КОМПЬЮТЕРНЫЕ ВИРУСЫ: ПРОИСХОЖДЕНИЕ, РЕАЛЬНАЯ УГРОЗА И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ

Из дополнительных материалов (том 29)

Генетика вирусов позвоночных является одним из важнейших разделов вирусологии, в задачу к-рого входит изучение наследственности и изменчивости вирусов человека и животных, а также установление функции вирусных генов и кодируемых ими белков.

Исследования в области генетики вирусов позвоночных значительно интенсифицировались в последние годы. Полученные результаты были использованы не только для понимания механизмов репродукции, строения генома и функции отдельных генов, но и в практической медицине. Так, выявление функции вирусных генов помогло выяснить механизмы патогенности вирусов, их способность преодолевать иммунные барьеры организма.

Изучение мутационной и рекомбинационной изменчивости вирусов способствовало выяснению механизмов возникновения новых вариантов вирусов, обладающих резко выраженной вирулентностью, а также резистентностью к противовирусным ингибиторам. Генетические исследования вирусов помогают также установить причины возникновения персистентных и вялотекущих вирусных инфекций, выяснить влияние вируса на геном клетки-хозяина (с одной стороны, интеграция генома вируса в геном клетки как возможная причина возникновения злокачественных опухолей, с другой — повреждения хромосом, ведущие к генетическим заболеваниям).

Примерно у 80% известных вирусов генетическим материалом является РНК, а у 20% — ДНК. У РНК-содержащих вирусов геном может быть представлен в нескольких формах: линейной одноцепочечной молекулой РНК, обладающей инфекционными свойствами и способной служить матрицей для синтеза вирусных белков; такой же молекулой РНК, но не обладающей инфекционными свойствами и матричной активностью (так наз. вирусы с негативным геномом); несколькими молекулами одноцепочечной линейной РНК, содержащими сходную генетическую информацию; сегментированной линейной одноцепочечной РНК, большинство сегментов к-рой кодирует один вирусный белок; сегментированной линейной двуцепочечной РНК, каждый сегмент к-рой кодирует один вирусный белок.

У ДНК-содержащих вирусов геном может быть представлен одноцепочечной линейной ДНК, двуцепочечной циркулярной ДНК, двуцепочечной линейной ДНК. Обнаружено, что у нек-рых вирусов, геном к-рых представлен как ДНК (паповавирусы), так и РНК (ортомиксовирусы), один и тот же ген может кодировать не один, а несколько белков (в результате сдвига рамки кода с одного гена).

Благодаря развитию генетической инженерии удалось синтезировать ДНК-копии отдельных генов или всего генома РНК-содержащих вирусов позвоночных, вставить (с помощью плазмид) участки вирусных генов в геном кишечной палочки и получить клоны этих бактерий, в к-рых происходит интенсивный синтез ДНК-копий генов РНК-co держащих вирусов или отдельных генов ДНК-содержащих вирусов.

Это позволило провести анализ полной последовательности нуклеотидов многих генов и даже всего генома вирусов позвоночных. Применение рестрикционных эндонуклеаз, способных расщеплять нуклеиновые к-ты в строго определенных участках, способствовало построению генетических карт большинства ДНК-содержащих вирусов позвоночных и определению количества генов, их взаиморасположения в геноме, а также выявлению белков, кодируемых конкретным геном, у многих РНК-co держащих вирусов (пикорнавирусы, рабдовирусы, парамиксовирусы, ретровирусы, буньявирусы, ортомиксовирусы, аренавирусы, реовирусы).

Из мутантов вирусов позвоночных, как правило, исследуют условно-летальные мутанты — температурно-чувствительные (ts) и зависимые от хозяина (hd), а также жизнеспособные делеционные мутанты, т. е. мутанты, у к-рых в результате мутации произошло выпадение определенного участка генома. У словно-летальные мутанты вирусов позвоночных получают различными способами: селекцией так наз. спонтанных мутантов; селекцией мутантов из вирусной популяции, обработанной мутагенами; в результате пассажей вирусов в условиях пониженной температуры или в нечувствительной к данному вирусу системе к леток-хозяев.

Значительный прогресс достигнут в построении генетических карт генома ряда вирусов позвоночных. Сегменты генома различных штаммов одного и того же рода вирусов, имеющих сегментированный геном, удается дифференцировать, используя метод молекулярной гибридизации, при к-ром гибридизация РНК-рекомбинанта, обладающего фенотипом вируса дикого типа, с обоими родителями (мутантом и вирусом дикого типа) позволяет четко картировать сегмент РНК, содержащий мутацию.

