Биология - наука о жизни

Смешивание нуклеиновых и белковых компонентов вирионов приводит к реконструкции исходных структур или самосборка

 

Главная страница

Теперь нам становится понятным третий парадокс: смешивание нуклеиновых и белковых компонентов вирионов с неизбежностью приводит к реконструкции исходных структур или к тому, что получило в вирусология название самосборки.

Мы назвали задачи, которые безымянный: заказчик (назовем теперь его Природой) задал топологу; построить с наибольшей экономией спираль (винт) или икосаэдр. Фигуры, лежащие в основе решения этих двух задач, и являются двумя основными типами архитектуры вирионов. На языке тополога это означает, что вирионы могут быть построены по одному из двух типов симметрии: спиральной или кубической.

Спиральный тип симметрии не требует особых пояснений: после полного оборота (360°) фигура занимает исходное положение.

Кубический тип симметрии означает, что существуют три оси вращения, при которых определяется симметрия фигуры. Для икосаэдра эти перпендикулярные друг другу оси симметрии обозначаются соотношением 2:3:5. Если смотреть вдоль первой оси вращения, мы увидим две грани икосаэдра, которые совмещаются при повороте фигуры на 180° (360°); если вдоль второй оси — три грани, которые совмещаются при повороте фигуры на 120°. Вдоль третьей оси грани совмещаются при повороте на 72°.

По спиральному типу симметрии построено большинство вирусов, поражающих растения, а также некоторые вирусы бактерий. Кубический тип симметрии у многих вирусов человека и животных — вирусов полиомиелита и ящура, аденовирусов, вызывающих заболевания дыхательных путей, и др.

Однако существуют вирусы с более сложным строением. Так, вирусы гриппа и парагриппа имеют сердцевину (нуклеотид) в виде туго свернутой спирали (спиральный тип симметрии) и внешние оболочки, образующие шаровидное тело с кубическим типом симметрии. Некоторые бактериофаги (бактериальные вирусы) еще более сложны: головка их представляет полный икосаэдр, в котором заключено генетическое вещество вируса.

К одной из вершин икосаэдра прикреплен полый отросток, окруженный чехлом из сократительного белка. На конце отростка пластинка и шесть нитей. Как мы увидим дальше, это сложное устройство обеспечивает возможность введения генетического материала фага внутрь бактериальной клетки {см. экскурсию третью). Вирус ослы, этот Гулливер среди лилипутов, устроен еще более сложно (рис. 6 на вкладке).

Мы говорили, что архитектура вирионов зависит от свойств их составных частей, которые укладываются в единственно возможные фигуры с минимальным уровнем свободной энергии. При этом происходит самосборка составных частей вириона, в результате которой и получаются геометрически правильные фигуры. Однако возможны и ошибки в процессе самосборки, и тогда образуются аномальные (неправильные) формы вирионов, особенно когда речь идет о сложно устроенных вирусах. Появляются неполные вирионы — пустышки, лишенные нуклеинового содержания, нитевидные формы вместо шарообразных, эллипсоиды вместо икосаэдров.


<<<назад                    далее>>>