Рецепторное взаимодействие вируса и клетки

Первые этапы вирусной инфекции, независимо от того, о каком вирусе идет речь, традиционно принято называть адсорбцией, проникновением и «раздеванием» (разрушением вирусной оболочки). Под адсорбцией принято рассматривать первичный контакт вируса с клеткой. Часто этот контакт сначала бывает очень слабым - обратимая адсорбция. Затем прочность контакта возрастает - необратимая адсорбция. Эти термины в равной степени применимы для описания начальной стадии проникновения в клетки любых вирусов. Вероятно, что во многих случаях имеет место процесс прикрепления вируса к клетке вследствие физико-химической комплиментарности между поверхностью вируса и молекулами рецепторов, находящихся на поверхности клетки, который индуцирует в клетке изменения, необходимые для проникновения в нее вируса [12]. Что же касается таких относительно больших белковых структур, как капсидные вирионы, то для них известен только один механизм проникновения в клетку - это рецепторно-опосредованный эндоцитоз. Возможно, что в образовании рецепторных связей принимают участие и ионы культуральной среды. Рецептором, как правило, служит расположенный на поверхности клетки белок или гликопротеин. На поверхности клетки имеются различные рецепторы, каждый из которых специфичен для своего вируса. Специфичность этих рецепторов не абсолютна, что приводит к возможности группировки вирусов по этому свойству в своеобразные «семейства». Вирусы, родственные друг другу по данному признаку, могут быть родственны и по другим признакам, однако это условие не является обязательным. На поверхности единичной клетки может содержаться от 104 до 105 копий каждого вида рецепторов [13].

Следует подчеркнуть, что сам факт адсорбции вируса на клетке еще никоим образом не означает инициации вирусной инфекции. Связи, образующиеся при адсорбции между вирусом и клеткой, могут быть «слабыми», а адсорбция «обратимой», то есть вирион может покидать поверхность клетки. Однако некоторые из адсорбировавшихся на клетке вирионов связываются ней более прочными «необратимыми» связями. Такие связи приводят к резкому понижению pH в месте связывания - еще одному эффекту вирус - клеточного взаимодействия, возникающему в результате конформационных изменений HA [14-17]. Вследствие этого процесса, а также эффекта трансмембранного потенциала [18] в месте связывания вируса с клеточными рецепторами понижается от нейтрального значения (pH~7) до значений порядка 6.

В основе начального связывания самых различных вирусов с клеткой могут лежать принципиально сходные процессы. Напротив, проникновение вирионов в клетку и активация вирусного генома могут происходить у разных вирусов по-разному. Некоторые вирусы присоединяются к клеточным рецепторам настолько быстро, что адсорбция лимитируется лишь диффузией [13].

Предполагается, что для вируса гриппа специфичен один тип рецепторов, производная сиаловых кислот [19-21]. Прочность связывания увеличивается с повышением температуры, что также обуславливается и постепенным захватыванием вируса рецепторами, латеральная подвижность которых в плазматической мембране увеличивается при повышении температуры.

Связавшийся с рецептором вирус гриппа проникает в клетку, образуя клатриновый (эндосомальный) пузырек, который переходит в раннюю эндосому клетки, значение pH в которой ~6. Далее происходит постепенное закисление среды в эндосоме (до значения pH~5,5 - 5), благодаря чему вирус гриппа сливается с ее мембраной и вирусный геном оказывается в цитоплазме клетки в виде отдельных сегментов - частиц рибонуклеопротеина. Эти частицы должны попасть в ядро, где происходит репликация и транскрипция генома вируса гриппа [22]. Адресная доставка вирусного генома обеспечивается наличием на частицах рибонуклеопротеина соответствующих сигнальных последовательностей [6]. В ядре клетки происходит репликация и транскрипция вирусной РНК и формирование дочерних частиц рибонуклеопротеина, которые мигрируют в цитоплазму, а затем - к месту почкования вируса на плазматической мембране [23]. Синтез гемагглютинина и нейраминидазы происходит на полисомах шероховатого ЭПР, остальные белки синтезируются на свободных полисомах [24-26]. Вирусный белок М1 взаимодействует как с цито-плазматическим концом гемагглютинина, так и с его внутримембранной частью [27], и таким образом играет критическую роль в почковании вируса гриппа [28-29]. Фермент нейраминидаза необходим вирусу для выхода из клетки - в его отсутствие НА одного вириона взаимодействует с сиалированными углеводными цепями соседнего вириона или уже инфицированной клетки, в результате связанный вирус не способен к дальнейшему размножению; NA удаляет сиаловую кислоту и тем самым дает вирусу возможность отсоединиться от соседнего вируса или мембраны клетки-хозяина, то есть делает вирус подвижным и способным к новому жизненному циклу.

Современные методы исследования позволяют проследить весь цикл взаимодействия клетки с отдельной вирусной частицей в реальном времени [30-33], однако эти новые данные мало использованы для построения одной общей теории процесса вирус - клеточного взаимодействия, способной прогнозировать влияние различных штаммов вируса гриппа на культуру клеток или живой организм, а также для возможных путей блокирования данного процесса.