В опытах с ДНК-co держащими вирусами позвоночных для картирования мутаций и построения физических и генетических карт с успехом используют фрагменты геномной ДНК, полученные при обработке последней рестрикционными эндонуклеазами, способными разрывать ДНК в определенных участках, характерных для каждой индивидуальной рестриктазы, в результате чего удается получать набор фрагментов (рестриктов) ДНК.

Предлагаем ознакомиться  Как включить встроенную видеокарту

При картировании мутаций определяют ре-стрикт ДНК-вируса дикого типа, способный заменить в инфицированных клетках мутантный ген, в результате чего образуется вирус, к-рый в отличие от исходного мутанта может размножаться в неблагоприятных для этого условиях («спасение» мутанта). Поскольку для большинства ДНК-co держащих вирусов построены физические карты геномов, в к-рых определены позиции каждого из рестриктов, получаемых при обработке различными рестриктазами, метод «спасения» мутантов рестриктами ДНК вируса дикого типа позволяет точно локализовать мутацию в геноме и создавать генетические карты.

Этот способ можно применять при анализе мутаций паповавирусов, аденовирусов, вирусов герпеса и ортопокс-вирусов. В наст, время разработаны методы анализа отдельных генов вирусов позвоночных — молекулярная гибридизация, пептидное и о лигонуклеотидное картирование, использование моноклональных антител. Они позволяют выявить точечные мутационные изменения в генах вирусов, у к-рых каких-либо фенотипических проявлений мутаций не обнаруживается.

При изучении изменчивости вирусов в природе особое внимание обращают на популяционную изменчивость, т. е. изменчивость не единичных вирионов, а всей вирусной популяции в целом. В основе популяционной изменчивости вирусов лежит первоначальное изменение наследственного материала индивидуальной вирусной частицы, к-рое может быть обусловлено мутацией или рекомбинацией с последующей селекцией тех изменивших наследственные свойства вирионов, к-рые оказались наиболее приспособленными к изменившимся условиям окружающей среды.

В результате возникает популяция вируса, обладающая новыми наследственными свойствами. Примером такой изменчивости является возникновение популяций вирусов, устойчивых к противовирусным химиотерапевтическим препаратам, нашедшим достаточно широкое применение, а также появление новых эпидемических и пандемических штаммов вируса гриппа, способных преодолевать иммунитет к ранее циркулировавшим в популяции людей штаммам этого вируса.

С помощью новых методов, позволяющих анализировать отдельные гены вирусов, было показано, что у людей могут одновременно циркулировать вирусы, принадлежащие к одному и тому же подтипу, но отличающиеся по ряду генов, причем, как это обнаружено для вируса гриппа, во время одной и той же эпидемии могут циркулировать вирусы, отличающиеся как по антигенной специфичности гемагглютинина, так и по генам, кодирующим внутренние белки вириона.

Изучение взаимосвязи между функцией отдельных генов и патогенностью вирусов позвоночных для человека показало, что патогенность является комплексным свойством, в проявлении к-рого участвуют продукты нескольких вирусных генов. Возможность получения патогенных рекомбинантов при скрещивании непатогенных исходных штаммов, так же как и непатогенных рекомбинантов при скрещивании патогенных вирусов, свидетельствует в пользу того, что для проявления патогенности важны не только особенности индивидуальных генов, но и их определенное сочетание в составе генома.

Усовершенствование методов анализа генетических взаимоотношений между вирусами позволило выявить наличие рекомбинации между ts-мутантами пикорнавирусов (вирусы полиомиелита и ящура), хотя частота этой рекомбинации невелика. В результате опытов с РНК-содержащими вирусами, геном к-рых сегментирован, показано, что в основе рекомбинации между этими вирусами, достигающей очень высокой частоты, лежит обмен и перераспределение сегментов генома в процессе совместного культирования скрещиваемых партнеров; в то же время обнаружено, что у этих вирусов может происходить внутригенная рекомбинация по классическому механизму (кроссинговер), частота к-рой, однако, весьма низка.

Показана возможность рекомбинации между ортомик-совирусами типа А человека и животных, что имеет особое значение для понимания механизмов возникновения эпидемических штаммов вируса гриппа. У вирусов позвоночных с сегментированным геномом, в частности реовирусов и ортомиксовирусов, в 1979 г. Рамиг и Филдс (R. Ramig, В. Fields) обнаружили феномен, получивший название экст-рагенной супрессии.

Суть феномена заключается в том, что продукт определенного сегмента генома, унаследованного рекомбинантом, способен влиять на функцию другого гена, входящего в состав генома рекомбинанта, напр, супрессировать проявление ts-фенотипа. Т. о., при анализе свойств рекомбинантов вирусов позвоночных, особенно обладающих сегментированным геномом, необходимо учитывать, что измененные свойства рекомбинантов могут быть обусловлены не только непосредственно функцией продукта гена, унаследованного от одного из родителей, но также влиянием продукта одного из унаследованных генов на функцию других генов, входящих в состав генома.

Предлагаем ознакомиться  Как почистить системный блок от пыли в домашних условиях

Успехи в изучении процессов рекомбинации вирусов позвоночных позволили использовать эти результаты для получения вакцинных вирусных штаммов, в частности вируса гриппа. Так, разработан метод получения высокопродуктивных рекомбинантных вакцинных штаммов для инактивированных вакцин путем рекомбинации высокопродуктивного штамма-донора с новыми антигенными вариантами эпидемических штаммов вируса гриппа.

Предложены также способы быстрого получения рекомбинантных вакцинных штаммов для живых гриппозных вакцин. При этом вирус — холодоадаптированный донор рекомбинируют с новыми антигенными вариантами эпидемических штаммов вируса гриппа. Рекомбинанты, унаследовавшие от холодоадаптированного донора 5—6 генов, кодирующих внутренние белки, а от нового эпидемического штамма гемагглютинин и нейраминидазу, после соответствующей проверки используют для приготовления живых вакцин.

В последнее время ведутся исследования по созданию вакцин с помощью методов генетической инженерии. При этом получают клоны кишечной палочки или дрожжей, содержащие соответствующую ДНК-копию вирусного гена, кодирующего белок, ответственный за иммунитет. Этот белок, продуцируемый бактериальным клоном, предполагают использовать в качестве инактивированной вакцины.

Другой метод заключается в введении ответственного за иммунитет гена одного вируса в геном крупного ДНК-со-держащего вируса (напр., вируса осповакцины), имеющего делецию определенной области генома, не являющейся жизненно важной для вируса (вирус-вектор). Такой гибридный вирус, размножаясь в вакцинированном организме, может вызвать иммунитет и к тому чужеродному вирусу, ген к-рого содержится в геноме этого вируса-вектора.

Классификация вирусов

В настоящее время известно более 5000 программных вирусов, их можно классифицировать по следующим признакам:

среде обитания

способу заражения среды обитания

воздействию

особенностям алгоритма

В зависимости от среды обитания вирусы можно разделить на сетевые, файловые, загрузочные и файлово-загрузочные. Сетевые вирусы распространяются по различным компьютерным сетям. Файловые вирусы внедряются главным образом в исполняемые модули, т. е. В файлы, имеющие расширения COM и EXE. Файловые вирусы могут внедряться и в другие типы файлов, но, как правило, записанные в таких файлах, они никогда не получают управление и, следовательно, теряют способность к размножению.

По способу заражения вирусы делятся на резидентные и нерезидентные. Резидентный вирус при заражении (инфицировании) компьютера оставляет в оперативной памяти свою резидентную часть, которая потом перехватывает обращение операционной системы к объектам заражения (файлам, загрузочным секторам дисков и т. п.) и внедряется в них.

По степени воздействия вирусы можно разделить на следующие виды:

неопасные, не мешающие работе компьютера, но уменьшающие объем свободной оперативной памяти и памяти на дисках, действия таких вирусов проявляются в каких-либо графических или звуковых эффектах

опасные вирусы, которые могут привести к различным нарушениям в работе компьютера

очень опасные, воздействие которых может привести к потере программ, уничтожению данных, стиранию информации в системных областях диска.

По особенностям алгоритма вирусы трудно классифицировать из-за большого разнообразия. Простейшие вирусы — паразитические, они изменяют содержимое файлов и секторов диска и могут быть достаточно легко обнаружены и уничтожены. Можно отметить вирусы-репликаторы, называемые червями, которые распространяются по компьютерным сетям, вычисляют адреса сетевых компьютеров и записывают по этим адресам свои копии.

Известны вирусы-невидимки, называемые стелс-вирусами, которые очень трудно обнаружить и обезвредить, так как они перехватывают обращения операционной системы к пораженным файлам и секторам дисков и подставляют вместо своего тела незараженные участки диска. Наиболее трудно обнаружить вирусы-мутанты, содержащие алгоритмы шифровки-расшифровки, благодаря которым копии одного и того же вируса не имеют ни одной повторяющейся цепочки байтов.

Химический состав вирионов и свойства вирусных компонентов

Вирусные частицы характеризуются простотой своего хим. состава, хотя между различными представителями царства вирусов имеются значительные различия. По этому признаку В. в целом разделяются на две большие группы: простые и сложные. В типичном случае первые В. состоят только из белка и нуклеиновой к-ты, тогда как В. сложные наряду с этими компонентами содержат в своем составе липиды и углеводы, как правило, в форме гликопротеидов.

Предлагаем ознакомиться  Какая видеокарта для ноутбука лучше?

В свою очередь в пределах этих двух групп также существуют градации. Так, в пределах первой группы В. можно выделить две подгруппы, различающиеся по степени сложности своего белкового компонента. Одна подгруппа образована В., белок которых состоит из одного вида пептидных цепей. К таковым относится большая часть В. растений, и в частности В. табачной мозаики (род Tobamovirus), белок к-рого состоит из 2320 идентичных полипептидов, образованных 158 аминокислотами.

Во вторую подгруппу входят В., белок которых образован несколькими типами полипептидных цепей. Различные представители этой подгруппы в свою очередь отличаются по количеству и виду полипептидных цепей. Наиболее просто организованные В. животных, принадлежащие к роду Parvovirus, содержат три вида полипептидных цепей, напр, аденосателлитные В., латентные В. Килхема и др.

Т. о., в типичном случае вирионы представляют собой нуклеопротеиды, т. е. комплекс белка и нуклеиновой к-ты. Исключением из этого правила являются различные дефектные мутанты В., как естественные, так и искусственно полученные, которые вообще не способны синтезировать собственный белок или синтезируют дефектный белок, неспособный образовать нормальную оболочку вирусной частицы.

К числу таких дефектных В. можно отнести варианты Вируса погремковости табака, некоторые штаммы В. табачной мозаики, которые в естественных условиях в зараженных клетках существуют в форме комплекса с клеточными белками, а также дефектные варианты В. саркомы Рауса, неспособные синтезировать свою наружную оболочку, формирование к-рой обеспечивается вирусом-помощником (В. птичьего лейкоза).

Вирусы в противоположность клеточным формам жизни содержат в составе вирионов лишь один из двух типов нуклеиновой к-ты: РНК или ДНК, представляющих собой геном вирусной частицы. Т. о., РНК, за к-рой в клетке закрепились лишь функции структурно-метаболические, у В. может выполнять, как и ДНК, функции генетические.

Для В. характерно большое разнообразие форм нуклеиновых кислот, в т. ч. наличие таких форм РНК и ДНК, которые отсутствуют у клеточных форм жизни.

При этом первичная структура РНК и ДНК других В. не обнаруживает каких-либо аномалий по сравнению с клеточными формами нуклеиновых к-т. Однако у многих

В., содержащих ДНК, последняя представлена не линейной, а ковалентно-замкнутой кольцевой молекулой. Такая форма ДНК обнаружена у представителей родов полиомавирусов (Polyomavirus), папиллома-вирусов (Papillomavirus) и липовирусов (Lipovirus).

Из аномалий, связанных со вторичной структурой нуклеиновых кислот В. и не встречающихся среди клеточных нуклеиновых кислот, интересно отметить существование однонитчатых ДНК и двухспиральных РНК. Первая обнаружена у представителей родов Bullavirus и Inovirus, а также среди парвовирусов (Parvovirus): мелкого В. мышей, латентного В.

Нуклеиновые кислоты практически всех просто организованных В. обладают инфекционностью. При заражении чувствительных хозяев депротеинизированными препаратами ДНК или РНК этих В. наблюдается типичный инфекционный процесс, заканчивающийся формированием зрелых вирионов потомства. Спектр хозяев и клеток, зараженных препаратами инфекционных нуклеиновых кислот, шире по сравнению с естественным кругом хозяев данного В., т. к. в этом случае нет ограничений, накладываемых специфическим взаимодействием рецепторов В. и клетки. Инфекционность отсутствует у препаратов РНК, выделенных из сложных В. (миксо-, парамиксо-, Рабдовирусы).

Некоторые Вирусы, неспособные синтезировать белки своей оболочки, могут существовать даже в естественных условиях в форме свободной РНК. Обнаруженные этиологические агенты, вызывающие веретеновидность клубней картофеля и экзокортисное заболевание цитрусовых и получившие специальное название «вироиды», представляют собой свободные низкомолекулярные РНК, сходные по размерам с тРНК или 5sPHK. Заражение растений картофеля и цитрусовых препаратами этой РНК вызывает типичную картину заболеваний и репликацию вироидной РНК.

Липидный компонент В. исследован сравнительно хорошо лишь у ортомиксовирусов, парамиксовирусов и арбовирусов (роды Orthomyxovirus, Paramyxovirus, Fiavivirus и Alphavirus). Источником происхождения липидов в этом случае является клеточная мембрана, откуда В. в процессе созревания заимствует свой липидный компонент.

Оцените статью
Техничка
Adblock detector