Принципы систематики и классификациии вирусов

1. ПРИНЦИПЫ СИСТЕМАТИКИ И КЛАССИФИКАЦИИИ ВИРУСОВ

2. Вопросы:

1. Классификация
Международного комитета по
таксономии вирусов
(Классификация ICTV).
2. Классификация вирусов по
Балтимору.
3. Характеристика основных групп
вирусов.

3.

• В течение 20 века в систематике выдвигались
предложения о создании таксона для
неклеточных форм жизни - Acellularia, однако
такие предложения не были кодифицированы.
• Первые попытки классифицировать вирусы
относятся к концу 40-х годов 20 века.
• С 1950 г. началось формирование групп вирусов,
основанное на физических и химических
свойствах вирусных частиц с учетом их
антигенной структуры.
• Группам давали латинизированные названия,
образованные с помощью слова вирус:
миксовирусы, поксвирусы, герпесвирусы,
реовирусы, паповавирусы, пикорнавирусы.

4.

С 1966 г. вопросами классификации
и номенклатуры вирусов занимается
Международный комитет по
таксономии вирусов - МКТВ (
International Committee on Taxonomy
of Viruses, ICTV).
До 1975 г. он назывался
Международным комитетом по
номенклатуре вирусов МКНВ.

5. 1. Классификация Международного комитета по таксономии вирусов (Классификация ICTV)

Система классификации вирусов
представляет собой серию иерархичных
таксонов:
• Order (-virales)
• Family (-viridae)
• Subfamily (-virinae)
• Genus (-virus)
• Species

6.

В июле 2013 года МКТВ (ICTV)
дал определение вида у вирусов:
«Вид - монофилетическая группа
вирусов, свойства которых
можно отличить от других видов
по нескольким критериям».

7.

Видовые названия вирусов обычно связывают:
с вызываемыми ими заболеваниями
(например, вирус бешенства);
с названием места, где они были впервые
выделены (например, вирусы Коксаки, вирус
Эбола);
с фамилией учёных, впервые их выделившими;
например, вирус Эпстайна-Барр или вирус
саркомы Рауса).
Если семейство включает большое количество видов,
то видовые названия дают в соответствии с
антигенной структурой и разделяют их на типы;
например, аденовирус 32 типа.

8.

Критерии современной классификации
вирусов:
а) характеристика вирионов и их субструктур
по физическим, химическим свойствам и
морфологии;
б) способ репликации;
в) феномены генетических взаимодействий;
г) круг восприимчивых хозяев;
д) патогенность;
е) географическое распространение;
ж) способ передачи;
з) антигенные свойства.

9. 2. Классификация вирусов по Балтимору

• Американский ученый Дэвид
Балтимор (Нобелевский лауреат) в
1971 г. предложил свою схему
классификации вирусов.
• Она построена:
на типе нуклеиновой кислоты (НК)
вируса,
пути экспрессии и репликации (НК).

10.

Эта система включает в себя семь основных
групп:
(I) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и не
имеющие РНК-стадии (например, герпесвирусы,
поксвирусы, паповавирусы, мимивирус).
(II) Вирусы, содержащие двуцепочечную РНК
(например, ротавирусы).
(III) Вирусы, содержащие одноцепочечную
молекулу ДНК (например, парвовирусы).
(IV) Вирусы, содержащие одноцепочечную
молекулу РНК положительной полярности
(например, пикорнавирусы, флавивирусы).

11.

(V) Вирусы, содержащие одноцепочечную
молекулу РНК негативной или двойной полярности
(например, ортомиксовирусы, филовирусы).
(VI) Вирусы, содержащие одноцепочечную
молекулу РНК и имеющие в своем жизненном
цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК,
ретровирусы (например, ВИЧ).
(VII) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и
имеющие в своём жизненном цикле стадию
синтеза ДНК на матрице РНК, ретроидные вирусы
(например, вирус гепатита B).

