тема 2. ДНК-содержащие онкогенные вирусы.

Онкогенные ДНК-содержащие вирусы. Истинные вирусные онкогены (механизм действия). ДНК-содержащие онкогенные вирусы как модельная система для исследования молекулярной биологии эукариотической клетки.

Паповавирусы. Общая характеристика. Папилломавирусы. Полиомавирусы. Обезьяний вирус-40 (SV-40): структура, продуктивная и непродуктивная формы инфекции, литическая инфекция. Ранняя транскрипция генов SV-40. Т-антиген - мультифункциональный белок. Репликация ДНК SV-40. Поздняя транскрипция генов. Сборка вириона.

Тема 3. Медленные вирусные инфекции.

Характеристика медленных вирусных инфекций. Факультативные возбудители: вирус кори (подострый склерозирующий панэнцефалит), вирус краснухи (прогрессирующая врожденная краснуха, прогрессирующий краснушный панэнцефалит), вирус клещевого энцефалита (прогредиентная форма клещевого энцефалита), вирус простого герпеса (подострый герептический энцефалит), вирус бешенства (медленная рабическая инфекция). Облигатные возбудители: вирусы JC, ВК, ВИЧ, HTLV 1,2.

Тема 4. Прионные болезни.

Губчатые (спонгиформные) энцефалопатии, свойства, отличающие прионные болезни от других инфекционных заболеваний; история открытия. Роль белка РrРC в организме; Структура и свойства клеточного белка PrPc. Изменение характера укладки полипептидной цепи при превращении белка PrPC в прион PrPSc; механизм копирования конформации. Прионные заболевания человека: наследственные, инфекционные, спорадические; межвидовой барьер, диагностика. Сателлиты. Классификация сателлитов. Сателлитные вирусы. Сателлитные нуклеиновые кислоты (вирусоиды). Вирус гепатита дельта.

VIII. Перечень компетенций, формируемых в результате освоения дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен

· представлять себе место вирусов и субвирусных агентов в системе живой природы

· знать принципы строения вирусов и субвирусных агентов, устройство вирусных геномов вирусов различных групп и способы их экспрессии, способы взаимодействия вирусов и субвирусных агентов с другими организмами.

· уметь использовать полученные знания для применения в области фармации, медицины, медицинской, молекулярной, ветеринарной вирусологии, молекулярной и клеточной биологии, а также смежных областях.

IX. Используемые образовательные, научно-исследовательские и научно-производственные технологии:

В преподавании дисциплины используются демонстрационные компьютерные технологии.

Х. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов, оценочные средства контроля успеваемости и промежуточной аттестации:

Примеры тем для семинаров:

1. История открытия вирусов

2. Гипотезы происхождения вирусов

3. Гигантские вирусы (мимивирус, мегавирус, пандоравирус)

5. Онколитическая виротерапия

6. Вирус Зика: эпидемиология, пути передачи, лечение

7. Вирус Эбола: эпидемиология, профилактика, лечение

8. Современные препараты для профилактики и лечения ВИЧ-инфекции/СПИДа. Микробициды

9. Вирусные препараты для лечения, профилактики и диагностики инфекционных заболеваний

10. Возбудители медленных вирусных инфекций. Прионы. Вироиды

XI. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины