Наши внешние враги: как вирусы проникают в клетку
Для лучшего понимания работы адаптивной иммунной системы я решил запилить отдельный пост о вирусной инфекции.
Вирус - это молекула ДНК или РНК внутри белковой оболочки, именуемой капсидом. Кроме ДНК или РНК рядом могут находится ферменты, необходимые вирусу для размножения. Вокруг капсида может быть еще одна оболочка - липидная (жировая). Эту дополнительную оболочку также называют суперкапсидом. Обычно она содержит белковые включения (гликопротеины), которые помогают вирусу проникнуть внутрь клетки. Вирусы с липидной оболочкой называются оболочечные, а без неё - безоболочечные.
Вирус состоит из нуклеиновой кислоты, завернутой в белковую капсулу. А сверху все это может быть покрыто жировой оболочкой с белками.
К простым вирусам, без оболочки, относятся, например, аденовирусы (вызывают легкую простуду), астровирусы и ротавирусы (кишечные расстройства), вирус гепатита А (болезнь Боткина).
А к более сложным, оболочечным, принадлежат вирусы гриппа, герпеса, коронавирусы, клещевого энцефалита, Эбола и т.д.
Вирусы без оболочки устойчивы во внешней среде. Им не страшны ни температура, ни органические растворители (спирт), ни хлорсодержащие вещества, ни кислота, ни высыхание. Они прекрасно выживают в желудочном соке и в окружающей среде.
В отличие от простых вирусов, оболочечные в силу уязвимости жировой оболочки чувствительны ко всем вышеперечисленным факторам. С одной стороны, вирусы гриппа и короновируса оказались оболочечными, что позволяет применять к ним обычные меры дезинфекции. С другой стороны, наличие оболочки помогает вирусам проникать в клетки.
Важно понимать, что вне клетки вирус не живет. Хотя слово “жизнь” для него можно применять достаточно условно: у вируса нет средств передвижения, размножения, питания или каких-либо других атрибутов, характерных для клеток. Вирус является примером того, как химические вещества обретают смысл и поведение, попадая внутрь живой субстанции. Один вирус, утром попав в клетку, к вечеру может дать начало тысяче других вирусов.
Итак, вирус не может размножаться вне клетки. Ему нужны мощности клетки, чтобы производить свои белки и свою ДНК или РНК. Снаружи клетки вирус мертв. Он не может двигаться или как-либо ещё реагировать на происходящее вокруг. Но как только он попадает внутрь клетки, то оживает. Он перестраивает работу клетки таким образом, чтобы она синтезировала для вируса его же белки и генетический материал.
Однако вирус не может попасть в клетку просто так. В общем-то, ничто не может беспрепятственно проникнуть внутрь клетки. Она покрыта двойным липидным слоем, и чтобы оказаться по ту сторону, нужно доказать клетке, что ты ей нужен. Для подобных взаимодействий на поверхности клеточных мембран имеются рецепторы. При взаимодействии рецептора с подходящим веществом (лигандом), клетка может позволить войти внутри. Конечно, клеточные рецепторы используются организмом в своих благих целях. Но подлый и коварный вирус научился подбирать ключик к нашим рецепторам и использует свои белки-отмычки для попадания внутрь. Такие белки располагаются на поверхности вируса и торчат в разные стороны, словно шипы (spikes).
Обычно каждый тип вируса имеет отмычку только к конкретному рецептору, поэтому определенный вид вируса может поражать только определенные клетки. Но так как одни и те же рецепторы могут быть на разных видах клеток, то вирус может поражать несколько типов клеток.
Например, вирус гриппа поражает клетки как верхних дыхательных путей, так и нижних. Коронавирус использует рецептор АПФ-2 (ACE-2), который кроме клеток легких есть ещё и на клетках сердца и почек.
А вот вирус Эбола, длинный как макаронина, имеет на своей поверхности много разных отмычек, поэтому он может поражать разные клетки: клетки иммунной системы, клетки печени, надпочечников, клетки кровеносных сосудов и другие. При лихорадке Эбола буквально происходит разжижение внутренних органов.
Когда вирус связался с подходящим рецептором, он проникает внутрь клетки. Там он скидывает, словно одежду, белковую капсулу (этот процесс так и называется - раздевание) и начинает свое грязное дело. С помощью своих и (или) хозяйских ферментов вирус превращает клетку в фабрику по производству нужного материала - микробных белков и генов. По мере созревания новорожденные вирусы одеваются в белковую капсулу, а затем выходят из клетки. Причем оболочечные вирусы используют мембрану клетки или её ядра для создания своей липидной оболочки. Время созревания новых вирусов варьируется в зависимости от типа вируса. Например, вирус гриппа созревает за 5-6 часов, а вирусу кори нужно несколько суток.
У клетки, инфицированной вирусом, может быть разное будущее. В одном случае, вирусы до отказа заполняют клетку, пока она не погибнет. В другом случае, вирусы покидают клетку по мере созревания, и она живет дольше. Но, в конечном итоге, клетка устает работать в режиме фабрики и тоже погибает от истощения. В еще одном сценарии вирус может встраивать свою ДНК в ДНК клетки и до поры до времени жить там, дожидаясь лучших времен для размножения. А в случае обнаружения инфицированной клетки иммунной системой, такая клетка будет беспощадно уничтожена вместе с незваными гостями.
Ниже небольшое видео для визуалов :)