Автор: Жданова В.М.
Теги: вирусология медицинская микробиология и паразитология вирусы
ISBN: 5-225-00665-5
Год: 1990
Текст
В. М. ЖДАНОВ
ЭВОЛЮЦИЯ
ВИРУСОВ
АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК СССР
В. М. ЖДАНОВ
эволюция
ВИРУСОВ
МОСКВА МЕДИЦИНА 1990
ББК 52.64
Ж42
УДК 578.522
ИЗДАНИЕ ОДОБРЕНО И РЕКОМЕНДОВАНО К ПЕЧАТИ
РЕДАКЦИОННО-ИЗДАТЕЛЬСКИМ СОВЕТОМ
ПРИ ПРЕЗИДИУМЕ АМН СССР
Жданов В. М.
Ж42 Эволюция вирусов/АМН СССР. — М.: Медицина,
1990, 376 с„ ил,— ISBN 5—225—00665—5
В монографии представлены современные данные о природе и
происхождении вирусов. Показана нх роль в эволюции органиче-
ского мира. Особое внимание уделено вирусам, поражающим чело-
века. Намечены пути ликвидации наиболее опасных вирусных инфек-
ций.
Для вирусологов, эпидемиологов.
4107020000—206
Ж039(01)—90 33—90
ББК 52.64
ISBN 5—225—00665—5
© Издательство «Медицина» 1990
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящая книга является последним трудом академика
АМН СССР В. М. Жданова. Монография посвящена эволю-
ции вирусов, проблеме, к которой В. М. Жданов возвращался
в течение всей своей научной деятельности. Проблема органи-
ческой эволюции была той его любимой областью, тем его
увлечением, которым он отдавал свое свободное время и кото-
рыми занимался со свойственной ему страстностью. Интерес
к эволюции вирусов у В. М. Жданова возник в самом начале
научной деятельности. Широкая эрудиция в области биологи-
ческих проблем, проблем общей и частной вирусологии спо-
собствовала тому, что в конце 50-х годов он был избран по-
жизненным членом Международного комитета по таксономии
вирусов одновременно с такими классиками вирусологии, как
К. Эндрюс, Ф. Феннер, Ф. Холмс, А. Львов, Р. Мэтьюс, X. Пе-
рейра и П. Вилди. При его непосредственном участии прово-
дилась кропотливая работа по классификации вирусов позво-
ночных, растений, насекомых —работа, которая невозможна
без знания эволюции вирусов, а в настоящее время эволюци-
онные связи вирусов становятся одним из основных критериев,
лежащих в основе их классификации. Заниматься проблемой
эволюции вирусов был способен ученый, обладающий специ-
альными знаниями не только в области вирусологии, но и
смежных дисциплин — биологии, молекулярной биологии, хи-
мии, эпидемиологии. В. М. Жданов был таким ученым. По его
образному выражению, следует каждые 7 лет менять научные
направления своей деятельности. Он изменял свои научные
увлечения и приобретал фактически новую специальность,
каждый раз поражая глубиной знаний и остротой мысли. На-
чинал он как эпидемиолог, и эпидемиологи до сих пор считают
его одним из самых блестящих талантливых профессионалов,
повлиявших на формирование этой науки. Затем последовали
такие специальности, как химия, молекулярная биология, ген-
ная инженерия, но все это время он оставался вирусологом и
эволюционистом.
Оставленное В. М. Ждановым творческое наследие в об-
ласти эволюции вирусов огромно; оно включает в себя 4 мо-
нографии, вышедшие в свет в период с 1953 по 1984 г., а так-
же многочисленные статьи и доклады. Последняя книга «Эво-
люция вирусов» занимает в этом наследии особое место. Это
вершена научного творчества В. М. Жданова. Эволюционная
теория традиционно строилась на фактических данных, полу-
ченных при изучении ограниченного круга объектов, и вирусы
выпадали из их числа. Автор, придерживаясь прогрессивной
3
научной концепции, отходит от ограниченного представления
о том, что вирусы представляют собой обособленный мир воз-
будителей болезней человека, животных и растений. Вирусы —
неотъемлемая часть биосферы, их эволюция происходит на
широком биологическом «фронте» и является одним из про-
явлений органической эволюции. В. М. Жданов проводит
мысль о том, что рассмотрение вирусов углубляет эволюцион-
ные представления и расширяет научную картину мира. В силу
этого монография представляет огромный интерес не только
для вирусологов, но и биологов широкого профиля.
В книге В. М. Жданова собран огромный фактический ма-
териал об эволюции вирусов человека, позвоночных животных,
членистоногих, растений и бактерий. Это энциклопедия эво-
люции царства Vira. Подобная всеобъемлющая сводка в ми-
ровой литературе отсутствует. Книги В. М. Жданова, посвя-
щенные эволюции, оказали огромное влияние на становление
и формирование научного мировоззрения нескольких поколе-
ний исследователей. .Настоящая монография продолжает эту
линию. Уникальный фактический материал и общебиологиче-
ский взгляд на природу рассматриваемых явлений дают хоро-
ший старт для дальнейшего взлета мысли.
Основа книги была заложена несколько лет назад, но ав-
тор не торопился с ее изданием и продолжал работать над ней,
продумывал свои концепции, подбирал литературу, искал но-
вые примеры. Эволюция жизни была для него волнующей те-
мой, предметом его мыслей, дискуссий с друзьями и научными
оппонентами. Рукопись постоянно лежала на его письменного
столе, и он работал над ней до последнего дня, переделывая
и дополняя ее главы. Много сил и здоровья он отдал проблеме
СПИД в СССР, одним из первых оценив всю степень надви-
гающейся опасности. Происхождение вируса иммунодефицита
человека и его эволюция составили предмет одной из глав
книги. Возможно, он бь) многое изменил и дополнил, посколь-
ку эта область науки быстро обогащается новыми фактами,
а вирусология развивается стремительными темпами. Оста-
лись большое количество незавершенных авторских текстов и
иллюстрации, которые не вошли в книгу. Мы приносим изви-
нения перед читателями за отсутствие некоторых разъяснений
в тексте и подрисуночных подписях и ряда ссылок на литера-
турные источники. В особенности это касается иллюстраций.
Большая часть рисунков была заимствована из зарубежных
журналов «Proceedings of National Academy of Science USA»,
«Cell», «J. Virology», «Nature». В эти иллюстрации в большин-
стве случаев В. М. Жданов вносил изменения и дополнения.
Мы надеемся, что эта книга будет способствовать дальней-
шему развитию научных взглядов на процесс органической
эволюции и эволюции вирусов.
ОБЩАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 1. ПРИРОДА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
ВИРУСОВ
Современные представления о вирусах складывались по-
степенно. После открытия вирусов Д. И. Ивановским (1892)
их считали просто очень мелкими микроорганизмами, не спо-
собными расти на искусственных питательных средах. Вскоре
после открытия вируса табачной мозаики была доказана ви-
русная природа ящура [Fler F., Frosch Р., 1898], а еще через
несколько лет были открыты бактериофаги [d’Herrelle F.,
1917]. Таким образом были открыты три основные группы ви-
русов, поражающие растения, животных и бактерии.
Однако в течение длительного времени эти самостоятель-
ные разделы вирусологии развивались изолированно, а наибо-
лее сложные вирусы — бактериофаги — долгое время счита-
лись не живой материей, а чем-то вроде ферментов. Тем не
менее уже к концу 20-х — началу 30-х годов стало ясно, что
вирусы являются живой материей, и примерно тогда же за
ними закрепились наименования фильтрующихся вирусов, или
ультравирусов. Это нашло отражение в одной из первых мо-
нографий о них [Hauduray, 1936]. Позже приставки отпали
и укоренилось ныне применяемое обозначение — вирусы, под
которым объединили вирусы растений, животных и бактерио-
фаги— бактериальные вирусы.
В конце 30-х—; начале 40-х годов изучение вирусов продви-
нулось настолько, что сомнения в живой их природе отпали
и было сформулировано положение о вирусах как организмах
[Burnet F., 1945]. Основанием для признания вирусов орга-
низмами явились получ^енные при их изучении факты, свиде-
тельствовавшие, что вирусы, как и другие организмы (живот-
ные, растения, простейшие, грибы, бактерии), способны раз-
множаться, обладают наследственностью и изменчивостью,
приспособляемостью к меняющимся условиям среды их оби-
тания и, наконец, подверженностью биологической эволюции,
обеспечиваемой естественным или искусственным отбором.
Концепция о вирусах как организмах достигла своего рас-
цвета к началу 60-х годов, когда было введено понятие «вири-
он» как вирусного индивидуума [Lwoff A. et al., 1962]. Однако
5
в эти же годы, ознаменовавшиеся первыми успехами молеку-
лярной биологии вирусов, начался й закат концепции о виру-
сах как организмах, и эти противоречивые процессы (триумф
и закат) нашли свое отражение на 1-м Международном симпо-
зиуме [Cold Spring Harbor, 1962]. Уже тогда одновременно с
введением понятия «вирион» были показаны, с одной стороны,
отличия их строения от строения клеток и даже был введен
термин «архитектура» вирионов [Caspar, Klug А., 1962]. С дру-
гой стороны, были обобщены факты, указывавшие на совер-
шенно отличный от клеток тип размножения, который некото-
рое время называли дизъюнктивной репродукцией, подчерки-
вая разобщенность — временную и территориальную — синте-
за генетического материала (РНК, ДНК) и белков вирусов.
В докладе на упоминавшемся симпозиуме [Lwoff A. et al.,
1962] был также сформулирован основной критерий отличия
вирусов от других организмов: генетический материал вирусов
является одним из двух типов нуклеиновых кислот (РНК или
ДНК), в то время как организмы имеют оба типа нуклеиновых
кислот.
Этот критерий в дальнейшем оказался неабсолютным, так
как, во-первых, ДНК-содержащие вирусы в ходе репродукции
синтезируют информационные (или матричные) РНК, во-вто-
рых, РНК-содержащие ретровирусы в ходе репродукции син-
тезируют ДНК, а кроме того, крупные РНК-содержащие ви-
русы (оспы, герпеса) могут содержать небольшие количества
РНК также и в вирионах, а небольшие количества ДНК (все
же, вероятно, клеточной) обнаружены в вирионах вирусов
гриппа. Основным и абсолютным критерием, отличающим ви-
русы от всех других форм жизни, является отсутствие у них
собственных систем синтеза белка (рибосомных систем).
Накопившиеся к настоящему времени данные позволяют
также прийти к выводу, что вирусы не являются организмами,
пусть даже мельчайшими, так как любые, даже минимальные
организмы типа микоплазм, риккетсий или хламидий имеют
собственные белоксинтезирующие системы.
Способ размножения вирусов также отличается от деления,
почкования, спорообразования или полового процесса, кото-
рые имеют место у одноклеточных организмов, у клеток мно-
гоклеточных организмов и у последних в целом. Репродукция,
или репликация, как обычно обозначают размножение виру-
сов, происходит дизъюнктивно (последний термин ныне чаще
подразумевается, чем употребляется). Формирование вирионов
происходит либо путем самосборки (упаковка вирусной нук-
леиновой кислоты в белковый капсид и образование таким
путем нуклеокапсида), либо с участием клетки (некоторые
липидсодержащие фаги микоплазм), либо обоими способами
(оболочечные вирусы). Конечно, противопоставление митоти-
6
ческого деления клетки и репликации неабсолютно, так как
способы репликации генетического материала клетки и ДНК-
содержащих вирусов принципиально не отличаются, а если
учесть, что и синтез генетического материала у РНК-содержа-
щих вирусов также осуществляется по матричному типу, то
относительным является противопоставление митоза и репли-
кации всех вирусов. И тем не менее различия в способах раз-
множения клеток и вирусов настолько существенны, что име-
ет смысл делить весь живой мир на вирусы и невирусы.
К вирусам не применимы и многие другие понятия, являю-
щиеся «атрибутами» организмов, и прежде всего такие фун-
даментальные понятия, как «особь», «популяция», «вид».
Принято трактовать понятие «вирион» как вирусный инди-
видуум, хотя вирион является лишь определенной стадией жиз-
ни вируса, и как раз той стадией, на которой вирус не прояв-
ляет жизнедеятельности. Поэтому было даже предложено име-
новать эту стадию существования вируса вироспорой. Между
тем существует несколько групп вирусов, у которых геном не
только фрагментарен (это имеет место и у клеток эукарио-
тов, геном которых дискретен и существует в виде суммы хро-
мосом), но и разные его фрагменты разобщены и находятся
в различных частицах. Вирус проявляет инфекционные свой-
ства лишь при попадании полного набора разноименных час-
тиц, число которых у вирусов растений 2—4, а у некоторых
вирусов насекомых до 28. Что же представляет собой вирус-
ный индивидуум в этих случаях, когда даже понятие «вирион»
не может быть применено?
Переходя к анализу активной жизнедеятельности вируса,
которая целиком сводится к его репродукции, мы обнаружива-
ем, что место проникшего в клетку вириона занимают либо
голая нуклеиновая кислота его (например, у вируса полиомие-
лита), либо нуклеопротеидный комплекс (например, у вируса
гриппа), либо более сложные субвирионные структуры (напри-
мер, у реовируса). Затем происходит синтез дочерних молекул
вирусного генома. У многих ДНК-содержащих вирусов этот
процесс не только сходен с синтезом клеточной ДНК хромо-
сом, но и обеспечивается в значительной степени, а иногда
почти полностью клеточными ферментами. Причем это имеет
место не только при образовании простых и мелких вирусов
(паповавирусы, парвовирусы), но и при синтезе сложных виру-
сов с большим геномом (герпесвирусы, иридовирусы), у кото-
рых некоторая доля синтезов ДНК катализируется собствен-
ными ферментами. Образующиеся- при этом репликативные
интермедиаты вряд ли могут быть охарактеризованы как ви-
русные индивидуумы: это матрицы, на которых синтезируются
многочисленные копии дочерних геномов вируса. У вирусов с
геномом в виде однонитевой РНК они либо информационно
7
бессмысленны, т. е. не кодируют соответствующие вирусспе-
цифические белки (вирусы с позитивной полярностью генома),
либо, напротив, содержат гены для вирусных белков, так как
вирионная РНК не обладает кодирующими свойствами (виру-
сы с негативной полярностью генома).
Наряду с продуктивным циклом некоторые ДНК-содержа-
щие вирусы (умеренные фаги, паповавирусы, вирус гепати-
та В и др.) могут вступать в интегративное взаимодействие
с клеточным геномом, ковалентно встраиваясь с него и пре-
вращаясь в группу клеточных генов, которые передаются клет-
кам-потомкам (у эукариотов) по менделевским законам.
В этом состоянии интегрированный вирусный геном, обозна-
чаемый как провирус, фактически является группой клеточных
генов. Если в провирусе произойдет мутация, делающая невоз-
можным «вырезание» вирусного генома из клеточного, такой
дефектный провирус может навсегда стать составной частью
генома. Многие данные позволяют заключить (об этом будет
сказано ниже), что геномы про- и эукариотов имеют в своем
составе интегрированные гены или геномы в прошлом само-
стоятельных вирусов.
Существует большая группа РНК-содержащих ретровиру-
сов, у которых на матрице их генома синтезируется компле-
ментарная ДНК, которая в виде двунитевой ДНК интегриру-
ется (ковалентно встраивается) в клеточный геном и в этом
виде является матрицей для синтеза дочерних молекул вири-
онной РНК и мРНК для синтеза вирусных белков. В обоих
случаях (интеграбельные ДНК-содержащие вирусы, ретро-
вирусы) образующийся такими путями провирус становится
группой клеточных генов. л
Эти факты и примеры наглядно иллюстрируют положение
о неприменимости понятия индивидуума к вирусам.
Столь' же неприменяемым к вирусам является и понятие
популяции, так как внутриклеточная стадия-репродукции, а тем
более интеграционные процессы нацело лишают смысла трак-
товку репродуцирующегося вируса как популяции. К этому
следует добавить данные о дефектных интерферирующих ча-
стицах, «сопровождающих» почти каждую вирусную инфек-
цию. Эти частицы представляют собой вирионы с неполным
геномом, поэтому они не способны к репродукции. Тем не ме-
нее они играют важную биологическую роль, обеспечивая пер-
систенцию вирусов в инфицированных организмах или в куль-
турах тканей. Таким образом, вирусная «популяция» чаще
всего представляет собой суммы полноценных вирионов и де-
фектных образований, т. е. фактически мертвого материала.
Такого рода «популяции», состоящие из живых и мертвых осо-
бей, невозможно даже представить в мире организмов. В не-
которых случаях сумма дефектных частиц с дефектами в раз-
8
ных участках генома может обеспечить развитие вирусной
инфекции (феномен множественной реактивации).
Естественно, в случае, если нет особей, нет популяций,
трудно ввести понятие вида. Этот вывод будет подкреплен да-
лее соображениями о происхождении и эволюции вирусов.
И тем не менее эти понятия нашли применение в вирусологии.
Мы говорим о разных реально существующих популяциях ви-
русов на уровне как инфицированных организмов, так и по-
пуляций хозяев вирусов, а современная международно при-
знанная классификация вирусов основана на выделении ви-
дов, родов и даже семейств и применении биноминальной но-
менклатуры, которая принята для всех остальных представи-
телей органического мира. И это не чистые забавы, а теоре-
тически обоснованные и практически полезные методические
подходы. К объяснению этих парадоксов мы еще вернемся.
Если вирусы не организмы, то чем же тогда они являются?
Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо очертить
круг биологических структур, которые можно обозначить как
вирусы. Это легко, если речь идет об обычных, общепризнан-
ных вирусах, например о вирусах оспы или фаге MS2, не-
смотря на то что первый из них имеет геном — ДНК с моле-
кулярной массой до 240Х106, а второй—РНК с молекулярной
массой около 1,2Х106. Различия между этими вирусами, веро-
ятно, не менее значимы, чем, скажем, между кишечной палоч-
кой и слоном или хотя бы любой клеткой этого животного.
Однако мир вирусов еще более богат, если не ограничивать
их общепризнанными инфекционными вирусами.
К числу вирусов, несомненно, следует отнести и дефектные
вирусы. Дефектными являются многие онкогенные ретровиру-
сы, так как приобретение ими генов, кодирующих онкогены,
часто сопровождается делениями остальных генов. В присут-
ствии полноценных вирусов-помощников, обычно близких к
дефектным биологически, дефектный вирус может либо репли-
цироваться (если он не имеет дефект гена полимеразы), либо
использовать белки вируса-помощника (если он имеет дефек-
ты генов внутренних или оболочечных белков). Возможно ис-
пользование А белков биологически отдаленных вирусов: если
дефектный по оболочечным белкам ретровирус размножать в
присутствии вируса везикулярного стоматита, то-вирионы бу-
дут иметь внешнюю оболочку последнего. Впрочем, для этого
даже не надо, чтобы один из вирусов-был дефектным: при сме-
шанной инфекции многими вирусами образуются вирионы, ге-
ном которых заключен в оболочки другого вируса.
В приведенных случаях показана возможность репродук-
ции дефектного вируса, полученного из вируса полноценного.
Но существует несколько групп вирусов, которые всегда де-
фектны по репликации и являются сателлитами полноценных,
9
неродственных им вирусов. Так, аденосателлиты, имеющие
собственный геном и собственные белки, реплицируются в при-
сутствии вирусов-помощников, которыми могут быть не толь-
ко аденовирусы, но и герпесвирусы. Все три группы (дефект-
ные вирусы и две группы вирусов-помощников) являются
ДНК-содержащими. Вирус некроза табака имеет вирус-сател-
лит, геном которого кодирует собственные белки; оба явля-
ются РНК-содержащими вирусами. Сателлитом ДНК-содер-
жащего вируса гепатита является РНК-содержащий дельта-
вирус. В присутствии любого гепаднавируса он реплицирует-
ся и образует нуклеокапсиды из собственного белка, которые
покрываются внешней оболочкой соответствующего гепадна-
вируса. Во всех этих примерах неспособность реплицировать-
ся является свойством геномов дефектных вирусов и эта функ-
ция обеспечивается вирусами-помощниками. Это своеобразный
паразитизм вирусов на вирусах. Здесь же отметим, что де-
фектные по репликации сателлиты являются наиболее мелки-
ми вирусами. Так, геном дельта-вируса имеет молекулярную
массу около 0,5х Ю6 и на одном единственном его гене закоди-
рован единственный капсидный белок.
С сателлитами «сближаются» плазмиды, или, как раньше
их называли, эписомы, экстрахромооомные факторы наслед-
ственности. Это относительно небольшие, обычно с молеку-
лярной массой менее ЮХ’Ю6, циркулярные, реже линейные,
молекулы ДНК, которые часто обнаруживаются в бактериаль-
ных клетках. Они выполняют разные функции соответственно
имеющимся на них генам: токсины, убивающие насекомых;
гены, обусловливающие опухолевые разрастания у растений;
ферменты, разрушающие или модифицирующие антибиотики;
фактор фертильности—фактически индуцирующий половой
процесс у бактерий — обмен генами между хромосомами двух
бактерий. У дрожжей обнаружены киллеры (двунитевая РНК),
на которых «закодированы» токсины, убивающие дрожжевые
клетки, не носящие в себе киллеров. От вирусов, в том числе
дефектных, и сателлитов плазмиды имеют два главных отли-
чия: их гены не кодируют синтез белков, в которые упакованы
нуклеиновые кислоты, и репликация их обеспечивается клет-
кой. Плазмиды обычно находятся в свободном виде в цито-
плазме, но могут быть интегрированы в геном клетки-носите-
ля, последняя может и освобождаться от них. Между плазми-
дами и обычными вирусами нет резких границ. Так, некоторые
плазмиды явно являются производными фагов, утратив боль-
шую часть их генов и сохранив лишь некоторые из них. Ряд
вирусов, например вирус папилломы коров, может длительно
персистировать в виде плазмид — голых молекул ДНК. В виде
плазмид с полным или частично делегированным геномом мо-
гут персистировать вирусы герпеса. С развитием генной ин-
10
женерии стали возможными искусственное получение плазмид
из вирусной ДНК, встройка в плазмиды чужеродных генов и
даже искусственное конструирование плазмид из фрагментов
клеточной ДНК.
К вирусам примыкают вироиды — возбудители инфекцион-
ных болезней растений. Они не имеют существенных отличий
от обычных вирусных болезней, но вызываются своеобразными
структурами — небольшими (молекулярная масса 120 000—
160 000) циркулярными суперспирализированными молекула-
ми РНК. Во всем остальном это типичные вирусные болезни
с определенными проявлениями, инфекционностью при меха-
нической передаче, размножением вироидов в зараженных
клетках.
Наконец, с вирусными инфекциями имеют сходство болез-
ни животных (овцы, козы) и человека (болезнь куру, болезнь
Крейтцфельда — Якоба), выражающиеся в развитии спонги-
формных энцефалопатий. Предполагают, что эти болезни яв-
ляются результатами выхода из-под контроля генов, кодирую-
щих белки, которые являются и их продуктами, и их дереп-
рессорами, и причиной характерных поражений нервных
клеток.
Что же объединяет классические вирусы, дефектные, виру-
сы и сателлиты, плазмиды и вироиды, прионы (так обозна-
чают возбудителей спонгиформных энцефалопатий)? Их объ-
единяет то, что все они являются автономными генетическими
структурами, способными функционировать только в клетках,
с разной степенью зависимости от клеточных систем синтеза
нуклеиновых кислот и полной зависимостью от клеточных бе-
локсинтезирующих и энергетических систем, подвергающихся
самостоятельной эволюции. Если рассматривать вирусы в пла-
не паразитологии, то их паразитирование следует признать не
только внутриклеточным (как это имеет место у риккетсий и
хламидий), а паразитизмом генетическим, так как взаимодей-
ствие вируса с клеткой является прежде всего взаимодействи-
ем двух геномов — вирусного и клеточного. Однако такое тол-
кование роли вирусов слишком узко и, как мы постараемся
показать далее, не отражает их роли в эволюции органическо-
го мира. Но прежде чем обсуждать этот вопрос, целесообраз-
но рассмотреть существующие взгляды на возможное проис-
хождение вирусов. По этому вопросу были выдвинуты три ос-
новные гипотезы.
Согласно первой из (них, вирусы являются потомками бак-
терий или других одноклеточных организмов, претерпевших
дегенеративную эволюцию. Согласно второй, вирусы являются
потомками древних, доклеточных, форм жизни, перешедших к
паразитическому способу существования. Согласно третьей,
вирусы являются дериватами клеточных генетических струк-
11
тур, ставших относительно автономными, но сохранившими за-
висимость от клеток.
Возможность дегенеративной эволюции была неоднократ-
но установлена и доказана, и, пожалуй, наиболее ярким при-
мером ее может служить происхождение некоторых клеточных
органелл эукариотов от симбиотических бактерий. В настоя-
щее время на основании изучения гомологии нуклеиновых кис-
лот можно считать установленным, что хлоропласты растений
и простейших происходят от предков нынешних сине-зеленых
бактерий, а митохондрии эукариотических клеток—от пред-
ков нынешних пурпурных бактерий. Обсуждается также воз-
можность происхождения центриолей от прокариотических
симбионтов. Поэтому такая возможность не исключена й для
происхождения вирусов, особенно таких крупных, сложных и
автономных, какими являются вирусы оспы.
Все же мир вирусов слишком разнообразен, чтобы при-
знать возможность столь глубокой дегенеративной эволюции
для большинства его представителей, от вирусов оспы, герпе-
са и иридовирусов до аденосателлитов, от реовирусов до са-
теллитов вируса некроза табака или РНК-содержащего дель-
та-вируса— сателлита вируса гепатита В, не говоря уж о та-
ких автономных генетических структурах, как плазмиды или
вироиды. Разнообразие генетического материала у вирусов
является одним из аргументов в пользу происхождения виру-
сов от доклеточных форм. Действительно, генетический мате-
риал вирусов «исчерпывает» все его возможные формы: одно-
ц двунитевые РНК и ДНК, их линейные, циркулярные и фраг-
ментарные виды. Природа как бы испробовала на вирусах все
возможные варианты генетического материала, прежде чем
окончательно остановила свой выбор на канонических его
формах — двунитевой ДНК как хранителе генетической ин-
формации и однонитевой РНК как ее передатчике. И все же
разнообразие генетического материала у вирусов скорее сви-
детельствует б полифилетическом происхождении вирусов, не-
жели о сохранении предковых доклеточных форм, геном кото-
рых эволюционировал по маловероятному пути от РНК к
ДНК, от однонитевых форм к двунитевым и т. п.
Третья гипотеза 20—30 лет казалась маловероятной и даже
получила ироническое название гипотезы взбесившихся ге-
нов. Однако накопленные факты дают все новые и новые аргу-
менты в пользу этой гипотезы. Ряд этих фактов будет обсуж-
ден в специальной части книги. Здесь же отметим, что именно
эта гипотеза легко объясняет не только вполне очевидное
полифилетическое происхождение вирусов, но и общность столь
разнообразных структур, какими являются полноценные и де-
фектные вирусы, сателлиты и плазмиды и даже прионы. Из
этой концепции также вытекает, что образование вирусов не
12
явилось единовременным событием, а происходило много-
кратно и продолжает происходить в настоящее время. Уже в
далекие времена, когда начали формироваться клеточные фор-
мы, наряду и вместе с ними сохранились и развивались не-
клеточные формы, представленные вирусами—'автономными,
но клеточно-зависимыми генетическими структурами. Ныне
существующие вирусы являются продуктами эволюции как
древнейших их предков, так и недавно возникших автономных
генетических структур. Вероятно, хвостатые фаги служат при-
мером первых, в то время как 7?-плазмиды — примером вторых.
Основным положением эволюционной теории Ч. Дарвина
является признание борьбы за существование и естественного
отбора как движущих сил эволюционного процесса. Открытия
Г. Менделя и последующее развитие генетики дополнили ос-
новные положения эволюционной теории учением о наслед-
ственной изменчивости, имеющей случайный, стохастический,
характер, в частности о мутациях и рекомбинациях, которые
являются «материалом» для естественного отбора. Последую-
щее развитие молекулярной генетики материализировало по-
нятие гена и химических основ мутаций и рекомбинаций,
включая точечные мутации, вставки, делеции, перестройку и
т. п. Однако справедливо отмечалось, что молекулярная ге-
нетика хорошо объясняла лишь процессы микроэволюции
преимущественно в пределах мира и плохо объясняла про-
цессы макроэволюции — образование крупных таксономичес-
ких групп, являющихся основой прогрессивной эволюции,
Для объяснения молекулярных основ этих процессов, а так-
же реальных темпов эволюции была предложена теория дуп-
ликации генов и геномов [Ohno С., 1970]. Эта концепция со-
ответствует наблюдаемым- фактам и хорошо объясняет эво-
люцию органического мира на Земле, в частности, появление
позвоночных (хордовых) и их дальнейшую эволюцию от- при-
митивных бесчерепных до человека. Поэтому эта концепция
быстро получила признание среди биологов, изучающих моле-
кулярные основы эволюции.
Наряду с этим накопилось значительное число фактов, сви-
детельствующих о существовании в природе в широких мас-
штабах' обмена готовыми блоками генетической информации,
в том числе у представителей разных, эволюционно далеких
вирусов. В результате такого обмена могут быстро и скачко-
образно изменяться наследственные свойства путем встраива-
ния чужеродных генов (заимствование генной функции). Но-
вые генетические качества могут возникнуть также благода-
ря неожиданному сочетанию собственных и интегрированных
генов (возникновение новой функции). Наконец, простое уве-.
личение генома за счет неработающих генов открывает воз-
можность эволюции последних (образование новых генов).
13
Особая роль в обеспечении этих процессов принадлежит виру-
сам— автономным генетическим структурам, включающим как
конвенционные вирусы, так и плазмиды. Эта мысль была вы-
сказана в общих чертах [Anderson N., 1970], а затем развита
более подробно [Жданов В. М., Тихоненко Т. И., 1974].
Основной идеей этой концепции является не только призна-
ние вирусов внутриклеточными (генетическими) паразитами,
но и квалификация их как важных факторов эволюции орга-
нического мира, причем не только на ранних (умеренные
фаги, плазмиды), но и на поздних (ретровирусы) стадиях эво-
люции. Участие в ней вирусов позволяет объяснить некоторые
факты обнаружения одинаковых генов у эволюционно дале-
ких друг от друга таксономических групп. Образно выражаясь,
вирусы являются распространителями передового опыта в био-
сфере.
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ
Цель этой главы — служебная: мы постараемся напомнить
читателю основные факты и заключения, относящиеся к воз-
никновению и эволюции органической жизни на Земле, оста-
новившись, в частности, на эволюции групп животных и рас-
тений, которые стали хозяевами изученных вирусов.
В соответствии с современными представлениями возраст
Земли определяется примерно в 4,7 (4,66) млрд лет, из кото-
рых около 1 млрд лет занимал догеологический, а 3,50—
3,57 млрд лет'—геологический период. В свою очередь этот
период делят на докембрий (3 млрд лет) и фенарозой (0,57—
0,585 млрд лет). Дальнейшее подразделение геологической ис-
тории Земли приведено в табл. 1.
' Палеоген и неоген объединяют в третичный период и в этом
случае антропогену соответствует четвертичный период. Но
палеоген подразделяют на эпохи (палеоцен, эоцен и олиго-
цен), неоген подразделяют на миоцен и плиоцен, в этом слу-
чае антропогену соответствует плейстоцен (1—2 млн лет).
Если считать временем возникновенйя Земли 4—5 млрд лет
назад, то в начальном периоде, длившемся 0,5 млрд лет, по-
верхность Земли напоминала лунный рельеф. Затем Земля
перешла в первично-океаническую стадию и образовалась пер-
вичная атмосфера. Тогда же, около 4 млрд лет назад, появи-
лась кора континентального типа. К середине и особенно к
концу архейской эры (3—2,5 млрд лет назад) прото континен-
ты объединились в крупные плиты, а в начале мезозоя
(1,4 млрд лет назад) образовался единый материк Пангея,
состоявший из северной (Лавразия) и южной (Гендвана) ча-
14
Таблица 1. Геологическая хронология Земли
Эра Период Эпоха Возраст, млн лет с начала Продолжи- тельность, млн лет
Архей Протерозой 3570—3500 1570—1500 2000 1000
Палеозой Кембрий Ордовик Силур 585—570 520—505 490—425 50—80 30—80 50—70
Девон Карбон Пермь 425—375 330—325 270—280 50—20 60—85 15—40
Мезозой Триас Юра Мел 230—225 175—165 135—110 55—60 30—45 40—60
Кайнозой Третичный: палеоген Палеоцен 75—70 75—70 75—70 68—73 40—55 10—15
неоген Четвертичный Эоцен Олигоцен Мноцен Плиоцен Плейстоцен Плейстоцен Современная 65—60 45—40 35—25 35—25 25—20 1,025—2 1—2 0,025 20—25 10—15 24—33 15—20 19—23 1—2 1—2 0,025
стей. Затем, однако, произошли распад Гендваны и Лавразии
(0,3 млрд лет назад) и формирование ныне существующих ма-
териков и океанов. Процесс этот был длительным, и до эоце-
нового периода Австралия и Антарктида представляли еще
единый материк. С конца эоцена (50 млн лет назад) конфигу-
рация континентов и океанов приобретает современный вид.
В истории Земли было несколько интенсивных периодов
горообразования, отразившихся на эволюции биосферы. Пер-
вое великое горообразование произошло между археем и про-
терозоем, второе — на стыке протерозоя и кембрия. Оба они
сопровождались значительным уничтожением ископаемых.
В последующем были менее интенсивные горообразования,
которые не сопровождались большим уничтожением ископае-
мых: герцинское — в конце перми и начале триаса, альпий-
ское— в конце мезозоя, в неогене — в Северной Америке.
Первичные океаны составляли не более Vio объема нынеш-
них, остальная их масса образовалась позже за счет дегаза-
ции .внутренних частей Земли. Объем их значительно увели-
чился в докембрии и достиг современных размеров в кембрии.
Соответственно менялись рельеф и климат Земли.
Архей характеризуется значительной вулканической дея-
тельностью, эрозией на больших площадях и слабым процес-
15
сом образования осадков. На грани архея и протерозоя про-
изошел великий период горообразования. В это время очерта-
ния материков мало напоминали нынешние. В западном по-
лушарии Канада и Гренландия образовали большой материк;
Бразилия и Патагония были отдельными островами. Африка
была связана с Аравией и Индией; большая часть Европы
была покрыта морем. Восточная Европа образовывала мате-
рик Русской платформы, отделенный от островов Азии Ураль-
ским проливом и морем Течас. В протерозое, особенно в его
конце, отмечаются выраженная вулканическая деятельность,
многократные оледенения, а также интенсивный процесс об-
разования осадочных пород.
В кембрии, после интенсивного горообразования, наряду с
высокими горами на материках преобладал низменный рельеф,'
а климат был умеренным. Произошло перераспределение воды
и суши. Канадско-Гренландский материк сначала превращает-
ся в архипелаг, а затем глубоко погружается. В южном полу-
шарии Южная Америка существует как единый материк, вклю-
чая Мексику, Флориду и Карибскую сушу. Африка соединена
с Индией, Тибетом и Сунгаро-Гобией, образуя единый мате-
рик. В Европе остается большой островной массив Финко-
Сарматии. Северо-восток Азии и северо-запад Америки обра-
зуют материк Берингию. Сибирское море меняет свои очерта-
ния, выходя в Атлантику и Пацифику, а в конце кембрия пре-
вращаясь в Центрально-Азиатский пролив.
В ордовике происходило значительное погружение суши и
климат стал теплым даже в Антарктике. В силуре в связи с
поднятием суши образовались обширные внутриконтинен-
тальные моря, а климат стал более засушливым. В конце си-
лура начинается каледонский горообразовательный процесс,
приведший к возникновению ныне существующих Скандинав-
ских гор, гор Казахстана, Саяно-Байкальских гор, гор Шот-
ландии.
В девоне продолжается поднятие суши, внутриконтинен-
тальные моря обмелевают и уменьшаются, климат становится
аридным, а затем наступает оледенение. Появляются пустыни
и полупустыни. В карбоне снова .преобладают низменные ма-
терики, климат влажный и теплый, образуются обширные бо-
лота. В конце карбона вновь происходят поднятие суши и ис-
сушение. В перми в связи с горообразованием материки при-
подняты, усиливается аридность, а в южном полушарии про-
исходит оледенение.
В триасе продолжается развитие аридного климата, мно-
гие моря становятся мелководными, расширяются пустынные
ландшафты. Эти же процессы продолжаются в юре, однако
площадь тепловодных морей становится больше. В меловом
периоде образуются многие горные системы в Европе, Азии
16
и обеих Америках (Альпы, Гималаи, Скалистые горы, Анды).
Климат становится более континентальным и прохладным.
Сокращается площадь морей. В течение всего мезозоя обра-
зуются обильные отложения осадочных горных пород на всех
континентах.
В кайнозое климат теплеет и остается таким в течение
всего палеогена. В неогене холодает, а в течение плейстоцена
были 4 периода оледенения, сменявшихся периодами потепле-
ния. Последний ледниковый период окончился 25 000 лет на-
зад. Образовались, а затем исчезли сухопутные мосты между
Европой и Англией, Азией и Северной Америкой, Индокитаем
и Западным архипелагом. Материки приняли современное
очертание.
Таковы были геологические и климатические условия, в ко-
торых происходили образование и эволюция органического
мира на Земле.
Современные представления о происхождении жизни на
Земле в значительной степени сложились под влиянием кон-
цепции А. И. Опарина (1957, 1966, 1968, 1980) и J. Haldane
(1965). Отсылая читателя к этим работам, а также к трудам
F. Crick (1968), М. Eigen (1971), М. Retten (1971) и других
авторов, мы лищь напомним, что в соответствии с этими пред-
ставлениями биологической эволюции предшествовала хими-
ческая эволюция, длившаяся более^ 1 млрд лет и приведшая
к образованию первичных форм жизни на Земле.
В происхождении и эволюции жизни выделяют три глав-
ные ста^йи: преджйзнь, раннюю жизнь в условиях бескисло-
родной атмосферы и позднюю жизнь, связанную с кислородной
атмосферой.
Первичная атмосфера Земли была водородной, она исчез-
ла в догеологическом периоде. В результате вулканической
деятельности и процессов дегазации недр Земли к началу ар-
хейской эры образовалась вторичная атмосфера. Эта атмосфе-
ра была преимущественно восстановительной и содержала во-
дород, азот, метан, аммиак, окись углерода и воду, а также
цианид водорода. Более современная точка зрения заключа-
ется в том, что состав первичной атмосферы был не восстано-
вительный, а нитрильный (3,5 Gyr). Он включал СО2, Н2О, N2
и СО и меньше NH3, Н2, СН4 и Н2. При отсутствии кислород-
но-озонового экрана, под влиянием электрических разрядов и
ультрафиолетового облучения стало возможным образование
более сложных соединений: органических кислот, аминокислот,
пуриновых и пиримидиновых оснований, порфиринов [Cal-
vin М., 1969]. Все эти вещества, образовавшиеся в атмосфере,
растворялись в водах Мирового океана, постепенно насыщая
их и образуя «первичный бульон». За миллионы лет этот буль-
2—1536 17
СХЕМА 1. ВОЗМОЖНЫЕ СОБЫТИЯ В ЭВОЛЮЦИИ
ОТ «ПЕРВИЧНОГО БУЛЬОНА»
К МНОГОКЛЕТОЧНОМУ ОРГАНИЗМУ
Стадия эволюции
Молекулярные и клеточные события
Создание
бульона»,
«первичного
безбелковые
Р Н К-p е а к ц и и:
Конденсация активированных нук-
леотидов
Олигонуклеотиды
Доклеточная
Матричный синтез РНК
Специфическое нарезание;
Нарезание и лигирование;
Транс-сплайсинг
Возникновение трансляции,
3 классов РНК (тРНК, мРНК,
рРНК), генетического кода
_________________________________
Появление прогенота
РНК-геномы
Примитивная транскрипция и рибо-
сомы, мРНК после сплайсинга
транслируется в примитивные белки;
ферменты, сходные с обратной транс-
криптазой
Геномная РНК начинает
копироваться в ДНК
Прогеноты, содержащие
ДНК-геном
Большинство генов с интронами;
Множественные хромосомы;
Гетеротрофы
18
Продолжение-
Начинается репликация клетки
Эволюция
клетки и орга-
низма
Медленный
рост
I
Уркариоты
(предшествен-
ники эукарио-
тического ядра)
Быстрый рост
4
Синтез органиче-
ских молекул, ок-
сидативное фос-
форилирование,
фотосинтез
Аутотрофизм
I________
| Архебактерии
интроиы потеря-
ны (?)
| Эубактерии
Митохондрии
Л -------------
Хлоропласты
Интроны потеря-
ны, появляются
опероны
Одноклеточные эукариоты
М н о г о к л е т о ч н о с т ь
I I
| Животные | | Растения
Интроны со-
храняются
Гетеротрофные
Интроны со-
храняются
Гетеро- и ау-
тотрофные
он стал достаточно густым, чтобы дать начало образованию
высокополимерных органических соединений.
Накоплению продуктов «первичного бульона» способство-
вали орогенетические циклы развития Земли — чередование
геосинклинальных орогенных и посторогенных периодов.
Вследствие колебаний уровней моря в местах подъема суши
в мелководных бассейнах под действием испарения могла про-
исходить концентрация органических веществ «первичного
бульона». Все это ускоряло химические реакции и способство-
вало накоплению первичных форм жизни и ее предшествен-
ников (схема 1) [Darnell A., Doolittle К-, 1986].
В экспериментах, моделирующих эти первоначальные ус-
ловия нашей планеты, были получены не только аминокисло-
ты и азотистые основания, но и их полимеры — полипептиды
и полинуклеотиды. По данным S. Fox и К. Dose (1977), в этих
условиях образуются протеиноиды (протобелки), включающие
все 20 аминокислот с молекулярными массами порядка не-
скольких тысяч, которые могут обладать каталитическими
свойствами.
По сравнению с современной жизнью преджизнь обладала
большим химическим разнообразием. Существенной ее основой
2*
19
явилась комплементарность пуриновых и пиримидиновых осно-
ваний, которые наряду с простыми аминокислотами (глицин,
аланин, серин и пр.) образовались в первобытной атмосфере
и океанах из паров аммиака, синильной кислоты, метана и
двуокиси углерода. Образование полинуклеотидных цепей из
пуриновых и пиримидиновых оснований создавало возмож-
ность их саморепликации с воспроизведением комплементар-
ных полинуклеотидных цепей.
Дальнейший прогресс молекулярного отбора происходил
при помощи аутокатализа, в результате которого возникли
более сложные молекулы типа полипептидов, нуклеиновых кис-
лот, полисахаридов. Вначале эти процессы были независимы-
ми, но на каком-то этапе химической эволюции независимые
процессы синтеза линейных последовательностей полипепти-
дов и нуклеиновых кислот стали взаимосвязанными, посколь-
ку такая объединенная система катализа имела преимущество
перед двумя независимыми системами в том, что скорость ре-
акции повышалась, а продукты реакции воспроизводились с
высокой точностью. Таким образом мог возникнуть первичный
генетический код. Вероятно, первичный генетический код был
двоичным, и отражением его является решающее значение
двух первых оснований современного трехчленного генетиче-
ского кода. Вначале число аминокислот, из которых форми-
ровались полипептидные цепи, не превышало 10.
Такой примитивный генетический код сформировался бо-
лее 3,5 млрд лет назад, и в это время появились протобион-
ты—-примитивные клеточные структуры с метаболизмом.
Позже число аминокислот увеличивалось до 20, а генетиче-
ский код стал трехбуквенным и избыточным (вырожденным).
Универсальный генетический код формировался 3,5—2,5 млрд
лет назад, и в это .время поя|вились палеокариоты с универ-
сальным дизайном биохимических структур и их метаболиз-
мом. Менее 2,5 млрд лет назад генетический код стал универ-
сальным, появились прокариоты, а затем эукариоты. х
До последнего времени предполагалось, что каталитиче-
скими свойствами обладали только полипептиды, в то время
как нуклеиновые кислоты являлись только хранителями гене-
тической информации. Однако недавно было показано, что
нуклеиновые кислоты, в частности РНК, сами по себе обла-
дают каталитическими свойствами. Были обнаружены две
группы митохондриальной РНК грибов и группа ядерной РНК
простейших, у которых сплайсинг обеспечивается самими РНК
(self-splicing). Это отражает три возможных эволюционных
пути автокаталитических реакций. Сплайсинг интронов груп-
пы 1 происходит в отсутствие белка и источников энергии, но
требует присутствия гуанозина. При сплайсинге ядерной РНК
образуется не кольцо, а лариат. По-видимому, соответствую-
20
щие интроны содержат каталитические центры или же эту
функцию осуществляют так называемые ядерные РНК (И1
и И2). Во всяком случае эти свойства РНК ио-новому осве-
щают происхождение жизни.
Для дальнейшего их перехода к первичным живым формам
было необходимо появление матричного синтеза полипептид-
ных цепей из имевшихся в «первичном бульоне» свободных
аминокислот, а такой синтез стал возможным лишь с появле-
нием транспортных РНК (тРНК). Каждый вид тРНК обла-
дает двойной специфичностью — способностью узнавать опре-
деленный кодон в нуклеиновой кислоте и способностью свя-
зываться с определенной аминокислотой. Вместе с тем разные
тРНК имеют общие свойства: все они состоят примерно из
80 оснований, имеют одинаковую З'-концевую последователь-
ность ССА, сходную конфигурацию и другие свойства, обеспе-
чивающие возможность образования между аминокислотными
остатками пептидных связей. Появление тРНК означало и по-
явление генетического кода, так как каждому кодону поли-
нуклеотидной цепи теперь соответствовал определенный анти-
кодон тРНК, а каждый вид последней связывался с опреде-
ленной аминокислотой.
На ранних стадиях химической эволюции репликация нук-
леиновых кислот и синтез полипептидов происходили, вероят-
но, без органического катализа, хотя уже на этом этапе, по-
видимому, существовали источники энергии типа АТФ. Одна-
ко появление полипептидов с ферментативными свойствами
резко ускоряло матричный синтез полинуклеотидов и белков
и знаменовало собой переход от химической эволюции к био-
логической [Fox S., Nakashjma Т., 1980]. К этому времени,
по-видимому, относится появление белково-липидных мембран,
отделявших первичные формы жизни от окружающей среды.
Возможно, на этой стадии химической эволюции аутокатали-
тические процессы стали пространственно локализоваться на
первичных мембранных белково-липидных структурах с уча-
стием полисахаридов и полинуклеотидов. Моделью таких
структур являются коацерваты, в которых могли протекать
гетерокаталитические реакции [Опарин А. И., Гладилин К. Л.,
1980]. Здесь кончается химическая эволюция и начинается
эволюция биологическая (рис. 1).
В результате матричного воспроизведения соответствую-
щих молекул в определенных условиях происходит следующее:
конкуренция размножающихся молекул за вещество, энергию,
пространство; вариабельность матричных молекул; воспроиз-
ведение в матричных копиях всех вариантов; естественный от-
бор, т. е. сохранение и размножение лишь наиболее приспо-
собленных. Иными словами, уже на этом уровне начинают
действовать законы наследственности, изменчивости и эволю-
21
Рис. 1. Химическая и биологическая эволюция. По осн абсцисс—возраст
(млрд лет); по оси ординат: вверху — эволюция органического мира, вни-
зу— содержание кислорода в атмосфере .(% к современному уровню).
ции органического мира, что было хорошо иллюстрировано
экспериментами, проведенными Ч. Дарвиным в пробирке.
Для эволюции биологических макромолекул характерна
самоорганизация, которая уже имеет место на уровне прими-
тивных нуклеиновых кислот. Рассматривая вопрос, что рань-
ше возникло, белок или нуклеиновая кислота, М. Eigen (1971)
считает его некорректным, так как это все равно, что спраши-
вать, что возникло раньше — информация или функция. Раз-
вивая концепцию самоорганизации материи, автор выдвигает
общий принцип отбора и эволюции на молекулярном уровне,
основанный на критерии устойчивости стационарных состояний
по нелинейной термодинамической теории. Эволюция пред-
ставляется неизбежным событием, если задано присутствие
определенного вещества с определенными автокаталитически-'
ми свойствами и если поддерживается такая величина порога
свободной энергии, которая необходима для компенсирования
стационарного производства энтропии/ Эта теория дает коли-
чественную основу для постановки лабораторных эксперимен-
тов по эволюции и правила построения простых молекулярных
моделей, соответствующих возможным предшественникам жи-
вых клеток.
Для биологических полимеров характерна способность к
самосборке. Этими свойствами, по-видимому, уже обладали
22
предшественники биологических полимеров, образовавшихся
в «первичном бульоне», в частности, протеноиды, которые лег-
ко формируют сферические (микросферы) и другие образо-
вания, характеризующиеся относительной стабильностью и
определенной упорядоченностью внутренней структуры. Гра-
ничные их структуры напоминают клеточные мембраны. Ве-
роятно, подобного рода самособранные образования и дали
начало протоклетке (схема 2).
В статьях А. П. Руденко (1969, 1970) и Л. Б. Меклера
(1980) на пути образования протоклетки отмечены следующие
процессы или стадии: возникновение упорядоченности в бел-
ках в отсутствие макромолекул и современного генетического
кода; возникновение ферментов, участвующих в их синтезе;
возникновение обмена веществ в отсутствие клеток, «наделен-
ных» обменом; возникновение клеток в отсутствие других кле-
ток, которые могли дать им начало; возникновение систем ак-
кумулирования энергии; возникновение генетического кода.
Предполагают, что первичные формы жизни содержали в
качестве генетического материала РНК. ДНК появилась поз-
же и с ее появления произошло разделение функций между
ДНК и РНК в том виде, в котором они существуют в настоя-
щее время: ДНК является хранителем генетической информа-
ции, а из двух видов РНК мРНК кодирует генетическую ин-
формацию с ДНК, а тРНК переводит генетический код с язы-
ка нуклеинового на язык белковый.
Появление рибосомной РНК (рРНК) и возникновение ри-
босом целиком относятся к ранним этапам биологической эво-
люции, и все сохранившиеся до нашего времени древнейшие
формы жизни обладают рибосомными системами синтеза бел-
ков. Стабильность структуры тРНК и рРНК на протяжении
нескольких миллиардов лет эволюции свидетельствует об иск-
лючительно стабилизирующем характере естественного отбора
в этом случае.
Предполагают, что переход от протоклетки (proto-cell) к
прокариотной клетке произошел в. промежутке 3—4 млрд лет
назад. Предшественниками ископаемых бактерий были проге-
ноты. Ранние прокариотические клетки существовали в вос-
становительной атмосфере и нынешние метаногенетические
бактерии, по-видимому, являются прямыми их потомками. Пер-
воначальные прокариоты обладали способностью к анаэроб-
ному брожению. Затем появилась примитивная форма бакте-
риального фотосинтеза, затем более сложная форма фотосин-
теза типа растений (сине-зеленых водорослей) и лишь впо-
следствии аэробное дыхание.
Образования, проходившие долгий путь от неживой к жи-
вой материи, обозначаются как эобионты, более близкие пред-
шественники ископаемых бактерий (более 3 млрд лет^назад),
23
je СХЕМА 2. ЭВОЛЮЦИЯ САМОСБОРКИ
Организмы
I I
Биосинтез Специфическая само-
сборка
Целесообразные структуры
Эволюционно развивающаяся зависимость между структурами и
функциями различных биополимеров в клеточной системе
Биополимеры
Эволюция
Пребиологическая селекция
Пробионты на постепенно увеличи-
вающихся уровнях организма
Рост, деление, дифференциация
I
Синтез
I
Появление элементов
специфической само-
сборки
Более высокая сте- Специфическая
пень полимеризации формация
кон-
Полимеры с
организации
более высокой степенью
Эволюция
Термодинамически
открытые системы
Индивидуаль-
ность структур
Пребиологическая селекция
Примитивные (начальные) пробионты
Более низкая сте-
пень полимеризации
Пребиологическая
каталитическая
функция
Синтез Неспецифическая
самосборка
Олигомеры и полимеры с низким
организации ,
Неспецифическая самосборка
Свободные олигомеры и полимеры
уровнем
I
Кооперативность
молекулярных
взаимодействий
I
Пребиологические
каталитические
свойства
т
Химическая гете-
рогенность поли-
меров
Стадии эволюции
Основные - структуры,
их типичные компонен-
ты
Существенные
свойства
как протоклетки, или прогеноты. По данным S. Fox н соавт.
(1977), изучавших гомологии 18S рРНК в целях исследования
филогенеза прокариотов, первоначальные прокариоты дали
начало трем эволюционным линиям: уркариотам (Urkaryo-
tes), ставшим симбионтами, потомками которых являются ци-
топлазматические компоненты эукариотов; архебактерии
(Archaebacteria), потомками которых являются современные
метанобактерии, и эубактерии (Eubacteria) —предки совре-
менных бактерий.
В процессе биогенеза, или биопоэза, различают стадии коа-
цервации, формирования мембран, появления метаболизма, са-
мовоспроизведения (редупликация). Уже на данных стадиях
могли появиться мутации, приобретавшие новую способность —
способность к органическому фотосинтезу. Этот новый образ
жизни давал большие преимущества по сравнению с анаэро-
биозом. Глобальным результатом органического фотосинтеза
стало накопление в атмосфере свободного кислорода, которое
продолжалось около 2 млрд лет.
Смена восстановительной атмосферы на кислородную на-
чалась между средним итюздним докембрием, около 1,8 млрд,
лет назад, а кислородная атмосфера сформировалась 1,4 млрд
лет назад. Таким образом, если жизнь появилась на Земле
2,7—3,2 млрд лет назад, то потребовалось 0,9—1,4 млрд лет,
чтобы появились организмы, использующие фотосинтез.
Нарастание содержания кислорода в атмосфере до 1% со-
временного уровня повлекло за собой многие последствия, по-
скольку уже при такой его концентрации поглощалась самая
опасная для жизни часть ультрафиолетового излучения. Пред-
полагают, что такая атмосфера образовалась в начале кемб-
рия и этот период соответствует «взрыву жизни», нашедшему
отражение в изобилии ископаемых. Если до этого обитаемым
был только слой воды не глубже 50 м (куда еще проникает
солнечный свет) и не мельче 10 м (куда проникало смертель-
ное жесткое ультрафиолетовое излучение),; то с изменением
состава атмосферы за счет увеличения в ней кислорода для
жизни стали доступны и поверхностные слои водоемов, а впо-
следствии стало возможным и завоевание суши. Одновремен-
но с нарастанием количества кислорода в атмосфере умень-
шилось количество двуокиси углерода, поступавшей из недр
земли и являвшейся основным источником образования кис-
лорода.
Предполагаемая история атмосферного кислорода и дву-
окиси углерода освещена в работе W. Rutten (1971). По его
данным, содержание кислорода в атмосфере, составлявшее
0,001% от современного уровня, начало повышаться около
3,2 млрд лет назад, достигнув к 2,7 млрд лет назад 0,01% от
современного, 400 млн лет назад 0,1 % от современного и
26
200 млн лет назад современного уровня. Одновременно с этим
уменьшалось содержание двуокиси углерода, которое в до-
кембрии было 10-кратным по сравнению с современным. При
этом в периодах интенсивных горообразований содержание
двуокиси углерода резко возрастало вследствие выбросов его
из земных недр в атмосферу.
Первые следы жизни — микроскопические биогенные отло-
жения и молекулярные ископаемые — обнаруживаются в ран-
нем и среднем докембрии, возраст их определяется более 2,7
и даже 3,2—3,7 млрд лет. На репликах со шлифов в электрон-
ном микроскопе обнаружены глобулярные и нитчатые обра-
зования, напоминающие клетки бактерий и сине-зеленых во-
дорослей. Эти организмы обладали метаболизмом, характе-
ризовавшимся секретированием карбоната кальция (стромато-
литы). Если считать возраст Земли более 4,5 млрд лет, то
первые кокковые и нитчатые бактерии обнаружены в осадоч-
ных породах 3,5 млрд лет назад, а отделение эукариотов от
прокариотов произошло 2—3 млрд лет назад. Гипотетический
общий предок имел геном, составляющий !/4 генома современ-
ных прокариотов. В позднем докембрии уже регулярно обна-
руживаются микроорганизмы, напоминающие бактерии и си-
не-зеленые водоросли. В раннем кембрии уже имеются много-
численные ископаемые, относящиеся к многоклеточным орга-
низмам.
Итак, химическая эволюция продолжалась более 1 млрд
лет и завершилась в среднем докембрии (позднем архее) об-
разованием первых клеточных организмов — предшественни-
ков прокариотов.
Что же касается эукариотов, то в настоящее время почти
общепризнано, что они произошли от симбиоза двух прокарио-
тических форм, из которых большая клетка была гетеротроф-
ным анаэробом, а меньшая — прокариотом, способным к дыха-
нию. В дальнейшем этот симбиоз стал обязательным, причем
в него могли включиться несколько разных прокариотов.
Клетка-хозяин постепенно «отделила» ядро, а потомками сим-
бионтов являются митохондрии, хлоропласты и, возможно,
центриоли с аппаратом митотического веретена [Sagan L.,
Margulis L., 1967]. Структуры типа эукариотов впервые обна-
руживаются в отложениях давностью 1,5 млрд лет назад.
Серьезным доводом в пользу симбиотического происхож-
дения эукариотов является сходство рибосомного аппарата ми-
тохондрий и хлоропластов эукариотов с таковым прокариотов,
в частности, большая гомология 16S РНК митохондрий и хло-
ропластов с 16S РНК бактерий и отсутствие такой гомологии
с цитоплазматической РНК с молекулярной массой 18 000
[Bonen L. et al., 1977]. Рибосомы митохондрий и хлоропластов
чувствительны к хлорамфениколу, как рибосомы прокариотов,
27
в то время как цитоплазматические рибосомы эукариотов не-
чувствительны к этому антибиотику. Эта точка зрения разде-
ляется, однако не всеми. В частности, в настоящее время на-
коплено много фактов, указывающих на репродукцию ряда
вирусов в хлоропластах и митохондриях. Основываясь на этих
данных, выдвинуто предположение о существовании вирусов,
использующих ферментные системы этих органелл («митофа-
ги», «хлорофаги»), которые реплицировались в эволюционных
предшественниках пластид и митохондрий. При этом возмож-
ны две модели эволюционного процесса: прокариотная ДНК
сохранилась автономной в органеллах, происшедших от соот-
ветствующих прокариотов — симбионтов эукариотических ор-
ганизмов, или ДНК эндоплазматических симбионтов вошла в
состав ядерной ДНК эукариотов. По-видимому, обе модели
были реализованы в ходе эволюции эукариотов, причем в слу-
чае транспорта прокариотных генов в ядро эукариотов век-
торами могли быть упомянутые выше гипотетические вирусы.
Имеются, однако, и критические замечания по концепции
об экзогенном эндосимбиотическом происхождении органелл
эукариотической клетки [Серавин Л. И., 1986]. Ей противо-
поставляется концепция об аутогенном (эндогенном) их про-
исхождении путем эволюции поверхностной мембраны, цито-
плазмы и нуклеоида. К сожалению, автор, выявляя трудности
объяснения некоторых фактов (строение ДНК, тРНК мито-
хондрий и хлоропластов), обходит очень важный вопрос о го-
мологии нуклеиновых кислот органелл и прокариотов, поэтому
его доводы нельзя признать убедительными. К тому же кон-
цепция об эндогенном происхождении органелл не пытается
даже объяснить факты, не укладывающиеся в ее рамки.
Предполагают [Woese С., Fox G., 1977], что прокариоты и
эукариоты имеют общего предка —прогенота (progenote).
Если считать, что жизнь на Земле началась более 3 млрд лет
назад, то реконструкция эволюции на основании анализа иско-
паемых возможна лишь для последних 500 млн лет. В течение
1—2 млрд лет продолжался «век прокариотов», хотя и в это
время уже могли существовать примитивные эукариоты. «Рас-
цвет» их начался, вероятно, позже того как установился сим-
биоз их с прокариотами, приведший к появлению современных
форм эукариотов. Вероятно, Polomyxopalistris является про-
образом примитивных эукариотов. Этот организм не имеет ми-
тохондрий и митотического аппарата, не проявляет 9-]-2-фиб-
риллярных структур, не имеет мембран аппарата Гольджи,
однако содержит прокариотический симбионт. Очевидно, Euka-
ryotae включают в себя органеллы прокариотического проис-
хождения. С другой стороны, метаногенные бактерии настоль-
ко отличаются от остальных бактерий, что должны быть вы-
делены в отдельное царство. В этом случае Procaryotae
28
состоят из двух давно разошедших ветвей — архебактерий и
эубактерий. Метаногены должны быть отнесены к архебак-
териям.
С. Woese (1979) оспаривает предположение о том, что ми-
тохондрии произошли 1—2 млр'д лет назад от симбионтов —
аэробных бактерий. Он считает, что эндосимбиоз имел место
значительно раньше, в анаэробном периоде, и привел к обра-
зованию фотосинтетической органеллы, аналогичной-современ-
ному хлоропласту.
Обобщая длительную дискуссию по этому вопросу, М. Gray
и W. Doolittle (1982) приходят к выводу о самостоятельной и
длительной, эволюции двух царств эукариотов—Archaebacte-
ria и Eubacteria. Потомками первой ветви явились Halobacte-
ria, Methanogenes, Thermoplasma, Sulfvibrio и др., а потомка-
ми второй ветви-—все остальные бактерии, включая Cyanobac-
teria, а также эндосимбионты эукариотов, ставшие впослед-
ствии их органеллами,— пластиды (хлоропласты), митохонд-
рии. Авторы приводят много доказательств этому на разных
уровнях: гомология рРНК (16S, 5S) органелл и бактерий, ци-
тохрома Сб(0> фёрродоксина, рибосомных белков, тРНК, ини-
циация с формилметионинового кодона, сходство факторов;
трансляции, факторов ppGpp и ppGppp и др. Но в то время
как пластиды мономорфны и есть основания предполагать, что
все они имеют монофилетическое происхождение и возникли
от предков нынешних сине-зеленых бактерий, митохондриц
грибов, простейших, растений и животных сильно различают-
ся между собой и следует скорее думать о полифилетическом
их происхождении, притом более древнем, нежели у хлоро-
пластов. М. Gray и М. Doolittle выделяют главные положения,,
по которым (которыми) эукариоты отличаются от прокарио-
тов.
1. В то время как трансляция и транскрипция у прокарио-
тов «спарены», у эукариотов они разобщены и генетический
аппарат размещен в множественных линейных хромосомах с
множественными началами репликации. 2. Деятельность ДНК
регулируется гистонами, которых нет у прокариотов. 3. Вместо-
оперонов, как у бактерий, у эукариотов существует система
промоторов и терминаторов, ограничивающих синтез полици-
стронной мРНК- 4. Имеется три специфические РНК-полиме-
разы для генов больших рРНК, для генов, кодирующих бел-
ки, и для низкомолекулярных РНК (5S рРНК, тРНК). 5. Име-
ются система экзонов, интронов и сплайсинг. 6. Имеются гены
25S, 18S и 5S РНК. 7. мРНК имеет кэп-структуры на б'-конце-
и поли (А) на З'-конце. 8. В ДНК имеются множественные
повторы, лишенные кодирующего смысла.
Авторы полагают, что геном эукариотов возник 1—2 млрд,
лет назад из древнего эубактериального генома. Он претерпел:
2»
быструю и фундаментальную структурную реорганизацию.
Возможными предками современных органелл стали циано-
бактерии, микоплазмы, микобактерии, актиномицеты и родо-
бактерии. Возможно, что именно архебактерии явились пред-
ками нынешних эукариотов, в частности Thermoplasma или
llalobacteria, поскольку по ряду параметров они более сходны
с эукариотами, чем эубактериями [Fox S. et al., 1980].
Одним из возможных путей обогащения генома эукариотов
является образование псевдогенов, которое было детально изу-
чено у глобиновых генов мышиных клеток. Эти гены преры-
висты и имеют два интрона разной величины, которые при
сплайсинге мРНК удаляются. В этих же мышиных клетках
обнаружены псевдогены — копии экзогенов истинных генов,
у которых отсутствуют интроны. Кроме того, у них наблюда-
ются небольшие делеции, в результате которых псевдогены не
• функционируют в качестве генов [Vanin Е. et al., 1980]. Псев-
догены детергированы в трех разных хромосомах [Leder А.
et al., 1981]. Предполагают, что псевдогены возникли путем
обратной транскрипции мРНК, у которой интроны были уда-
лены в результате сплайсинга, и псевдогены каким-то обра-
зом контролируют работу нормальных генов. В пользу появ-
ления их в результате обратной транскрипции мРНК свиде-
тельствует наличие в псевдогенах поли (А)-последовательно-
стей [Hollis G. et al., 1982]. Наличие псевдогенов может
являться источником мутаций, приводящих к возникновению
новых генов.
•Псевдогены эволюционируют необычайно быстро, что было
показано при изучении псевдогенов глобина и 2/2 цепей им-
муноглобулина [Miyagata Т., Hayashida Н., 1981].
Для построения филогенетических древ эволюции организ-
мов в прошлом и настоящем широко применяется метод срав-
нительной морфологии, при котором параллельно изучают как
ныне существующие виды, так и вымершие, ископаемые, виды.
Естественно, чем далее мы продвигаемся в глубь истории, тем
более бедными являются ископаемые и тем менее сохраняют-
ся морфологические особенности вымерших организмов. С раз-
витием молекулярной биологии стало возможным восстанав-
ливать филогенетические древа на основании изучения гомо-
логии белков и нуклеиновых кислот. Именно таким образом
было показано, что сине-зеленые водоросли ближе к бактери-
ям, чем к другим водорослям, метанобактерии дивергировали
от общего предка с бактериями и сине-зелеными водорослями
и цитоплазматические компоненты эукариотов (митохондрии,
хлоропласты) являются дериватами прокариотов, ставших
симбионтами древних эукариотов.
Общий ход эволюции органического мира заключается в
возрастании биологического совершенства организмов. Со-
-30
гласно А. Н. Северцову (1939), существуют два основных пути
эволюционного процесса: ароморфозы и идиоадаптации. При
ароморфозах биологическое совершенство количественно и
качественно поднимается на более высшую ступень, плос-
кость. Примерами могут служить последовательные появле-
ния первичных хордовых, рыб, земноводных, пресмыкающихся
и птиц, млекопитающих. При идиоадаптации появляются при-
знаки, которые могут случайно оказаться носителями полез-
ных свойств и влекут за собой перестройку (морфологическую
и физиологическую) разных органов.
Например, у предков высших позвоночных амниот (классы
пресмыкающихся, птиц и млекопитающих) развивался эффек-
тивный механизм вентиляции легких посредством работы груд-
ной клетки. Этот ароморфоз должен рассматриваться именно-
как ключевой, поскольку его появление повлекло за собой
длинную цепь важных перестроек организации (и как след-
ствие образа жизни), которую можно схематически предста-
вить следующим образом. Исчезла необходимость кожного*
дыхания (последнее при недостаточной эффективности венти-
ляции легких у земноводных было важным дополнением ле-
гочного); в покровах усилились процессы ороговения эпидер-
миса, что защитило организм от обезвоживания и обеспечило-
лучшую механическую защиту; одновременно открылись воз-
можности для последующей сложной дифференциации произ-
водных покровов (развитие роговых чешуй рептилий, перьев
птиц, волос млекопитающих); исчезла необходимость смеши-
вать в желудочке сердца кровь от легких и от кожи (у земно-
водных это было необходимо опять-таки в связи с дыхатель-
ной ролью кожи) й в результате появилась возможность для
разделения артериальной .и венозной крови в сердце внутри-
желудочковой перегородкой, что в свою очередь привело к
перестройкам отходящих от сердца артериальных стволов и
повысило уровень метаболизма и развития гомойотермии;
утрата ротоглоточной полостью и подъязычным аппаратом
роли дыхательного насоса позволила изменить общую конфи-
гурацию черепа. Все эти изменения, сами по себе значитель-
ные и важные, стали возможными лишь после осуществления
ключевого ароморфоза.
Другие авторы связывают появление ароморфозов с резки-
ми изменениями внешней среды, активно селектирующими му-
тации, которые в стационарных условиях устраняются, так как
в этом случае имеет место стабилизирующий отбор [Шмаль-
гаузен И. И.,- 1969]. При освоении группой организмов новой-
адаптивной зоны имеется некоторая промежуточная стадия,
когда уже утрачена приспособленность к прежней зоне, но еще
не развилась приспособленность к новой. Эта неадаптивная
фаза быстро преодолевается под влиянием естественного от-
зь
бора, особенно если данная группа организмов имеет необхо-
димые предадаптации, на основе которых развиваются при-
способления к новой адаптивной зоне. Такая эволюция обла-
дает как бы скачкообразным характером (квантовая эволю-
ция), и темпы ее во много раз превышают обычные для данно-
го таксона темпы эволюции.
Такие условия создаются при изоляции небольшой части
популяции, когда на генофонд данной группы действует не ста-
билизирующий отбор, а отбор полезных для данной группы
мутаций. В этом случае перестройка генофонда происходит
настолько быстро, что ее обозначают как генетическую рево-
люцию [Mayr F., 1963].
L. Mettler и Т. Gregg (1972) следующим образом формули-
руют применение законов Менделя к популяционной генетике.
В отсутствие сил, вызывающих изменение «генных основ»,
большая популяция со случайным скрещиванием будет нахо-
диться в состоянии генетического равновесия. Эволюция пред-
ставляет собой постепенное изменение генных признаков, за
счет таких процессов, как отбор, мутации, миграция и дрейф
генов. При постоянстве условий среды эти силы стремятся при-
вести популяцию в состояние генного равновесия, при изме-
нении условий среды популяция.стремится к новому равно-
весию.
Отбор внутри популяции может быть стабилизирующим,
направленным и дизруптирующим. Если первый тип отбора
удерживает популяции вблизи средних значений ее количест-
венных признаков, а второй тип приводит к сдвигам этих сред-
них значений, то третий тип отбора обеспечивает дивергенцию
субпопуляций и в конечном счете возникновение новых видов.
Дрейф генов, т. е. случайные колебания частот генов в неболь-
ших изолированных популяциях, сам по себе не играет боль-
шой роли в эволюции, пока данная популяция остается мало-
численной или изолированной. Такие популяции нередко вы-
мирают, если условия среды изменяются в неблагоприятную
сторону. Если такие популяции сливаются с другими, свобод-
ный обмен генами быстро уравновешивает дифференциацию,
развивающуюся в колонии за время ее изоляции. Таким обра-
зом, поток генов и его последствия не способствуют эволюции
[Mayr F., 1963]. Однако, если изменения условий среды при-
водят к расширению экологической ниши данной популяции,
возникают огромные потенциальные возможности для ее эво-
люции.
Как указывают L. Mettler и Т. Gregg (1972), для того что-
бы существовать, популяция должна быть приспособлена к
среде ее обитания. Это значит, что большая часть ее особей
должна иметь такие генотипы и фенотипы, которые обеспечи-
вают ей существование в данных условиях. А для дальнейшего
.32
существования популяция должна сохранять свою приспособ-
ленность к среде, изменяя свою генетическую структуру при
неизбежных изменениях среды. Иными словами, в популяции
должны возникать и воспроизводиться новые генотипы и фе-
нотипы, приспособленные к изменившимся условиям, а это воз-
можно при постоянно происходящей генетической изменчиво-
сти популяции. В пределах этой изменчивости определенное
место занимает изменчивость, «поставляющая» плохо приспо-
собленные фенотипы, которая обозначается как генетический
груз популяции [Haldane J., 1957]. Последний включает в себя
мутационный груз, сбалансированный груз и субституционный
груз.
Мутационный груз — это доля общего генетического груза,
которая возникает за счет мутантных аллелей. Естественный
отбор обычно направлен против этих аллелей, однако в опре-
деленных условиях может им способствовать. Так, например,
в неблагополучных по малярии районах Африки распростра-
нена серповидно-клеточная анемия — результат мутационной
замены одной аминокислоты в молекуле гемоглобина. Лица
с такой заменой устойчивы к малярии, и отбор данного при-
знака доминирует, а платой за него является болезнь крови.
При сбалансированном грузе характерно существование мно-
жественных аллелей, которые выгодны в разных условиях,
у особей разного пола, на различных стадиях развития и т. п.
Примером могут служить существование многочисленных изо-
ферментов-, а также сохранение полиморфизма благодаря
сверхдоминированию. В ряде случаев в связи с изменениями
условий среды «неблагоприятные» и «благоприятные» аллели
меняются своими местами и отбор идет направленно, подавляя
прежде «благоприятный» и поэтому распространенный аллель
и стимулируя прежде «неблагоприятный» и подвергавшийся в
результате этого вытеснению аллель. В определенные периоды
своего развития популяция становится плохо приспособленной
и возникает груз, называемый переходным, или субституци-
онным.
По расчетам J. Haldane (1957), для замещения одного .ал-
леля необходимо в среднем 300 поколений и в 30 раз больше
смертей, чем имеется в каждом поколении. Если предположить,
что для Образования нового вида достаточно 1000 замещений,
то для этого потребуется 30 000 поколений. Такая расчетная
скорость эволюции ;в общем соответствует скорости для многих
видов млекопитающих на основании палеонтологических дан-
ных. Однако применительно к эволюции человека эти расчеты
оказались непригодными. Если считать, что за 1 млн лет эво-
люции человека сменилось 50000 поколений (среднее время
между поколениями 20 лет), то их хватило бы на замещение
166 генов. Между тем различия между человеком и его обезья-
3—1536
33
неподобными предками должны определяться гораздо боль-
шим числом генов. Таким образом, скорость эволюции чело-
века была в 6—7 раз больше расчетной. Эти выводы вытекают
из анализа скорости эволюции митохондриальной ДНК у при-
матов [Brown F. et al., 1979]. При оценке скорости эволюции
необходимо иметь в виду, что предпосылкой видообразования
являются изоляция ограниченной части популяции и интенсив-
ный инбридинг. Подобного рода обстоятельства создаются при
резких изменениях условий внешней среды, приводящих к вы-
миранию части популяции. В качестве примера можно приве-
сти эволюцию человека, которая шла интенсивно на протяже-
нии последнего миллиона лет плейстоцена, когда было четыре
периода оледенения. За это время появились и исчезли «пред-
шественники» человека питекантропы и неандертальский че-
ловек и сформировался современный человек. При нынешней
численности огромная популяция человека гетерогенна и имен-
но поэтому не имеет шансов на дальнейшую эволюцию.
Считают, что для морфологической дифференциации подви-
дового порядка требуется не менее 300 поколений, однако ско-
рость эволюции у разных животных неодинакова. Так, неко-
торые млекопитающие, проникшие из Северной Америки в
Южную в плиоцене и плейстоцене, т. е. 1—2 млн лет назад,
образовали эндемические роды, но ни одни из них не дали
эндемического семейства. Средняя продолжительность суще-
ствования рода у пластинчатожаберных (Pelecypoda) равна
78 млн лет, тогда как у хищников (Carnivora) она достигает
лишь 6,5 млн лет. К наиболее.существенным факторам, кото-
рые могут влиять на скорость и пути эволюции, относятся из-
менчивость, частота мутаций и их характер, скорость смены
поколений, размеры популяций и естественный отбор [Simp-
son G., 1945, 1953]. Однако, как указывает G. Simpson, эво-
ляция на основе существующей изменчивости — самоограни-
чивающийся процесс, который не может выйти за пределы,
примерно соответствующие уровню видообразования.
Одно из направлений современных эволюционных концеп-
ций представлено нейтралистской теорией М. Kimura (1968),
связанной с развитием молекулярной биологии [Волькен-
штейн М. В., 1983]. Известно, что подавляющая часть мута-
ций нуклеиновых кислот либо не ведет к замене соответствую-
щей аминокислоты (если произошла замена 3-го нуклеотида
в кодоне), либо ведет к замене на сходную аминокислоту
(иначе мутация будет летальной). В этом заключается высо-
кая помехоустойчивость генетического кода. В результате со-
храняются активный центр молекулы белка и основа ее кар-
каса, в то время как аминокислотный состав белка может су-
щественно меняться. Поэтому белки с разной первичной струк-
турой молекулы могут иметь сходное пространственное строе-
34
ние, и это связано с тем, что большинство мутаций являются
нейтральными.
В дальнейших работах М. В. Волькенштейна (1986) отме-
чалось, что, сохраняя основные положения теории эволюции
Ч. Дарвина, можно пересмотреть некоторые ее положения в
свете молекулярной биологии, синергетики и теории информа-
ции. Автор подчеркивает, что видообразование могло идти не
постепенно, а скачками (пунктуализм), и в этом случае аро-
морфозы и дезадаптации, по А. Н. Северцову, являются чере-
дованиями пунктуализма и градуализма. Он подчеркивает
обусловленность мутаций сложившимся строением организма,
в связи с чем имеется определенная направленность эволюции
(«внутренняя канализация»), а многие мутации имеют неадап-
тационный характер. Идея направленности эволюции коррели-
рует с концепцией Н. И. Вавилова о гомологических рядах из-
менчивости.
С этим связаны дополнительные соображения о направлен-
ной эволюции, которая определяется уже сложившейся струк-
турой организма, ограничивающей многие виды случайных му-
таций,— соображения, высказанные Н. И. Вавиловым в рам-
ках указанной концепции. Отсюда вытекает вывод, что многие
признаки не имеют адаптированного значения, о чем указывал
еще С. С. Четвериков.
Нейтралистская теория М. Кимуры сформулирована с уче-
том следующих принципов. 1. Для каждого белка скорость
эволюции (число замещений аминокислот на один остаток в
год) примерно одинакова, пока структура и функции данного
белка существенно не меняются. 2. Функционально важные
молекулы или их участки эволюционируют медленнее, чем
функционально маловажные. 3. Менее опасные замены амино-
кислот происходят чаще, чем более опасные. 4. Дупликация
генов всегда предшествует появлению гена с новой функцией.
5. Элиминация вредных мутаций и случайных фиксаций ней-
тральных мутаций происходят чаще, нежели отбор полезных
мутаций.
Возможные причины гомологии аминокислотных последо-
вательностей рассматриваются как результат либо эволюци-
онной общности, либо молекулярной конвергенции. При этом
подчеркивается, что большинство белков, особенно ферментов,
возникло из ограниченного числа полипептидов.
Мысль о возможности молекулярной конвергенции вытека-
ет также из сравнения бактериальных и митохондриальных
цитохромов (с2, с). Сограоно Т. Meyer и соа'вт. (1986), когда
структура и функции двух гомологичных участков белков до-
стигают определенного соответствия, конвергирующие мутации
становятся столь же частыми, как и дивергирующие.
3*
35
Нам хотелось бы дополнить эти данные своими соображе-
ниями, которые мы формулируем как концепцию молекуляр-
ной конвергенции. Благодаря развитию молекулярной биоло-
гии выявилось существование химически сходных структур
(нередко с разными функциями) в различных группах орга-
низмов, которые не имеют между собой даже отдаленных эво-
люционных связей. Наиболее ярким примером служит суще-
ствование родопсина у бактерий и ,в зрительных органах низ-
ших и высших животных. Обычное объяснение эволюционной
преемственности, например у тРНК, эволюция которых шла
исключительно медленными темпами, здесь, естественно, от-
падает. Отпадает и возможность переноса соответствующих,
генов векторами, типа вирусов или плазмид, как это могло
происходить с бактериальными токсинами. Приходится при-
знать поэтому, что родопсин бактерий и родопсины зрительных
клеток низших (осьминогов) и высших (позвоночных) живот-
ных были трижды независимо «изобретены».
В связи с соображениями о молекулярной конвергенции не-
обходимо, по-видимому, рассмотреть данные о молекулярной
мимикрии. При исследовании более 600 моноклональных ан-
тител, направленных против 11 разных вирусов, с белками
(экстрактами) из 14 различных органов незараженных мышей,
было показано, что 21 из них (3,5%) реагировали с белками
этих органов. Здесь же не может быть ни эволюционной свя-
зи, ни захвата клеточных генов, так как реакции эти были
получены с разными вирусами (Коксаки, японского энцефали-
та, лимфоцитарного хориоменингита, кори, бешенства, вези-
кулярного стоматита, герпеса, оспы). Отрицательные резуль-
таты были получены с вирусами денге и цитомегаловирусами
человека и мышей. U. Jahnke и соавт. (1985) обнаружили де-
капептиды, гомологичные человеческому миелину, в белках
вирусов кори, Эпштейна—Барр, гриппа А и В. Авторы пола-
гают, что имеется связь между этой находкой и аллергически-
ми энцефаломиелцхами. Вероятно, во всех этих случаях выяв-
лялись кластеры аминокислотных последовательностей, общие
для вирусов и мышиных клеток, поскольку речь шла о своеоб-
разной молекулярной конвергенции. .
При толковании мутационных процессов (имеются в виду
прежде всего точечные мутации) обычно подчеркивается не
только их случайность (стохастический характер), но и почти
бесконечное число возможных мутаций. На самом деле это да-
леко не так, потому что число возможных замен строго огра-
ничено. Возьмем, например, антигенную детерминанту гриппа,
состоящую, скажем, из 10 аминокислотных остатков. Если бы
каждую аминокислоту можно было бы заменить любой другой
(а ,к этому ведут случайные мутации), то число антигенных
вариантов Достигло бы астрономической цифры — 1020. На са-
36
мом деле их не более немногих сотен или даже десятков, так
как большинство замен (например, триптофан вместо алани-
на) ведет не к модификации, а к разрушению антигенной де-
терминанты, а иногда и летальной модификации всей молеку-
лы гемагглютинина. Именно поэтому такая «простая» эволю-
ционная находка, как АТФ, сохранилась на всех стадиях эво-
люции органической жизни на Земле как универсальный акку-
мулятор энергии, а ригидная структура полифункциональных
и полидоменных тРНК претерпела незначительные изменения
за миллиарды лет эволюции. Именно поэтому же трижды не-
зависимо «изобретенный» родопсин оказался сходным по
структуре у столь разных организмов, как бактерии, осьминоги
и позвоночные. Образование этих структур было не только
детерминированным, но и неизбежным, так как только они
могли выполнить функции, вызванные к жизни эволюционным
процессом.
Своеобразную концепцию эволюции генов развивает
R. Dawkins (1976). Он называет свою концепцию фундамен-
тальным законом эгоизма генов (gene selfishness). Автор счи-
тает ошибочными взгляды, будто живые творения «evolve to
do things for the good of species», поскольку эти представления
едва ли соответствуют дарвиновской теории, согласно которой
индивидуальные члены вида в первую очередь соблюдают их
собственные «selfish interests». По его предположению, на
ранних стадиях эволюции живой материи, на стадии химиче-
ской эволюции в результате случайных процессов появился
репликатор — молекула ДНК, делающая свои копии. В ре-
зультате мутаций (ошибок) первобытный суп (the primeral
soup) был наполнен неидентичными репликами, что'сопровож-
далось эволюцией их в оторону удлинения (toward greater lon-
gerity), а также увеличения скорости репликации и стабили-
зации. С этого времени начали действовать «соревнование» и
естественный отбор. В результате возникли современные гены'
и их ансамбли с механизмами их репликации, который автор
обозначает как «the gene machine», а многоклеточные организ-
мы как «колонии генов». Система генов обладает стабиль-
ностью и относительной автономией. В итоге эволюция орга-
нического мира является прежде всего эволюцией генов.
Неотвратимость прогрессивной эволюции можно видеть на
примере появления разума, который является далеко не слу-
чайным феноменом. Образно выражаясь, природа трижды пы-
талась создать разум и это ей удалось только после третьей
попытки. Первой «попыткой» явилось развитие нервной систе-
мы у осьминогов и кальмаров, которых недаром называют
приматами моря. Разум не мог развиться — мешали зависи-
мость от водной среды, отсутствие орудий и другие факторы,
несмотря на то что у этих животных уже появились условные
37
рефлексы и индивидуальное, сходное с разумным, поведение,
а нервная система получила значительное развитие. Второй
«попыткой» были насекомые. Однако их малые размеры (что
ограничивалось -наружным скелетом), ограниченная возмож-
ность увеличения объема нервной системы обрекли на неудачу
и эту «попытку», «венцом» которой стали колониальные насе-
комые— муравьи, пчелы, термиты, относящиеся, кстати ска-
зать, к разным таксономическим группам. Поэтому в этом
случае правильно говорить не об одной, а о трех неудачных
«попытках» создать разум.
Появление разума стало возможным благодаря возникно-
вению и эволюции позвоночных и их наиболее прогрессивной
ветви — млекопитающих. У них было все необходимое; удвоен-
ный по сравнению с пресмыкающимися геном с избытком ге-
нетического материала, внутренний скелет, значительная не-
зависимость от окружающей среды вследствие развития теп-
локровия. Поэтому появление приматов, а затем человека
разумного было не только возможно, но и неотвратимо, в то
время как другие ответвления (например, дельфины, слоны,
хищники) в плане возможности появления разума остались
тупиками вследствие специализации.
С развитием молекулярной биологии для исследования эво-
люционных связей между разными организмами стало широ-
ко применяться изучение гомологии белков и нуклеиновых кис-
лот — аминокислотной последовательности полипептидных це-
пей и нуклеотидной последовательности РНК и ДНК. Кроме
того, используют дополнительные приемы для учета скоростей
эволюции. С помощью этих методов можно не только выявлять
филогенетические связи между разными организмами, но и
учитывать скорости эволюции при построении эволюционных
древ.
Так, при сравнительном изучении гистонов Н4 простей-
ших и высших эукариотов показано, что различия пептидных
цепей этих гистонов менее выражены у животных и растений,
нежели у простейших, с одной стороны, животных и расте-
ний— с другой. Это позволяет прийти к заключению, что ди-
вергенция Protozoa и высших эукариотов произошла сущест-
венно ранее дивергенции растений и животных. На основе
данных изучения секвенций, получаемых после обработки
РНКазой рибосомной РНК, митохондрий, хлоропластов, бак-
терий и РНК рибосом цитоплазмы животных и растений, было
показано, что РНК рибосом хлоропластов и митохондрий име-
ют большую степень гомологии между собой'и РНК бактери-
альных рибосом и значительно меньшую — с РНК рибосом
цитоплазмы растений и животных. Это позволяет сделать вы-
вод о прокариотическом происхождении РНК митохондрий и
хлоропластов [Bonen L., Doolittle D., 1979].
38
G. Fox и соавт. (1977) при сопоставлении структуры 16 ри-
босомальных РНК у прокариотов пришли к заключению, что
метаногенные бактерии филогенетически далеки от истинных
бактерий; к ним ближе сине-зеленые водоросли, а позже про-
изошло разделение истинных бактерий на бацилл и вибрионов.
Основываясь на изучении рибосомальной РНК, О. Woese и
G. Fox (1977) выделяют у прокариотов три первичные линии
развития: первоначальные формы прокариотов Urkaryotes,
которые дали начало цитоплазматическим компонентам эука-
риотов (митохондриям и хлоропластам); Archaebacteria, по-
томками которых являются метаногенные бактерии; Eubacte-
ria, давшие начало современным разнообразным группам бак-
терий. Н. Hori и S. Osava (1979) сравнили вторичную структу-
ру 5S РНК 54 видов, относящихся к прокариотам и эукарио-
там,— от бактерий до человека. На основании полученных
данных было сконструировано филогенетическое древо. Для
этого, во-первых, была рассчитана степень замены нуклеоти-
дов, во-вторых, положено, что интенсивность замены пропор-
циональна числу лет, прошедших со времени эволюционной
дивергенции двух молекул от их общего предка. По этим рас-
четам время дивергенции про- и эукариотов составляет 1,8Х
Х109 лет, а дивергенции человека и дрожжей—1,2Х109 лет.
Эти же расчеты показывают, что грибы отделились от живот-
ных и растений несколько ранее, чем разделились, животные
и растения, хотя возможно, что сначала произошло отделение
растений от грибов и животных, а затем разделение двух по-
следних. Несколько неожиданным является положение Helo-
bacterium cutirubrum-. в то время как бактерии происходят из
одного ствола, эти бактерии скорее происходят от ветви эука-
риотов.
Если исходить из дивергенции рибосомной 5S РНК, то фи-
логенетическое древо выглядит следующим образом (рис. 2).
Линии эволюции про- и эукариотов являются самостоятель-
ными и ведут начало от гипотетического общего предка. В эво-
люции эукариотов наиболее ранними ответвлениями являются
протесты (Euglena}, вслед за чем последовало значительное
повышение радиации, что обусловило последовательное выде-
ление грибов, растений и животных. Изучение филогении ци-
тохрома с позволило также восстановить филогенетическое
древо этого белка, напоминающее эволюцию соответствующих
таксономических групп организмов. За основу было взято ми-
нимальное число мутационных различий в этом белке. Грибы
ранее всего дивергиро'вали от общего предка с животными.
Значительно позже произошла дивергенция беспозвоночных и
позвоночных, затем отделились рыбы, пресмыкающиеся, затем
произошла дивергенция млекопитающих и птиц и, наконец,
человека и обезьян.
39
Рис. 2. Межцарственная фило-
гения, распределенная по сход-
ству последовательностей ма-
лой субъединицы рибосомной
РНК.
1—крыса; 2 — X. laevis; 3 —Я. sa-
Lina-, 4 — Z. mays-, 5 — рис; 6 —
A. castelanii; 7 — S. cerevisiae; 8 —
P. tetraurelia- 9 — T. ihermophila;
10 — O. nova; 11—S. pustulata; 12 —
D. discoideum; 13 — T. brucei; 14 —
E. gracilis; 15 — 5. solfatarlcus; 16 —
H. volcanii; 17 —A. nidulans; 18 —
E. coli.
Открытие феномена сплайсинга [Berget S. et al., 1977]
дало возможность по-новому оценить события в ранней эво-
люции, поскольку наличие нитронов и экзонов 'было установ-
лено не только у низших, но и у высших эукариотов. Выска-
зывалось предположение, что экзоны кодируют определен-
ные домены белков, в то время как интроны могут стать объ-
ектом быстрой эволюции. В соответствии с этими соображе-
ниями была предложена модель молекулярной эволюции [Dar-
nell J., Doolittle W., 1986] (см. схему 1), причем на ранних
стадиях развития отщепление интронов и лигирование экзонов
обеспечивались самой РНК.
Наиболее древние окаменелости структур, напоминающие
сине-зеленые водоросли, обнаружены в породах, которые име- „
ют .возраст около 3,1 млрд лет. Структуры этого же типа встре-
чаются и в более молодых породах с возрастом около 0,8 млрд
лет. Вероятно, 1,5 млрд лет назад появились первые много-
клеточные животные (губки). Таким образом, потребовалось
2 млрд лет, чтобы эволюция первоначальных биологических
структур привела к образованию эукариотов и разделила их
на грибы, простейшие, растительные и животные царства. По-
видимому, разделение эукариотов на два царства (растения и
животные) произошло еще до того, как образовались много-
клеточные организмы, причем основным отличием животных
и растений явилось наличие фотосинтеза у последних и отсут-
ствие его у первых. Однако некоторые формы одноклеточных
организмов трудно с определенностью отнести к одному из
двух основных царств — животным или растениям. Таковыми
являются некоторые формы одноклеточных, имеющих жгути-
40
ки, например, Euglenavlrian и вообще все Protozoa. Вероятно,
они также ранее отделились от общей ветви эукариотов, пре-
жде чем произошла дивергенция растений и животных.
Дальнейшая эволюция органического мира происходила
значительно более быстрыми темпами. К началу кембрия
(570 млн лет назад) развились основные типы растений океа-
нов и морей — водоросли. В результате их жизнедеятельности
менялся состав атмосферы, которая из восстановительной ста-
новилась окислительной, приближаясь по своему составу к со-
временной— с содержанием инертного озона, кислорода и не-
больших количеств углекислого газа, а также с водяными
парами разной степени насыщенности. В течение первых двух
периодов палеозоя началось проникновение растительных ор-
ганизмов на сушу — лишайники. Однако настоящее завоева-
ние суши произошло в силуре (около 500 млн лет назад),
когда появились псилофиты — предшественники мхов, плау-
нов, хвощей и папоротников. Выход растений на сушу сопро-
вождался окончательным преобразованием атмосферы Земли,
которая по своему составу стала близкой к современной.
К этому же времени образовался слой озона в атмосфере, за-
щищающий биосферу от значительной части ультрафиолетово-
го излучения. В девоне (около 400 млн лет назад) и последу-
ющих периодах палеозоя и мезозоя развились многочисленные
виды голосеменных, а в конце мезозоя (250 млн лет назад)
появились покрытосеменные — современные деревья, кустарни-
ки и травы, которые вместе с хвойными стали преобладающи-
ми классами растений суши.
Эволюцию растенйй датируют с протерозойской эры
(1,5 млрд лет назад), когда появились первые примитивные
водные растения (водоросли), а также грибы. В палеозое
(585—225 млн лет назад) получают развитие многоклеточные
растения. В кембрии (585 млн лет назад) появляются много-
численные морские водоросли, в ордовике (505 млн лет на-
зад) — наземные растения, которые получают дальнейшее раз-
витие в силуре (425 млн лет назад). В девоне (375 млн лет
-назад) на суше, возникают леса, первые голосеменные расте-
ния. В карбоне (325 млн лет назад) господствуют папоротни-
ки, плауны, которые приходят в «упадок» в пермском периоде
(240 млн лет назад). В мезозое (225—75 млн лет назад) отме-
чается господство голосеменных, особенно в триасе (225 млн
лет назад) и юрском периоде (165 млн лет назад). Покрыто-
семенные появляются в юрском периоде и распространяются в
меловом периоде (135'млн лет назад), полное «господство» их
наступает в кайнозое (75 млн лет назад и до настоящего вре-
мени) .
Покрытосеменные произошли от мезозойских голосемен-
ных. По-видимому, однако, гингковые, хвойные, кордоиновые,
41
пентоксилеевые, некоторые цикадовые и беннеттитовые, птери-
доопермы и гнетовые не могут быть их предками, так как при-
митивные цветковые имеют лестничные трахеиды, а эти голо-
семенные— более высокоорганизованные, точечные. Кроме
того, цветок предка должен быть обоеполым, а у них стробилы
Однополые, и все названные группы голосеменных являются
слишком специализированными формами. Наиболее древние
остатки цветковых растений обнаружены в отложениях начала
мелового периода, однако уже в это время они разнообразные
и поэтому возникновение их следует отнести к более ранним
эпохам. По мнению ряда авторов, покрытосеменные происхо-
дят не от единого предка—голосеменного, а от нескольких
групп, в которых «рассеяны» признаки, характерные для цвет-
ковых. По-видимому, наряду с параллельной эволюцией боль-
шую роль играли ретикуляция эволюционных линий, обмен ге-
нетическим материалом в результате эпизодической гибриди-
зации или вирусной трансдукции. В дальнейшем общее направ-
ление эволюции шло от древесных форм к кустарникам, затем
к многолетним и, наконец, однолетним травам. Цветок покры-
тосеменных возник из энтомофильного стробила голосеменных.
При этом решающую роль в эволюции цветка сыграли насеко-
мые-опылители. Сначала появились двуполые цветки, позже —
однополые, причем вначале средством для привлечения насе-
комых была пыльца, а затем нектар. Эволюция шла от спи-
ральных цветков к циклическим, от полимерных к олигомер-
ным, от одиночных к соцветиям. В настоящее время цветко-
вые, или покрытосеменные, растения превалируют.
В растительном мире суши имеется до 300 000 видов по-
крытосеменных и колоссальное число их особей. За исключе-
нием лишайниковой и моховой тундры, сфагновых болот и
хвойных лесов, занимающих довольно обширные простран-
ства, суша покрыта главным образом представителями покры-
тосеменных. Форма покрытосеменных достигла необычайного
разнообразия: от крошечной ряски до гигантских деревьев, от
зеленых растений до сапрофитов, эпифитов и паразитов, от
лиан до плотоядных росянок и мухоловок. По уровню органи-
зации покрытосеменные занимают такое же место в раститель-
ном мире, как млекопитающие в животном мире. Покры-
тосеменные . представляют собой группу растений, приспо-
собленных к наиболее полному использованию солнечной
энергии.
Предков покрытосеменных растений следует искать среди
голосеменных, однако не современных, высокоопециализиро-
ванных форм, а среди более примитивных предков, например,
семенных папоротников, беннеттитовых и цикадовых. Перво-
начальные покрытосеменные имели обоеполые цветки, которые
развились из обоеполых стробил (шишек). Таким образом,
42
предками покрытосеменных 'были примитивные группы семен-
ных папоротников с трахоидами, имеющими еще лестничные
утолщения и со свободными еще микроспоралиями.
Было высказано предположение о происхождении покрыто-
семенных от беннеттитов путем переноса признаков с одного
пола на другой — гаметогетеротопии [Мейнен С. В., 1986].
У млекопитающих, птиц и насекомых этот феномен не столь
уж редок, он приводит к скачкообразному изменению вида
(например, уподобление женских, половых органов самок пят-
нистой гиены таковым самцов), поэтому данный феномен не
может быть неожиданным у растений. Согласно этой гипоте-
зе, гинецея покрытосеменных возникла от полиопермов беннет-
титов. Вероятно, это были преимущественно горные формы
тропических и субтропических стран, находившихся далеко от
областей накопления осадков. Поэтому они не сохранились в
виде ископаемых. Эволюция их происходила быстро в услови-
ях неотении.
Большую роль в эволюции покрытосеменных сыграло раз-
витие цветка, в образовании и эволюции которого важное зна-
чение имели насекомые. Цветок покрытосеменных возник из
энтомофильного и обоеполого стробила. Насекомые, поедая
пыльцу, способствовали перекрестному опылению. В то же
время возникновение плодолистиков обеспечило защиту семе-
зачатков и способствовало в дальнейшем появлению рыльца
с функцией улавливания пыльцы. Все эти изменения имели
исключительно большое значение в совершенствовании спосо-
бов распространения семян. Древнейшие покрытосеменные
были древесными растениями, но в дальнейшем появились ку-
старники, а затем травы — сначала многолетние, а позже од-
нолетние. Эволюция также шла от вечнозеленых растений к
растениям с сезонным появлением и опаданием листьев. По-
следние формы смогли распространиться в зоне умеренного
и холодного климата.
«Обломками» древних покрытосеменных, живыми ископае-
мыми, сохранившимися до нашего времени, являются магно-
лиевые вечнозеленые деревья и кустарники, а также лавровые
и троходендралы. Дальнейшая эволюция привела к разделе-
нию цветковых растений на одно- и двудольные, причем одно-
дольные, вероятно, ведут свое происхождение от примитивных
двудольных. Характерно, что среди однодольных отсутствуют
истинные древесные формы: пальмы и другие однодольные
древовидные формы не являются истинными деревьями и про-
исходят от травянистых растений.
Покрытосеменные широко распространились в меловом пе-
риоде, когда происходили интенсивное горообразование и рез-
кие изменения климата Земли. В этих условиях покрытосе-
менные обнаружили высокую эволюционную пластичность и
43
необычайную приспособляемость, что и обеспечило быстрое
расселение их по земной поверхности.
Выход жизни на сушу создал более благоприятные условия
для накопления биомассы. Количество живого вещества суши
в 200 раз превышает таковое живого вещества океанов, а вы-
раженное в сухом виде — даже в 350 раз. При сравнении сред-
них значений биомассы на единицу площади оказывается, что
концентрация живого вещества на суше в 1000 раз больше,
чем в океане.
Эволюция животных’также начинается в протерозое, когда
появились морские простейшие, а в конце эры — моллюски,
черви и другие морские беспозвоночные. В кембрии господ-
ствуют трилобиты и плеченогие, зарождается большинство
типов современных животных. Рыбы появляются в ордовике,
но господствуют в море моллюски, кораллы и трилобиты. В си-
луре усиливается развитие рыб, господствуют морские пауко-
образные, появляются первые бескрылые насекомые. В девоне
возникают земноводные, в карбоне появляются множество
насекомых и первые пресмыкающиеся. Последние достигают
расцвета в начале мезозоя (триас) и вымирают в конце мезо-
зоя (меловой период). Кайнозойская эра характеризуется рас-
цветом млекопитающих и птиц.
Простейшие имеют следующие 5 типов организации: моно-
эргидные (амебы), с полиплоидным ядром (радиолярии), по-
лиэнергидные (полимастигиды), колониальные (уроглена),
многоклеточные (вольвокс). Однако и многоклеточные про-
стейшие по степени интеграции стоят значительно ниже са-
мых примитивных метазоа.
К началу кембрия в водах мирового океана жили многие
представители низших беспозвоночных — губки, медузы, ко-
раллы, низшие черви, немертины. Последние уже имели си-
стемный уровень организации, ставши предшественниками
(непрямыми!) высших животных. Дальнейшая эволюция жи-
вотных шла в нескольких направлениях, давши ряд самостоя-
тельных ответвлений — членистоногих, моллюсков, плеченогих
и мшанок, иглокожих и др. Большинство из них появилось в
ранних периодах палеозоя (кембрий,-ордовик). Природа как
бы нащупывала методом проб й ошибок возможные пути эво-
люции, неоднократно заходя в тупик. Большинство этих форм
остались водными животными, которые не смогли достигнуть
высоких стадий развития. Наиболее развитые моллюски —
кальмары и осьминоги — имеют хорошо развитые органы
чувств, однако их эволюция, длившаяся сотни миллионов лет,
не привела к появлению зачатков разума. Наиболее процвета-
ющая группа высших беспозвоночных — членистоногие, осо-
бенно класс насекомых, стали заселять сушу в силуре (около
500 млн лет назад), после того как на суше появились расте-
44
яия (мхи и папоротники). За время длительной эволюции
они дошли до стадии общественных насекомых (муравьи, пче-
лы, термиты) с высокоразвитыми инстинктами. Однако нали-
чие внешнего скелета ограничило рост размеров тела, и эво-
люция их также не привела к появлению зачатков разума.
Эволюционная ветвь, которая привела к появлению позво-
ночных, также изобилует тупиковыми ответвлениями. Первые
хордовые появились в силуре (490—420 млн лет назад). Срав-
нительно быстро эволюция их прошла от круглоротых до пре-
смыкающихся (330 млн лет назад), а затем снова «застопори-
лась» на 200 млн лет: в течение 120 млн лет на Земле господ-
ствовали динозавры, исчезнувшие в конце мелового периода,
и только около 100 млн лет назад появились млекопитающие.
В течение последних 70 млн лет от первичных млекопитаю-
щих образовались все ныне существующие формы плацентар-
ных млекопитающих, и за этот же период возникли и вымерли
многие промежуточные формы и их предшественники.
До сих пор во многом неясными остаются пути эволюции
беспозвоночных, образовавших многочисленные таксономиче-
ские группы высшего типа. Предполагают, что начальной фор-
мой многоклеточных был организм, сходный с паренхимулой
Мечникова, обитавшей в воде. Он был покрыт экзодермаль-
ным ресничным эпителием и имел фагоцитобластическую па-
ренхиму. В дальнейшем эволюция протекала в три этапа. На
первом этапе образовались организмы, имевшие рот, который
вел в фагоцитобластическую паренхиму; они напоминают бес-
кишечных турбеллярий. Уже в это время организм стал пи-
таться в целом, а не его клетки и в связи с этим в эктодерме
появилось эпителиальное нервное сплетение. На втором этапе
возникла эпителизированная кишка — второй эктодермальный
эпителий. Формы, имевшие эпителизированный центральный
фагоцитобласт, уже стояли на уровне кишечнополостных с бо-
лее развитыми нервными элементами, формировавшимися за
счет энтодермы. На третьем этапе организмы были сходны с
греневиками. Они имели правильно разветвленную сеть гаст-
роваскулярных каналов, заметно усложнился аборальный ор-
ган чувств.
Таким образом, эволюция исходных многоклеточных в тол-
ще воды могла привести к организации типа кишечнополост-
ных с двумя отделами нервного аппарата и первичным або-
ральным органом чувств. Из них развились многочисленные
другие формы беспозвоночных. Часть из них оседала на дне.
Оседавшие на аборальный полюс дали начало Trochozoa, Acti-
notrochozoa и Platyctenida-, оседавшие на антимеру дали на-
чало Scolecida, Brachiopotn, Chaetognata и Hemichoedata.
У предков Scolecida (т. е. плоских и круглых червей и немер-
тин) эволюция шла в направлении перемещения рта сначала
45
на брюшную сторону, а потом по брюшной стороне в сагит-
тальной плоскости вперед вплоть до переднего терминального
положения. Другое направление эволюции сколецид— появле-
ние эпителизированной кишки, а потом анального отверстия;
при этом у них не образовалось эктодермальных нервных кле-
ток и нервный аппарат возник из эктодермы. Дальнейшая эво-
люция этой ветви привела к появлению Hemichoedata. Из вет-
ви, осевшей на оральный полюс, только Kamptozoa стали вести
на дне прикрепленный образ жизни, оставшись первично бес-
целомными; большинство же трохофоров стали вести подвиж-
ный образ жизни на дне. От них появились полихеты, мол-
люски, членистоногие. Из ветви, осевшей на аборальный по-
люс, развились иглокожие, губки, кишечнополостные. Эта
группа наименее продвинулась эволюционно.
Предками позвоночных явились, по-видимому, первичные
хордовые [Северцов А. И., 1939], примитивные и неспециали-
зированные многоклеточные беспозвоночные организмы, отно-
сящиеся к классу крыложаберных (Pterobranchia). Они оби-
тали в кембрии (около 500 млн лет назад). Из них развились
содержащие жаберные щели органулы, сходные с оболочеч-
никами (Ascidiae), вернее, с их свободно плавающими личин-
ками (ордовик, 420—350 млн лет назад), а от них произошли
животные, напоминающие современного ланцетника. К концу
силура (320 млн лет назад) появляются бесчелюстные (Agna-
tha) — рыбообразные существа (древние Ostracodermi). В позд-
нем силуре и раннем девоне (320—300 млн лет назад) возник-
ли первые челюстные позвоночные (Placodermi'), а затем кост-
ные рыбы (Oxteichtys). В середине и конце девона (300—
280 млн лет назад) дивергировали кистеперые (Actinopterygii)
и лопастеперые (Choaichtys) рыбы. Первые впоследствии об-
разовали класс костистых рыб, вторые — немногие виды двоя-
кодышащих рыб (Dipnoi) и латимерий. От них также ведут
свое происхождение амфибии. Первые амфибии обнаружены
в верхнем девоне (280 млн лет назад), они являются проме-
жуточными формами между кистеперыми рыбами и типичны-
ми амфибиями. От этих примитивных форм неспециализиро-
ванных амфибий ведут свое происхождение первые рептилии —
стилозавры, появившиеся в карбоне. Тем временем амфибии
разделились на две ветви, давшие начало нынешним хвоста-
тым, а также безногим, бесхвостым амфибиям.
Впервые сушу заселили амфибии, однако они остались тес-
но связанными в своем развитии с водой, тогда как рептилии
приобрели приспособления к развитию яйца вне водной среды
(амнион, аллантоис, большое количество желтка для питания
зародыша, твердая скорлупа) и поэтому стали свободно рас-
селяться на суше. Мезозойская эра (200—70 млн лет назад)
была веком расцвета рептилий, из 5 подклассов рептилий Did-
46
psida дали начало динозаврам, крокодилам, ящерицам и зме-
ям, а также птерозаврам и птицам, a Synapsida— млекопи-
тающим. Два последних класса позвоночных появились в кон-
це юрского и начале мелового периода (130 млн лет назад).
Среди млекопитающих три подкласса — однопроходные (Рго-
totheria), сумчатые (Metatheria) и плацентарные {Eutheria) —
представляют самостоятельные эволюционные ветви. Причем
эти ветви, появившись 60—70 млн лет назад, стали особенно
бурно развиваться в середине кайнозойской эры (околю 20 млн
лет назад). Наиболее древними и примитивными млекопитаю-
щими были насекомоядные, от них произошли ныне сущест-
вующие и вымершие отряды плацентарных, включая прима-
тов, появившихся в палеоцене (70—50 млн лет назад) [Simp-
son G., 1953]. Антропоиды появились в раннем олигоцене
(35 млн лет назад), гоминиды — в раннем миоцене (25 млн лет
назад), предки человека— в раннем плиоцене (10 млн лет на-
зад). Около 1 млн лет назад появились древние люди —пите-
кантропы и несколько позже неандертальцы. Последние вы-
мерли во время четвертого ледникового периода и после этого
оледенения около 50 000 лет назад появился современный че-
ловек.
В течение эволюции беспозвоночных можно видеть образо-
вание многочисленных тупиковых ветвей, не давших начало
дальнейшей прогрессивной эволюции и тем более появлению
разума. Такими своеобразными тупиковыми ветвями стали
осьминоги и колониальные насекомые (муравьи, пчелы, тер-
миты). Тупиковые ветви прослеживаются и среди позвоноч-
ных. Одним из таких тупиков эволюции явились динозавры.
Они появились более 200 млн лет назад и существовали на
Земле около 140 млн лет, исчезнув около 65 млн лет назад.
В заключение приведем календарь, дающий наглядное
представление о масштабе времени эволюции органического
мира [Волькенштейн М. В., 1984]. Вся эволюция жизни на
Земле, если время существования Вселенной исчислять одним
годом (масштаб 1 :2хЮ12), на этой шкале заняла последний
месяц года.
Начало года Большой взрыв
Июнь Возникновение галактик
Сентябрь Возникновение Солнечной системы и образование
планеты Земля
Октябрь Первые живые существа, древнейшие известные
осадочные породы и окаменелые отпечатки микро-
организмов
Ноябрь Микробионты, производящие кислород, широко раз-
виваются. Возникновение полового способа размно-
жения. Появление фотосинтезирующих растений,
первые клетки, содержащие ядра (эукариоты)
47
Начало декабря
Середина декабря
20.XII
21.XII
22.XII
23.XII
24.XII
25.XII
26.ХП
27.XII
28.XII
29.ХН
30.XII
31.XII
Около 14.00.00 ч
Около 22.30.00 ч
Около 23.00.00 ч.
Около 23.59.00 ч
Около 23.59.30 ч
Около 23.59.54 ч
Около 23.59.56 ч
Около 23.59.57 ч
Около 23.59.59 ч
24.00.00 ч
01.01 (Новый год)
Около 00.00.01 ч
Около 00.00.02 ч
Около 00.00.03 ч
Образование кислородной атмосферы, интенсивные
извержения вулканов. Развитие мейоза и полового
способа размножения
Развитие гетеротрофных одноклеточных, первые
многоклеточные организмы. Начало макроскопиче-
ской жизни
Возникновение беспозвоночных
Первый океанический планктон, расцвет трилобитов
Период ордовика; первые позвоночные (рыбы)
Силур; споровые растения завоевывают сушу
Девон; первые насекомые. Животные завоевывают
сушу, первые амфибии, летающие насекомые
Каменноугольный период (каборн); первые хвойные
растения, первые рептилии
Пермь; первые динозавры
Триас; первые млекопитающие
Юра; первые птицы
Меловой период; первые цветковые растения, выми-
рание динозавров
Третичный период; первые приматы, «расцвет» мле-
копитающих, первые гоминиды
Возникновение проконсула и рамапитека
Первые люди
Орудия из камня
Открытие земледелия
Первые города
Открытие письма ' ;
Бронзовая металлургия
Железная металлургия '
Евклидова геометрия, архимедова физика
Исчисление времени i
Введение нуля и десятичного счета
Возрождение и современная наука
Современность
Мы хотели бы заключить эту главу некоторыми соображе-
ниями об. эволюции генетического аппарата. Вначале он был
невелик, и пока его молекулярная масса не превышала 10е
(3000 пар нуклеотидов или сходного порядка величин), мат-
ричный синтез ДНК был достаточно надежен. С увеличением
размера генома возрастала вероятность ошибок в процессе
репликации, что стало непреодолимым препятствием для даль-
нейшего увеличения размеров генома. Вероятно, на этой ста-
дии и появились «страховочные» приспособления, которые до-
шли до настоящего времени в виде системы Оказаки. Ее суть
48
заключается в синтезе относительно небольших фрагментов-
ДНК (до 3000 пар нуклеотидов), проверке правильности син-
тезов, исправлении ошибки и соединении фрагментов в непре-
рывную дупликационную нить. Эта система существует у .всех
современных прокариотов и более сложный ее аналог — у эука-
риотов. У вирусов (ДНК-содержащих) данная система может
существовать или не существовать. В последнем случае син-
тез ДНК, по-видимому, происходит на более примитивной ос-
нове. Система Оказаки в то же время оказалась весьма гро-
моздкой, и потребовалось усовершенствование работы генома
в сторону большей его подвижности и оперативности. Таким
«усовершенствованием» явились транспозоны и другие мигри-
рующие генетические элементы. Они также впервые появились
у прокариотов, сохранились и получили дальнейшее развитие
у эукариотов. У высших эукариотов (животных) возникла си-
стема интерферона, обеспечивающая гомеостаз нуклеиновых
кислот. Эта система еще отсутствует у беспозвоночных и впер-
вые появляется у хордовых, получив наивысшее развитие у
млекопитающих и птиц. Она «сомкнулась» с иммунной систе-
мой, обеспечивающей белковый гомеостаз.
ГЛАВА 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ
Прежде чем излагать данные об эволюции разных групп
вирусов, целесообразно сопоставить существующую классифи-
кацию с некоторыми соображениями о возможных источниках
происхождения и об основных направлениях эволюции виру-
сов. Использовав основные критерии международной класси-
фикации вирусов, мы построили ее по принципу «от простого —
к сложному» (в скобках указаны порядковые номера).
А. Прионы
Б. Вироиды
В. РНК-содержащие вирусы
1. РНК однонитевая
1.1. Без оболочек
1.1.1. Монопартитные
1.1.1.1. Изометрические
Picornaviridae, Caliciviridae, Nudaurelia Р, Leviviridae,
MCDV, Tymovirus, Luteovirus, Tombusvirus, Sobemovi-
rus, Necrovirus (1—10)
1.1.1.2. Палочковидные
Closterovirus, Carlavirus, Potzvirus, Potexvirus, Teba-
movirus (11-15)
1.1,2. Бипартитные
4—1536 4&
1.1.2.1. Изометричные
Dianthovirus, Comovirus, Nepovirus, PEMV, Nodaviri-
dae, VTM (21)
1.2.2.2. Палочковидные
Tobravirus (22)
1.1.3. Мультипартитные
1.1.3.1. Изометрические
Cucumovirus, Bromovirus, Harvirus (23—25)
1.1.3.2. Палочковидные
Hordeivirus (26)
1.1.3.3. Смешанные
ALMV (27)
1.2. С оболочками
1.2.1. Без синтеза ДНК
1.2.1.1. Геном позитивный
Togaviridae, Flavivtridae, Coronaviridae, TSWV (28—31)
1.2.1.2. Геном негативный
1.2.1.2.1, Геном непрерывный
Paramyxoviridae, Rhabdoviridae (32—33) '
1.2.1,2.2. Геном фрагментарный
. Orthomyxoviridae, Bremyaviridae, Arenaviridae
(34—36)
1.2.2. Синтез ДНК
Retroviridae (37)
:2. РНК двунитевая
2.1. Без оболочек
2.1.1. РНК непрерывная
Totivlridae (38)
2.1.2. РНК бисегментная
Partitiviridae, Birnaviridae (31—40)
2.1.3. РНК трисегментная
Трисегментные миковирусы (41)
2.1.4. РНК мультисегментная
Reovlridae (42)
2.2. С оболочками
Cystoviridae (43)
Г. Плазмиды
Д. ДНК-содержащие вирусы /
1. ДНК однонитевая
1.1. Без оболочек
1.1.1, Изометрические
Mycrovirldae Parvoviridae (44~45)
1.1.2. Пулевидные
Фаги микоплазм (46)
1.2. С оболочками
Plasmavirldae (47)
-2. ДНК двунитевая
2.1. Без оболочек
2.1.1. Монопартитные
Papovaviridae, Adenoviridae, Irldovirtdae, Myovlrldae, Siy-
loviridae, Podoviridae, Tectoviridae (48—54)
50
1.2.1. Мультипартитные
Polydnaviridae (55)
2.2. С оболочками
Plasmaviridae, Hepadnaviridae, Baculoviridae, Herpesviridae
(56—59)
2.3. Co сложным строением
Poxvirldae (60)
Мы привели перечень семейств, родов и групп вирусов из
последнего издания классификации и номенклатуры вирусов
[Matthews R., 1982], сгруппировав их несколько по-иному (по
степени возрастания сложности) и дополнив позже предло-
женными таксономическими группами. Нетрудно видеть, что
международная классификация вирусов, будучи вполне удоб-
ной для практических целей, далеко не отражает возможных
направлений* эволюции вирусов и разные ее разделы построе-
ны на различных принципах. После типа РНК (однонитевая,
двунитевая) следующим по значению критерием является на-
личие внешних оболочек, затем моно- или мультипартитность
для необолочечных вирусов (все они имеют позитивный геном)
и стратегия генома для оболочечных вирусов. Нам представ-
ляется важным построить классификацию по несколько иным
принципам, взяв в качестве основного критерия последнее, а
именно стратегию вирусного генома. Однако, прежде чем клас-
сифицировать по этому признаку, сформулированному глав-,
ным образом для вирусов животных [Baltimore D., 1974], нам
хотелось бы обратить внимание на круг хозяев, поражаемых
разными группами РНК-содержащих вирусов.
Среди хозяев вирусов с двунитевой РНК находятся бакте-
рии, грибы, растения, беспозвоночные и позвоночные живот-
ные, среди хозяев вирусов с однонитевой ДНК — одна весьма
специализированная группа бактериальных вирусов, а затем
многочисленные вирусы растений и животных (преимущест-
венно высших позвоночных), а также сравнительно поздно по-
явившихся беспозвоночных (преимущественно насекомых).
Особенностью РНК-содержащих вирусов, за исключением
ретровирусов, является наличие РНК-зависимой РНК-поли-
меразы. Этот фермент отсутствует у животных, но имеется у
растений. По-видимому, растения явились источником проис-
хождения многих РНК-содержащих вирусов, так как РНК-за-
висимые синтезы РНК имеют место в растительных клетках.
В пользу этого предположения косвенно свидетельствует так-
же сложное строение некоторых репликаз у вирусов растений.
Так, репликаза РНК-оодержащего вируса желтой мозаики
турнепса состоит из двух субъединиц, из которых одна (моле-
кулярная масса 150 000) кодируется вирусным геномом, а дру-
гая (молекулярная масса 45 000) —геномом клеток растения-
4*
51
хозяина вируса. У растений имеется РНК-зависимая РНК-по-
.лимераза, однако некоторые вирусы растений, используя этот
«хозяйский» компонент, обладают собственной полимеразой
как дополнительным и единственным ферментом. В случае ви-
руса желтой мозаики турнепса, относящегося к тимовирусам,
«хозяйский» компонент (молекулярная масса 45 000) и вирус-
ный компонент (молекулярная масса 115 000) необходимы для
функционирования довольно простого генома этого вируса.
Впрочем, другими источниками происхождения РНК-содер-
жащих вирусов могли стать и грибы (у которых, по-видимому,
существуют системы РНК-зависимого синтеза РНК), а также
бактерии, простейшие, вирусы которых, будучи специализиро-
ванными формами, содержат в составе репликазы также ви-
русный и «хозяйский» 'компоненты. К вопросу о происхожде-
нии и дальнейшей эволюции РНК-содержащих вирусов мы
еще вернемся при рассмотрении отдельных их групп, здесь же
уместно обратить внимание на разные пути совершенствова-
ния их геномов.
Наиболее простыми вирусами являются группы раститель-
ных вирусов с небольшим позитивным геномом, у которых от-
сутствуют специальные структуры на 5'- и З'-концах моле-
кулы РНК. Обозначим их условно первой группой с подразде-
лением на изометрические и палочковидные.
1. Простые вирусы:
а) изометрические — Nudaurelia р, Maize chlorotic dwart
virus group (MCDV), Luteovirus, Dianthovirus, Levivi-
ridae-
б) палочковидные—Closterovirus, Carlavirus.
К сожалению, мы мало знаем о репликации этих вирусов,
и возможно, определение «простые» является ошибочным. По-
этому лучше эти группы вирусов обозначить как малоизу-
ченные. Зато мы знаем, в каких направлениях шло совершен-
ствование их генома. Геном любого, даже самого примитивно-
го вируса имеет не менее 3—4 генов, если, конечно, этот вирус
недефектен, как дельтанвирус— «спутник» вируса гепатита В.
На нем закодированы белки капсида и полимераза, которые
не должны быть синтезированы в одинаковом числе копий.
Поэтому должен существовать какой-то механизм регуляции
этого синтеза.
На примере более изученных левивирусов (фаги Qp, Л432)
было показано, что эта задача решается двумя путями: рас-
положением генов на молекуле РНК и регуляцией их с по-
мощью синтезированных вирусных белков. Именно поэтому у
столь примитивных вирусов (Leviviridae) синтез их 4 белков —
белка капсида, белка созревания (белок Л), литического бел-
ка и полимеразы —строго регулирован, поскольку на один
зрелый вирион требуется 180 копий капсидного белка, одна
S2
копия белка А, вероятно, единичные молекулы литического
белка и полимеразы. Последняя, как и у тимовируса (вируса
желтой мозаики турнепса), имеет субъединичное строение, од-
ним компонентом которого является вирусный белок, а дру-
гим— «хозяйский» белок. После того как полимераза синте-
зирована, она блокирует работу генов, синтезирующих уни-
кальные белки, и этим обеспечивается многократное функцио-
нирование гена капсидного белка. Возможно, по этому же пути
происходит регулирование геномов рассматриваемых двух
групп простейших вирусов.
В дальнейшем геном РНК-содержащих вирусов совершен-
ствовался в нескольких направлениях.
1. Формирование структур, характерных для мРНК эука-
риотов: кэп-структур на 5'-концах и поли (А)-последователь-
ностей на З'-концах, которые у вирусов растений чаще заме-
нены структурами, сходными с тРНК и даже обладающими
аминоацилакцептирующей активностью,— Tymovirus (икоса-
эдрический), Tobamovirus (палочкообразный), Potexvirus (ни-
теобразный с кэп-структурой, но без тРНК), Necrovirus (ико-
саэдрический квазикэп-образная структура).
2. Синтез субгеномных РНК, кодирующих группы белков
с последующим нарезанием конечных продуктов:
a) Tombusvirus — икосаэдр,ический, к ним примыкают рас-
смотренные выше группы Tymovirus, Potexvirus, Toba-
movirus, имеющие кэп-структуры;
б) Togaviridae, Flaviviridae, Coronaviridae — все они явля-
ются оболочечными вирусами с кубическим типом сим-
метрии нуклеокапоидов.
3. Разделение генома на сегменты, размещенные в одном
и том же вирионе. Tomato spotted wiltvirus (TSWV) —оболо-
чечный вирус со спиральным типом симметрии внутреннего
риб ону к леопр отеид а.
4. Разделение генома на сегменты и размещение их в раз-
ных частицах (мультипартитность):
а) простые бипартитные вирусы — Nodeviridae, Velvet to-
bacco mosaic virus group (VTMV)—икосаэдрические,
liarvirus — палочковидные;
б) вирусы co структурами кэп-тРНК — cucumovirus, Bro-
movirus, Hordeivirus (кэп-тРНК-структуры), Tobravirus,
Altalfa mosaicvirus group (ALNlV) (только кэп) —па-
лочковидные.
5. Вирусы со структурой VPg-pA-.
а) геном считывается в виде одного полипротеида, кото-
рый затем нарезается клеточными и вирусными протеа-
зами,— Picornaviridae (икосаэдрические), Potyvirus
(нитевидные);
53
Таблица 2. Разделенные геномы РНК вирусов
Вирусы Число моду- лированных РНК Тотальная молекулярная масса, -10е Хозяин
Стратегия 1. Монон артитные вирусы
Цисто 3 10,4 Бактерии
Рео 10—12 12—20 Животные, растения.
Гриппа 8 5 Животные
Бунья 3 5,5 »
Арена 5(3 хозяина) ? »
Пятнистой болезни то- 4 7,5 Растения
матов
Стратегия 2. Мультипартитные вирусы
Группа Penicillium Ehrzsogenum 3 Грибы
Группа Penicillium 2 ? »
stoloniferum
Nepo 2 4,6 Растения
Мозаики гороха 2 3 »
Сото 2 2,4 »
Tobra 2 3,8 »
Сисито 2 3,2 »
Bromo 3 2,8 »
Наг 3 2,7 »
Alfalfa mosaic 3 2,6 »
Hordei 2—4 ? »
б) синтезируются субгеномные РНК — Caliciviridae, Sobe-
movirus (икосаэдрические);
в) субгеномные РНК разобщены в разных частицах—Со-
movirus, Nepovirus, Peaenation mosaic virus (PEMV) —
бипартитные икосаэдрические.
6. Вирусы с негативно-полярным геномом:
а) РНК непрерывная, гены считываются отдельно — Rhab-
doviridae, paramyxoviridae\
«б) РНК фрагментарная — Bunyaviridae, Orthomyxoviridae.
7. Вирусы с амбисенс-РНК — Arenaviridae.
8. Вирусы с обратной транскрипцией — Retroviridae.
Естественно, что у некоторых вирусов различные направ-
ления эволюции «переплетаются». Таковы колицивирусы, у ко-
торых наряду со структурой VPg синтезируются субгеномные
РНК, комовирусы, у которых наряду со структурой VPg име-
ет место бипартитность, кукумовирусы, у которых наряду с би-
партитностью РНК имеются кэп-структуры и т. п. Поэтому
54
Таблица 3. Возможность ошибок в геномах РНК- и ДНК-содержащих
вирусов
Общее число ошибок Возможность ошибок
рнк ДНК
0 0,2592 0,9999955
1 0,3500 4,5ХЮ-1 2 3 4 5 6
2 0,2363 1,0X10-“
3 0,1063 1,5X10-“
4 0,0359 Бесконечно малое
5 0,00969
5 0,00218
7 0,000420
8 0,0000708
при описании отдельных групп вирусов мы вынуждены делать
отступления как от международной классификации, так и от
строгого подразделения стратегий реализации генетической
информации.
Вопрос о мультисегментности и мультипартитности вирусов
явился предметом специального рассмотрения [Reanney D.,
1984]. С одной стороны, мультисегментность и мультипартит-
ность обеспечивают сбалансированный синтез отдельных бел-
ков. Однако при летальных мутациях в первом случае доста-
точно повредить один ген, чтобы весь вирион перестал быть
инфекционным. Во втором случае летальная мутация затра-
гивает только пораженный ген и не сказывается на всей попу-
ляции. С другой стороны, мультипартитные вирусы обеспечи-
вают инфекцию лишь при достаточно массовых дозах зара-
жающего вируса. С этими соображениями приходится считать-
ся при оценке вероятности инфекции у животных и растений
(табл. 2).
Пути эволюции будут рассмотрены в разделах, посвящен-
ных разным группам-вирусов. Здесь же отметим, что стратегия
геномов, впервые сформулированная Reanney и Baltimore
(1974), нашла дальнейшее развитие в работах В. И. Агола
(1978), А. Д. Альтштейна и Н. В. Каверина (1980). А. Д. Альт-
штейн и Н. В. Каверин (1980) выделяют 6 стратегий реализа-
ции генетической информации.
1. (±) ДНК-*-РНК-*-белок (вирусы с двунитевой ДНК).
2. ( + ) ДНК->-(±) ДНК->-РНК->белок (вирусы с однонитевой ДНК).
3. ( + ) РНК->ДНК->-( + ) РНК-’-белок (ретровирусы).
4. ( + ) РНК->-(—) РНК-*(+) РНК-’-белок (пикорнавирусы).
5. (—) РНК->-(+) РНК-’-белок (вирусы с негативным геномом).
6. (±) РНК~>( + ) РНК~*-белок (реовирусы).
55
Рассматривая происхождение вирусов, авторы считают их про-
исходящими из первичных генетических систем репликации —
трансляции. Иными словами, вирусные генетические системы
существовали с момента возникновения первой биологической
генетической системы, которая ио простоте и поведению соот-
ветствовала вирусным системам. Авторы считают, что появле-
ние принципиально новой вирусной системы — чрезвычайно
редкое событие и большинство известных в настоящее время
вирусов являются результатом эволюции генетических систем,
появившихся первично или обособившихся от клеточного ге-
нома. Необходимо также отметить, что частота ошибок считы-
вания РНК в 100 000—10 000 000 выше частоты считывания
ДНК [ReanneyD., 1984] (табл. 3).
Все эти данные будут учтены при рассмотрении эволюции
разных групп вирусов.
СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В этой части книги предприняты попытки рассмотреть воз-
можные источники происхождения и пути эволюции разных
групп вирусов в пределах их семейств и родов, принятых меж-
дународной классификацией вирусов. Однако этот принцип
выдержан далеко не всегда, так как, во-первых, между виру-
сами разных семейств в некоторых случаях (например, семей-
ства Hepadnaviridae и Cauliviridae или Togaviridae и Tobamo-
viridae) почти бесспорно установлены эволюционные связи,
в других случаях еще недавно, казалось бы, эволюционно
близкие вирусы (например, роды Togaviridae и Flavivirus)
оказались относящимися к разным семействам, эволюционная
общность которых либо отдалена, либо просто сомнительна.
Мы также изменили порядок изложения эволюции отдельных
групп вирусов по сравнению с таковым в международной клас-
сификации [Matthews R., 1982], где вначале описываются наи-
более сложные ДНК-содержащие вирусы, а в конце — муль-
типартитные РНК-содержащие вирусы. Нам представляется
целесообразным для данной книги избрать противоположный
порядок, начав с прионов, вироидов и плазмид и закончив ви-
русами оспы, так как эволюционный путь, пройденный, напри-
мер, плазмидами, несомненно, короче, чем эволюция вирусов
оспы, имея в виду не обязательно промежуток времени их
существования (хотя в данном примере и это, вероятно, спра-
ведливо), но и содержание имевших место эволюционных про-
цессов.
Изложению соображений об эволюции предпосланы крат-
кие сведения о соответствующих вирусах в минимальном объ-
еме, с тем чтобы напомнить читателю основные характеристи-
ки генома, белков, строения вирионов и стратегии репликации,
а также данные о занимаемых вирусами экологических нишах.
Более подробные экологические данные, а также сведения о
строении и функционировании вирусов обсуждаются в разде-
лах, посвященных путям их эволюции.
К сожалению, соображения о происхождении разных групп
вирусов, за исключением, может быть, наиболее простых авто-
номных генетических структур, носят пока слишком общий
57
характер. Мы, однако, считаем полезным изложение из этих
общих соображений, помня, что еще в 40—50-е годы первые
классификации вирусов, будучи наивно невежественными, тем
не менее принесли пользу, стимулировав исследования в этом
направлении.
ГЛАВ А 4. ПРИОНЫ
Трансмиссионные губкообразные поражения головного моз-
га были обнаружены у овец и коз (скрепи), норок (энцефа-
лопатия) и человека (куру, пресенильная деменция, болезнь
Крейтцфельда — Якоба). Сходные болезни позже были выяв-
лены у находящихся в неволе оленей и лосей. Пониманием
общности этой группы болезней мы обязаны D. Gajdusek
(1984). Он определил их возбудителей как необычные (uncon-
ventional) вирусы, к которым не формируется иммунитет, по-
скольку у возбудителей не обнаружены «нехозяйские» анти-
гены. Болезни эти частично взаимосвязаны. Так, энцефалопа-
тия норок появляется после скармливания им субпродуктов,
полученных от овец, пораженных скрепи, поэтому возбудитель
рассматривается как субпопуляция возбудителя скрепи. Воз-
можна связь между редкой болезнью Крейтцфельда'—Якоба
и более часто встречающейся болезнью Альцгеймера [Sala-
zar A. et al., 1983]. Возможна связь скрепи и болезни Крейтц-
фельда — Якоба, поскольку последней часто болеют ливийские
евреи, проживающие в Израиле, которые употребляют в пищу
глаза и мозг овец. Возможна также связь этой болезни с куру,
распространившейся в связи с ритуальным каннибализмом.
Природа возбудителя скрепи остается предметом продол-
жающихся исследований. Если исходить из результатов опы-
тов с нагреванием, обработкой формальдегидом, облучением
и считать генетическим материалом нуклеиновую кислоту, то
ее размер составит 105. При этом основные свойства генетиче-
ского материала— наследственность и изменчивость — сохра-
няются. Вообще же по этим свойствам агенты имеют скорее
белковую, нежели нуклеиновую природу. Кстати, возбудитель
скрепи инактивируется более интенсивно УФ-лучами при их
длине 235 нм (что типично для белков), а не при 254—260 нм
(что типично для нуклеиновых кислот).
Попытки очистить возбудителя скрепи, адаптированного к
мышам, позволили заключить, что он связан с мембранами.
Дальнейшее усовершенствование методов очистки и исследо-
ваний свойств очищенных препаратов показало, что возбуди-
тель не содержит нуклеиновой кислоты, а представляет собой
белок с молекулярной массой около 30 000. Белок оказался
весьма устойчивым к протеазам, однако после обработки до-
58
децилсульфатом натрия он становился чувствительным к ним.
Отметим здесь же, что подобный феномен наблюдался при
исследовании HBsAg— гидрофобного белка вируса гепати-
та В, гликозилированного и имеющего обильные дисульфид-
ные связи [Bolton D. et al., 1985]. Морфологически белок вы-
глядит в виде фибрилл длиной 50—500 нм и толщиной 4—6 нм.
На основе этих данных агент был определен термином прион —
protein infectious particle [Prusiner S. et al., 1983]. Впрочем,
эти данные оспариваются, и высказываются соображения о
том, что возбудитель скрепи является обыкновенным мелким
вирусом [Rohwer R., 1984]. При исследовании тканей, пора-
женных скрепи, был выделен специфический для этой болезни
белок г молекулярной массой 27 000—30 000 (РгР 27—30).
Белок, выделенный с помощью жестких процедур (кипячение
в додецилсульфате натрия), не обладал инфекционными свой-
ствами и имел уникальную последовательность из 17 амино-
кислотных остатков на N-конце молекулы [Prusiner S. et al.,
1984].
Суммируя полученные при изучении возбудителя скрепи
данные, R. Carp и соавт. (1985) обращают внимание на сле-
дующие факты. Инфекционность агента связана с белком,
в частности с белком, имеющим молекулярную массу 27 000—
30000, агент не является вироидом, с ним ассоциированы фи-
ламентные структуры, существует генетический контроль его
продукции. Рассматриваются три гипотезы: скрепи — прион,
скрепи — вирион (регуляторная нуклеиновая кислота+«хозяй-
ский» белок), скрепи — мелкий нитевидный вирус. К сожале-
нию, ни одна из этих гипотез не соответствует имеющимся
фактам.
Разработка методов очистки и концентрации агентов типа
возбудителя скрепи позволила провести сравнение их имму-
нологических свойств. По данным Р. Bendheim и соавт. (1985),
возбудители скрепи и болезни Крейтцфельда — Якоба не толь-
ко имеют сходную молекулярную массу, но и обладают взаим-
ным иммунологическим родством. Впрочем, более поздние ис-
следования не подтвердили этих данных.
Существует несколько гипотез о механизме репродукции
возбудителя скрепи. Согласно одной из них, самовоспроизво-
.дящаяся структура содержит нуклеиновую кислоту. Эта гипо-
теза уже 'была рассмотрена, и она противоречит фактам. Со-
гласно второй, агент состоит из короткой нуклеиновой кисло-
ты, которая реплицируется клеткой-хозяином в присутствии
клеточного белка, необходимого для проявления инфекцион-
ности. Эта гипотеза более логична, но, к сожалению, она так-
же не подтверждена фактами. Еще одна гипотеза постулирует
«обратную трансляцию» в механизме репродукции прионов,
а еще одна — нематричный синтез белка прионов. Первая про-
59
Рис. 3. Репродукция гена приона (схема). В нормальной клетке ген приона
блокирован репрессором, в зараженной клетке чужой прион встраивается в
плазматическую мембрану, инактивирует репрессор и включает клеточный
ген.
I — нормальная клетка; II — зараженная клетка; 1 — плазматическая мембрана; 2 —
клеточный ген; 3, 4 — внутриклеточные мембраны; 5 — заражающий прион; 6, 7 —
вновь синтезированные прионы.
тиворечит основам молекулярной биологии, а третья обосно-
вывает невероятное событие. Последняя гипотеза основана на
допущении существования молчащего, прочно зарепрессиро-
ванного гена, кодирующего белки приона. При попадании в
клетку чужого приона он инактивирует репрессор и включает
молчащий ген, который теперь начинает интенсивно работать,
обеспечивая синтез своего приона [Кунин Е. В., Чумаков К- М.,
1985] (рис. 3).