12. 3. Характеристика основных групп вирусов

(I) Вирусы, содержащие двуцепочечную
ДНК
Герпесвирусы. Семейство Herpesviridae.
Имеют двухнитевую ДНК, икосаэдральный
нуклеокапсид, волокнистую оболочку.
Значительная часть герпесвирусов
способны вызывать острые и латентные
инфекции, а также обладает онкогенным
потенциалом.

13. Herpes labialis

Вызывает первичный
герпетический
гингивостоматит.
Реплицируется в
эпителиальных клетках
слизистых.
A periocular herpes outbreak occurred around the eye of a
7-year-old child with a history of recurrent herpes labialis.
A cold sore on this patient’s lip was caused by the
herpes simplex virus type 1 (HSV-1).

14.

К сем. Herpesviridae также относятся:
Вирус Эпштейна-Барра; вызывает
инфекционный мононуклеоз – острое
инфекционное заболевание,
поражающее лимфоидную ткань всего
организма. Этот вирус постоянно
выделяют из клеток двух видов
опухолей человека – лимфомы
Беркитта и карциномы носоглотки.
Возбудители ветряной оспа и
опоясывающего лишая.

15.

Паповавирусы. Семейство Papovaviridae.
Имеют икосаэдральный капсид, без
оболочки; ДНК циклическая, замкнутая,
двухнитевая.
Средний размер около 45 нм.
Свое наименование паповавирусы группа
получила от названий трех вирусов: вируса
папилломы, вируса полиомы и
вакуолизирующего обезьяньего вируса,
тип 40 (SV40).
Вызывают папилломы и полиомы у
млекопитающих и человека.

16.

Папилломавирусы (род Papillomavirus) вызывают
поражения кожных покровов и слизистых оболочек.
Возбудитель передается при контакте через микротравмы
на коже. Вирус бородавок человека, как и вирусы
папиллом животных, вызывает доброкачественную
пролиферацию эпидермиса.

17.

Аденовирусы. Семейство Adenoviridae.
Впервые выделены Роу в 1953 г. из тканей
миндалин и аденоидов у детей.
Имеют икосаэдральный голый капсид, ДНК
линейная, двухнитевая. Средний размер
вириона 60-90 нм.
Наиболее часто вызывают ОРВИ, протекающие
по типу гриппоподобных поражений;
конъюнктивиты, гастроэнтериты.
Аденовирусные инфекции человека достаточно
широко распространены.
Основные пути передачи – воздушно-капельный
и контактный.

18. Аденовирусы

19.

Поксвирусы. Семейство Poxviridae.
Объединяет крупные и сложные вирусы, разделяемые
на подсемейства: Chordopoxvirus (вирусы оспы
позвоночных) Entomopoxvirus (вирусы оспы
насекомых).
Геном – двухнитевая ДНК. Оболочки нет. Частицы
вирусов натуральной оспы (variola) и коровьей оспы
(vaccinia) имеют вид округленных блоков 250-390 × 200260 нм. Они состоят из внутреннего тельца,
содержащего ДНК, двойного слоя, содержащего белок,
эллиптических белковых телец и наружной мембраны.
Частицу обвивают плотно прилегающие к ней нити.
Эти вирусные частицы очень устойчивы к высыханию и
поэтому чрезвычайно инфекционны.
Все стадии размножения поксвирусов происходят
только в цитоплазме.

20. Натуральная оспа

«Родина» натуральной оспы – Древний Китай и
Древняя Индия. За пределы этих стран вирус
вышел в IV веке нашей эры.
Мумия Рамзеса V со следами оспы (около 1160
года до н. э.), т.е. болезнь была известна в
Египте более 3000 лет назад.
Передается воздушно-капельным путем,
контактно, через микротравмы кожи.
В мае 1980 года ВОЗ объявила о полной
ликвидации заболевания.
Сегодня образцы натуральной оспы хранятся
всего в двух лабораториях 4-го уровня
безопасности в России и США.

21.

(II) Вирусы, содержащие двуцепочечную
РНК
Реовирусы. Семейство Reoviridae.
Семейство объединяет голые вирусы 78-80 нм в
диаметре; капсид икосаэдрический. Геном
фрагментарный, образован двухнитевой РНК,
состоящей из 10-11 отдельных сегментов.
Имеют уникальный цикл развития. В клетках вирусы
взаимодействуют с лизосомами, разрушается их
протеиновый капсид. Вирусная РНК не выполняет
функции матрицы, но в результате ее транскрипции
образуется однонитевая мРНК, которая связывается с
полирибосомами и используется для синтеза белка.
Оставшаяся часть +РНК трансформируется в
двухнитевую вирусную РНК.

22.

Патогенны для позвоночных,
насекомых и растений.
Вызывают респираторные инфекции,
инфекции ЖКТ, клещевую лихорадку
(орбивирусы, передаются через укус
клещей – Колорадская клещевая
лихорадка, Кемеровская лихорадка).

23.

(III) Вирусы, содержащие одноцепочечную
молекулу ДНК
Парвовирусы. Семейство Parvoviridae.
Мелкие вирусы, без оболочки (голые). Икосаэдральный капсид,
ДНК однонитевая. Диаметр около 20 нм.
Существует два основных класса парвовирусов – автономные и
дефектные.
Автономные парвовирусы – это вирусы грызунов; для
транскрипции, репликации и других функций эти вирусы
используют соответствующие ферменты клетки-хозяина.
Дефектные парвовирусы – «аденоассоциированные» –
размножаются лишь в клетках, которые заражены одновременно
аденовирусом вирусами.
Парвовирусы вызывают аномалии развития у эмбрионов и
дефекты растущих тканей у новорожденных. Они вызывают
также нарушения функции кишечника. К парвовирусам относится
возбудитель инфекционной эритемы.

24.

(IV) Вирусы, содержащие одноцепочечную
молекулу РНК положительной полярности
Пикорнавирусы. Семейство Picornaviridae.
Это относительно небольшие
безоболочечные вирусы с икосаэдральной
симметрией. Средний размер 22-30 нм.
Семейство включает вирус полиомиелита,
энтеровирусы, риновирусы (возбудители
ОРВИ или «простудные вирусы»), вирусы
ящура, вызывающие тяжелые эпидемии
скота.

25. Полиовирусы (Poliovirus)

Относятся к энтеровирусам, вызывают
полиомиелит - острую инфекцию с
поражением нейронов продолговатого
мозга и передних рогов спинного мозга.
Входными воротами для полиовирусов
являются слизистые глотки, желудка,
тонкого кишечника.
Путь передачи: фекально-оральный.
После размножения в эпителиальных
клетках вирус проникает в регионарные
лимфатические узлы, затем - в кровь.
Если полиовирус преодолевает
гематоэнцефалитический барьер и
поражает нейроны передних рогов
спинного мозга, продолговатого мозга и
варолиевого моста, развивается
паралитическая форма болезни.
Используется иммунопрофилактика.

26.

К семейству пикорнавирусов также относится
возбудитель вирусного гепатита А, также является
энтеровирусом.
Гепатит А – инфекционное заболевание,
проявляющегося желтухой, которая вызвана вирусным
поражением печени (болезнь Боткина).
Передается фекально-оральным путем, с
загрязненной водой и продуктами.
Источник инфекции - заболевшие люди.
Возбудитель был открыт в 1973 г.
Отличается высокой устойчивостью к факторам
внешней среды и дезинфекционным средствам.
После перенесения вирусного гепатита А развивается
пожизненный иммунитет.
Для профилактики существует вакцина.

27. Возбудитель вирусного гепатита А

28.

(V) Вирусы, содержащие одноцепочечную
молекулу РНК негативной или двойной
полярности
Ортомиксовирусы. Семейство Orthomyxoviridae.
Оболочечные вирусы, средний размер вирионов –
80-120 нм. Тип симметрии – спиральный. Геном
сегментированный, состоящий из ряда отдельных
минус-(оц)цепей РНК.
Род Influenzavirus включает вирусы гриппа А, В и С.
Высококонтагиозные возбудители ОРВИ, часто
вызывают эпидемии. Наибольшую опасность
представляют вирусы гриппа А.

29. Вирус гриппа

30. Структура вируса гриппа А

В центре вирусной частицы располагается
генетический материал, представленный
восемью молекулами РНК, каждая из
которых соединена со структурными
белками NP (nucleoprotein) и
полимеразным комплексом,
ответственным за их копирование.
Вирусы семейства Orthomyxoviridae имеют
липидную оболочку, образованную частью
мембраны хозяйской клетки.
В мембрану включены поверхностные
белки. У вирусов гриппа их два —
гемагглютинин (H), необходимый для того,
чтобы связываться с клеточными
рецепторами и проникать внутрь клетки
хозяина, и нейраминидаза (N), которая
отрезает новообразованную частицу вируса
от клеточных рецепторов и дает ей
возможность переместиться к новой
клетке.
Также мембрана вируса содержит
образованные белком М2 каналы
— они служат для распаковки
частицы в цитоплазме. Под
мембраной вируса находится слой
матрикса, сформированный
структурным белком М1.

31.

Филовирусы. Семейство Filoviridae.
Включает род Filovirus, объединяющий оболочечные
палочковидные ветвящиеся вирусы со спиральным
нуклеокапсидом. Средний размер: диаметр 80 нм и
длина от 790 нм (вирус Марбург) до 970 нм (вирусы
Эбола).
Для человека патогенны вирусы Марбург и Эбола.
Вызывают тяжелые геморрагические лихорадки,
сопровождающиеся тяжелой интоксикацией, сыпью,
подкожными и внутренними кровоизлияниями,
массивными кровотечениями.
Смертность при заболевании вирусом Марбург
достигает 25-30 % от числа заболевших, а при
заболевании вирусом Эбола - до 80-90 %.

32.

(VI) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу
РНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию
синтеза ДНК на матрице РНК
Ретровирусы. Семейство Retroviridae.
Вирусы покрыты оболочкой. Геном образован однонитевой
(+)РНК, образующей комплекс из двух идентичных субъединиц.
Тип симметрии спиральный или икосаэдральный.
В вирионе ретровирусов содержится РНК, однако внутри клетки
они существуют в виде ДНК, интегрированной с геномом клеткихозяина.
Размножаясь путем почкования, подобно многим другим РНКвирусам, поддерживают продуктивную инфекцию, не вызывая
гибели клетки-хозяина.
Характерная особенность семейства – наличие обратной
транскриптазы (РНК-зависимая ДНК-полимераза).

33.

Подсемейство Oncovirinae – содержит группу
онковирусов. Некоторые из них способны
вызывать злокачественные опухоли. Лучше других
изучены вирус саркомы Рауса и вирусы,
вызывающие лейкозы у кур и мышей.

34.

Подсемейство Lentivirinae – «медленные» ретровирусы, вирусы
иммунодефицита человека.
Вирус иммунодефицита человека.
СПИД – завершающая стадия хронической инфекции,
вызываемой вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ).
В настоящее время выделено 2 типа вируса иммунодефицита
человека (ВИЧ):
ВИЧ-1 – это основной возбудитель ВИЧ-инфекции; основные
места распространения – Северная и Южная Америка, Европа и
Азия.
ВИЧ-2 – это менее вирулентный аналог ВИЧ-1, редко вызывает
типичные проявления синдрома приобретенного
иммунодефицита и не так широко распространен. Место
распространения – преимущественно Западная Африка.
Кроме того, был обнаружен вирус иммунодефицита обезьян
(ВИО).

35.

Впервые СПИД был официально зарегистрирован
Центром по контролю заболеваний США 5 июня 1981 г.
Ретроспективный анализ сывороток, хранящихся в
Национальном Центре контроля инфекционных
заболеваний, показал, что первые случаи синдрома
приобретенного иммунодефицита у человека
относятся к 50-м годам нашего столетия, и что
заболевание возникло в Африке, а затем
распространилось на территории Европы и США.
По данным Всемирной организации здравоохранения
на конец 2000 года со времени открытия вируса
иммунодефицита человека от СПИДа умерло почти 22
млн. человек, число инфицированных превысило 36
млн. Сейчас можно говорить о пандемии ВИЧинфекции.

36. Структура ВИЧ

Имеет сферическую форму диаметром
120 - 150 нм.
В составе внешней оболочки, с
помощью которой ВИЧ и связывается с
клетками иммунной системы,
находится несколько белков –
гликопротеинов (gp41трансмембранный и gp120поверхностный). Поверхностные
гликопротеины образуют своеобразные
выросты на мембране вируса,
напоминающие по внешнему виду
«шляпку» гриба, а gp41 – его «ножку».
Геном представлен однонитевой РНК
(двумя молекулами).
Геном вируса окружают матричный и
капсидный белки (p17 и p24), образуя
закрытую конусообразную структуру.
ВИЧ обладают способностью
продуцировать такие ферменты, как
обратная транскриптаза, протеаза и
интеграза.

37.

ВИЧ может поражать Т-лимфоциты-хелперы, микрофаги и
особые поддерживающие клетки мозга (нейроглию).
Мишенью для вируса становятся клетки, на фосфолипидной
мембране которых имеется особый белок – рецептор CD4.
Белок gp 120 в оболочке вируса узнает этот рецептор и
связывается с ним. В результате чего происходит слияние их друг
с другом, а генетический материал ВИЧ проникает в цитоплазму.
Обратная транскриптаза вируса в этот момент запускает
процесс синтеза ДНК на основе одной нити собственной РНК,
т.е. непосредственно активирует обратную транскрипцию. Затем
фермент интеграза запускает процесс соединения хозяйской и
вновь синтезированной вирусной ДНК.
Клетка перестраивается на синтез вирусных РНК вместо
собственных.
Запускается процесс производства вирионов внутри клетки,
который катализируется протеазой.

38.

39.

ВИЧ не стоек во внешней среде. Он
инактивируется при нагревании в течение 30
мин. при температуре 54 ˚С, при кипячении в
течение 1-5 мин, а также при резком
изменении рН среды.
ВИЧ быстро погибает под воздействием
дезинфектантов, относительно устойчив к
ультрафиолетовым лучам и ионизирующей
радиации.
Источником инфекции является больной
человек или бессимптомный вирусоноситель.
Передача заболевания происходит половым
путем, трансплацетарно (вертикально) от
матери к плоду, а также парентерально.

40.

(VII) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и
имеющие в своём жизненном цикле стадию синтеза
ДНК на матрице РНК
Гепаднавирусы. Семейство Hepadnaviridae.
В семейство включены икосаэдральные вирусы с
оболочкой, ДНК – неполная (с разрывом одной цепи)
двухнитевая, кольцевая.
Типовой род Hepadnavirus, включает возбудителя
гепатита В человека.
Орган-мишень инфекции – печень, доминирующий
симптом – желтуха.
Болезнь может протекать в осложненной и
хронической форме. Вызывает осложнения – цирроз
печени. Вирус гепатита В – основная причина одной из
самых распространенных формы рака – первичного
рака печени.

41.

Пути передачи – парентеральный (через
кровь), половой и вертикальный (от матери к
плоду), а также бытовые контакты с больным
или хроническим носителем инфекции. Для
детей гепатит В представляет особенную
опасность, так как будучи перенесенным в
раннем возрасте, он в 50-95 % случаев
переходит в хроническую форму.