Детализируя эту гипотезу (аналогичная гипотеза была в
свое время высказана и нами), Е. В.' Кунин и К- М. Чумаков
считают, что чужой прион встраивается в цитоплазматическую
мембрану и инактивирует репрессор в результате протеинки-
назных реакций или путем прямого взаимодействия. Образо-
вавшиеся молекулы собственного приона встраиваются во
внутриклеточные мембраны и оказывают действие) аналогич-
ное действию чужого приона. Таким образом, речь идет об
активации гена собственным белком. Что же касается измен-
чивости, то она может быть обеспечена не только мутациями,
но и наличием множественных аллелей данного гена, о чем
свидетельствуют данные о генетическом контроле возбудите-
лей скрепи и болезни Крейтцфельда — Якоба [Kingsbury D.
et al., 1981]. Авторы также обсуждают возможные функции
продукта гипотетического молчащего гена.
Серьезным доказательством в пользу этой гипотезы яви-
лось получение комплементарной ДНК путем обратной транс-
крипции мРНК Для фибрилл (РгР), полученной от мышей и
хомяков [Locht С. et al., 1986]. Были осуществлены клониро-
60
/ванне и секвенирование прионового гена. Предшественник
приона имеет молекулярную массу 27 000—30 000 и в его мо<
лекуле содержится 254 аминокислотных остатка. При отщеп-
лении лидерной последовательности образуется .зрелый белок,,
содержащий 232 аминокислотных остатка. Существует выра-
женная гомология между прионами хомяка, мыши, овцы и че-
ловека [Robakis N. et al., 1986].
Таким образом, на примере возбудителей скрепи и сход-
ных болезней мы можем наблюдать еще один вариант автоно-
мии гена, поистине «взбесившийся ген», который сохраняется!
подобно ретровирусам в составе клеточного генома. На клет-
ку-хозяина он оказывает своего рода дистанционное действие-
с помощью кодируемого этим геном белка, ненормально экс-
прессируемого, но нормального для данной клеточной системы',
ГЛАВА 5. ВИРОИДЫ
Болезни, вызываемые вироидами, не имеют существенных
отличий от других вирусных болезней растений. Первой из них,,
привлекшей внимание вирусологов, явилась веретеновидность.
клубней картофеля (<ВКК), позже были обнаружены болезни
цитрусовых (экзокортис цитрусовых) и др. [Diener Т., 1982]..
Возбудители этих болезней привлекли к себе внимание пото-
му, что ими оказались не обычные вирусы, а сравнительно-
небольшие, ковалентно замкнутые молекулы однонитевой РНК
с молекулярной массой 100 000—120 000. У вироида ВКК она.
состоит из 359 рибонуклеотидов. Замыкание в кольцо РНК и.
сложность вторичной структуры обеспечивают необычную^
устойчивость вироидов. На такой небольшой молекуле РНК
не может быть закодирована даже «мелкая» белковая моле-
кула, а лишь, может быть, короткий полипептид. На самом-
деле РНК вироидов не имеет никакого генетического кода и-
даже кодонов АУГ.
Естественно, что в,ироиды не имеют собственных фермен-
тов репликации РНК, она должна осуществляться клеточными
ферментными системами. Как это происходит, пока неясно,,
хотя логично предположить существование репликативного
интермедиата в виде матрицы РНК, комплементарной вири-
онной или двунитевой РНК. Такая двунитевая РНК была вы-
делена из зараженных PSTV томатов с помощью электрофо-
реза в полиакриламидном геле и ДНК — РНК-гибридизации..
На циркулярной или линейной нити репликативного интерме-
диата обнаружены множественные нити вновь синтезируемой,
дочерней РНК Таким образом, моделью репликации РНК ви-
роидов может служить вращающийся круг [Owens R., Die-
ner Т., 1982]. Нельзя, одна'ко, исключить и другой возможно-
6Ь
сти —репликации через ДНК-интермедиат, о чем косвенно
свидетельствует чувствительность ее к актиномицину D.
В этом отношении представляет определенный интерес изу-
чение вироида болезни каданг-каданг, поражающей кокосовые
пальмы на Филиппинах. При изучении этой болезни были об-
наружены 4 вида низкомолекулярных РНК, состоящие из 250
и 500 нуклеотидов (ранние стадии болезни), 300 и 600 нук-
леотидов (поздние стадии). По-видимому, первые члены пар
являются мономерами, вторые — димерами первых. Обнару-
жена высокая степень гомологии этих вироидов с другими из-
вестными вироидами (PSTV, CSV, CEV, ASDV). К ним при-
мыкают вирусоиды —инкапсидированные вирусоподобные
РНК (VTMOV, SNMY, Subterranean clover mother virus'). Все
они не содержат генетического кода. Предполагают, что реп-
ликация их производится клеткой через репликативный интер-
медиат—олигомерную РНК [Haseloff J. et al., 1982].
Как уже указывалось, вторичная структура вироидов весь-
ма сложна и включает в себя многочисленные комплементар-
ные участки, что также делает возможным формирование ди-
меров [Diener Т., 1986]. По результатам секвенирования у ви-
роидов предположено существование 5 доменов: консерватив-
ный центральный район, район патогенности, домен вариа-
бельный, два терминальных домена, взаимно обменивающихся
между вироидами. Реаранжировка доменов иллюстрируется
на примере вироида болезни каданг-каданг кокосовой пальмы,
который появляется de novo при каждой инфекции. Этот ме-
ханизм объясняет происхождение вироидов и вирусов, когда
осуществляется обмен между РНК патогена и «хозяина»
[Keese Р. et al., 1985]. На рис. 4 и 5 показано строение доме-
нов вироидов, приведенных в табл. 4.
Таким образом, вироиды являются автономными фрагмен-
тами (их не хочется даже назвать генами) генетического ма-
териала клеток, транскрибированного в однонитевую РНК-
Сложность их вторичной структуры обеспечивает защиту ви-
роидов от нуклеаз и возможность молекулярной эволюции. До
сих пор не ясно, что лежит в основе патогенеза вызываемых
ими заболеваний. Скорее всего это не первичное свойство ге-
нетических элементов, от которых произошли вироиды, а при-
обретенное свойство, возможно, создавшее этим автономным
структурам эколого-эволюционные преимущества.
Имеются веские основания предполагать, что вироиды про-
исходят от интронов или транспозонов — подвижных генетиче-
ских элементов. В пользу этой гипотезы свидетельствует струк-
турное сходство вироидов и транспозонов. При сравнении 4 ви-
роидов— карликовости верхушки томата (TASV), экзокорти-
са цитрусовых (CEV), веретеновидности клубней картофеля
(PSTV), «планта махо» томата (TPMV). и задержки роста
-62
Рис. 4. Структура вироида (схема).
Показаны 5 участков гомологии между вироидами;- стрелками показаны инвертиро*
ванные повторы; 1 — левосторонний концевой участок; 2 — участок патогенности; 3 —
консервативный центральный нуклеоид; 4 — вариабельный участок; 5 — правосторон-
ний концевой участок.
I
I
I
г| ЦЦЦЦГГГГ I ц.
о
А • У
И • И
А . У
Г • Ц
А • У
Г • Ц
У • А
ЦЦ • Г0 '
/ \
64 ' 98°
4
Рис. 5. Вторичная структура центрального консервативного участка различ-
ных вироидов.
Объединенные последовательности консервативны во всех вироидах; 1 —PSTV. TPMV‘,
2 — CEV, TASV-, 3— CCCV; 4 — HSV.
хризантем (CSV) — обнаружены 5 сходных последовательно-
стей размером 11—15 нуклеотидов, в целом их гомология со-
ставляет 73—83%. При этом обнаружены последовательности,
типичные для концов транспозонов, а также инвертированные
! s последовательности, оканчивающиеся динуклеотидами УГ и
I ЦА. На основании этих данных предполагается [Kiefer М.
et al., 1983], что вироиды происходят от транспозонов или рет-
ровирусных провирусов, утративших внутренние кодирующие-
I области. Выдвинута гипотеза, согласно которой вироиды, пред-
: I ставляющие собой ковалентно-замкнутые кольцевые молекулы
I РНК с молекулярной массой 1,1 X105—1,ЗхЮ5, произошли в
результате кольцевания отрезанных интронов. Такая модель
I f у 6$
"Таблица 4. Вироиды и их изоляты с установленной нуклеотидной
последовательностью
Хозяин Вироид Число нуклеотидов
Авокадо ASBV 247
Хризантема CSV 354; 356
Цитрусовые С EV 370—375
Орех CCCV 246; 247
Огурец HSV 297; 303
Картофель PSTV 359
"Томат TASV 360
Томат TPMV 360
Орех Болезни каданг-каданг 246, 247
кокосовой пальмы
Авокадо «Солнечной» пятнисто- 247
сти авокадо
Хризантема Задержки роста хризан-
тем
"Картофель Веретеновидности клуб- 359
ней картофеля
Томат Карликовости верхуш- 360
ки томата
— «Планта махо» томата ——
Огурец Пожелтения плодов 297, 303
огурца -
Цитрусовые Экзокортиса цитрусовых 370—375
/выдвинута на основании изучения вироида веретеновидности .
клубней картофеля [Diener Т., 1986; Dinter-Gottlieb F., 1986].
С другой стороны, вироиды по ряду свойств сближаются с
^некоторыми сателлитными вирусами, а обе группы структур —
с интронами ядерной и митохондриальной ДНК [Collmer С. ч
al., 1985]. Цитированные авторы изучили сателлит кукумо-
вируса — Peanut stunt virusassociated RNA5 (PARNA5). Его
линейная РНК имеет на 5'-конце кэп-структуру и на З'-конце
группу —ОН; 5'- и 3'-,концы его гомологичны РНК другого
сателлита вируса мозаики гороха. При этом до 90% нуклео-
тидов PARNA5 гомологично некоторым вироидам растений,
а также некоторым интронам (рис. 6). Эти данные позволяют
заключить, что PARNA5 и вироиды происходят от интронов
ядерной и митохондриальной ДНК и эволюционно диверги-
-ровали.
Сателлиты вирусов растений имеют небольшую РНК, от
400 нуклеотидов и более, размножаются в присутствии хелпер-
гвирусов групп кукумовирус, неповирус, собемовирус, томбус-
вирус. РНК-сателлит вируса кольцевой пятнистости табака
имеет молекулярную массу 115 000 и состоит из 352 нуклео-
тидов. Инкапсидир.уется только плюс-нить в мономерной или
тмультимерной форме [Gerlach W. et al., 1986]. Вирус-хелпер
с64
PARNA 5
q A G /BV box 9L
U
••A
.. A
<X^/g?ggu
.pgU5<u9z
°S G^ A
• G
yj]
G
C
I
G’<G
<д>
box
9R'
A
.U
S'
G-C
G-C
G-C
9R pG-C
4 U-A
,CG.UUUG
Рис. 6. Схематическое изображение возможного спаривания консервативных
последовательностей интронов PARNA5 в сравнении с интронами митохонд-
рий. В рамку включены консервативные последовательности.
относится к неповирусам и обеспечивает не только реплика-
цию сателлитной РНК, но и ее инкапсидацию, причем вирус-
сйтеллит снижает патогенные свойства поддерживающего его
вируса. Димерные формы РНК при автолизе образуют две ак-
тивные молекулы PH К-сателлитов [Buzayan J. et al., 1986].
Наряду с вирусами-сателлитами РНК-содержащих вирусов
часто «сопровождают» сателлитные РНК- Так, провирус коль-
цевой пятнистости табака ассоциируется с кольцевидной са-
теллитной РНК, которая'реплицируется основным вирусом по
типу «катящегося круга» (rolling circle). Подобного рода са-
теллитные РНК получили обозначение вирусоидов, часто об-
наруживаемых в зараженных вирусами растениях [Lin-
thorst Н., Kapar J., 1984]. Сателлитная РНК (РНК2), выяв-
ляемая в растениях, пораженных собемовирусами, отличается
от их РНК (РНК1)., которая имеет линейное строение и мо-
б-1536 65
лекулярную массу 1,4Х106. В отличие от них сателлитная
РНК небольших размеров, обладает циркулярным строением
и сходна с вироидами [Jones A., Mayo М., 1984].
Вирус-сателлит некроза табака размножается в присут-
ствии основного вируса, однако кодирует собственный капсид-
ный белок. В то время как вирус некроза табака имеет коэф-
фициент седиментации 130S, вирус-сателлит осаждается при
58S. Серологические белки обоих вирусов не имеют никакого
родства; размер вирионов около 30 нм, сателлита— 17 нм. Са-
теллитная РНК имеет молекулярную массу 0,4хЮ6, что соот-
ветствует 1200 нуклеотидам [Kassanis В., 1981]. При изучении
сателлитной РНК вируса мозаики огурца была показана боль-
шая степень ее гомологии с З'-концевой частью тРНК и соот-
ветствующих генов растения [Gordon К., Symons R., 1983].
Выявлены своеобразные соотношения между квадрапар-
титным вирусом хронического паралича пчел и его сателли-
том. Их капсидные белки разные и серологически не имеют
родства. Вирус хронического паралича пчел является хелпе-
ром ассоциированного с ним вируса-сателлита, не способного
к самостоятельной репродукции. При совместном заражении
происходит конкуренция за использование полимеразы, в свя-
зи с чем титр вируса-хелпера снижается [Ball В. et al., 1985].
Таким образом, вироиды и вирусоиды могут рассматривать-
ся как самые начальные стадии образования автономных ге-
нетических структур, из которых впоследствии могут развить-
ся классические вирусы. Их происхождение от клеточных ге-
нетических элементов несомненно, вместе с тем уже на этой
первоначальной стадии они характеризуются автономией эво-
люции.
/
ГЛАВА 6. ПЛАЗМИДЫ
Плазмиды (эписомы, экстрахромосомные генетические до-
мены) до сих пор большинство микробиологов не относят к
царству вирусов, хотя вирусологи говорят о персистенции па-
пилломавирусов в виде эписом, об эписомах герпесвирусов и
даже и двунитевыХ киллерах дрожжей как об эписомах. Меж-
ду тем если исходить из определения вирусов как автономных
генетических структур, то плазмиды вполне подходят под это
определение. От обычных вирусов плазмиды имеют три глав-
ных отличия: они не способны самостоятельно реплицировать-
ся, поскольку не имеют естественных репликаз, они не обла-
дают собственными структурными белками и белковыми обо-
лочками, существуют в виде «голых» нуклеиновых кислот.
Однако все эти особенности не абсолютны и присущи в той
или иной мере образованиям, в вирусной природе которых
66
никто не сомневается. Неспособность к самостоятельной реп-
ликации свойственна многим вирусам-сателлитам, дефектным
вирусам и фактически всем ДНК-co держащим вирусам.
Отсутствие существенных различий между вирусами и плаз-
мидами было показано на модели сателлитного фага Р4 [Gold-
stein R. et al., 1982]. Он реплицируется в присутствии фага-
помощника Р2, который обеспечивает его необходимыми ген-
ными продуктами, включая капсидные белки. Этот фаг может
также размножаться в отсутствие помощника как профаг, ин-
тегрированный в геном Е. соП. Он, наконец, может размно-
жаться как плазмида. Эти данные указывают на близость
между дефектными вирусами и плазмидами.
К самостоятельной репликации не способны целые группы
вирусов, например, парвовирусы-сателлиты, которые реплици-
руются только в присутствии адено- и герпесвирусов, дельта-
вирус, размножающийся только в присутствии гепаднавиру-
сов. Многие онковирусы являются дефектными по гену pol,
кодирующему синтез полимеразы, и репликация их возможна
лишь в присутствии близкородственного вируса-помощника,
имеющего полноценный геном.
Наконец, следует напомнить, что все ДНК-содержащие ви-
русы, за исключением вирусов оспы, лишь частично реплици-
руют геном собственными ДНК-полимеразами. Сложный ме-
ханизм синтеза их ДНК обеспечивается системой клеточного
синтеза ДНК даже у вирусов с большим геномом (герпесви-
русы), а у вирусов с небольшим геномом (лаповавирусы) вклад
собственных факторов синтеза ДНК минимален.
Далеко не все вирусы имеют собственные вирионные бел-
ки, в которые упакован геном. Кроме уже упомянутого сател-
лита фага Р4, назовем дельта-вирус, имеющий собственный
капсид, а его внешняя оболочка «составлена» из структуры
вируса гепатита В. Многие из онковирусов, дефектных по ге-
нам env, получают оболочку размножающего их полноценного
вируса. Этот феномен, обозначенный как образование псевдо-
типов, легко воспроизводится экспериментально и, по-видимо-
му, существует в природе. В частности, таким путем удается
получить вирионы, содержащие генетический материал онко-
вирусов и оболочку вируса везикулярного стоматита. Более
того, при несбалансированных синтезах в субклеточных фрак-
циях образуются структуры, содержащие генетический мате-
риал вируса и оболочки из клеточных белков [Жданов В. М.
и др., 1970].
Противопоставление вирусов, плазмид и других экстрахро-
мосомных автономных генетических структур теряет смысл в
свете экспериментов по генетической инженерии. Плазмиды
удается конструировать из бактериальных вирусов и даже из
хромосомных элементов клетки. Так, V. Zakian и J. Scott (1982)
5'
67
сконструировали плазмиду TRPI R1 circle, целиком состоящую
из 1453 пар нуклеотидов дрожжевой хромосомной ДНК- Эта
плазмида реплицировалась в дрожжевых клетках до 100—
200 копий на клетку с помощью продуктов генов, ответствен-
ных за репликацию дрожжевой ДНК- Авторы считают источ-
никами возникновения плазмид последовательности дрожже-
вой ДНК, называемые автономно реплицирующимися после-
довательностями (ARS). Поэтому сконструированная плазми-
да является хорошей моделью для изучения репликации дрож-
жевой ДНК.
О возможном клеточном происхождении некоторых плаз-
мид свидетельствуют данные исследований митохондриальной
плазмиды грибов Neurospora. Эта плазмида имеет длинную
открытую рамку считывания, кодирующую гидрофильный бе-
лок (его молекула состоит из 710 аминокислотных остатков,
и по организации весьма сходна с интронами митохондриаль-
ной ДНК I группы) [Nargand F. et al., 1984].
Как и ординарные вирусы, плазмиды легко преодолевают
барьеры даже таких эволюционно далеких таксономических
групп, как бактерии и дрожжи (про- и эукариоты). Получены
гибридные плазмиды бактериального происхождения, эффек-
тивно реплицирующиеся в дрожжах и вызывающие их транс-
формацию. Сконструированы плазмиды из ДНК вируса бычьей
папилломы и рВР322, которые реплицируются в мышиных и
бактериальных клетках. Сконструирована плазмида из ДНК
хромосом мышиных клеток, которая оказалась способной реп-
лицироваться в дрожжах [Roth G. et al., 1983].
Со времени открытия, вернее, понимания природы плазмид
[Jacob F., Wollman Е., 1958] им посвящена громадная лите-
ратура, в том числе монографии. Поэтому нет никакой надоб-
ности сколько-нибудь подробно, описывать многочисленные
естественные и искусственно созданные плазмиды. Отметим
лишь, что обычно это двунитевые циркулярные молекулы
ДНК. Основными группами плазмид по функциональному
признаку являются колициногенные факторы, факторы фер-
тильности, факторы устойчивости к лекарственным веществам.
Однако существуют и другие группы плазмид, о которых бу-
дет сказано ниже.
Половая гибридизация бактерий, являющихся гаплоидны-
ми организмами, связана с особой группой плазмид, назван-
ных факторами фертильности [Cavalli-Storza L. et al., 1953].
Фактор фертильности, т. е. плазмида, может находиться в
клетке как ,в автономном, так и в интегрированном состоянии,
и именно в этом виде он обеспечивает половой процесс, т. е.
обмен генетическим материалом. Колициногенные, или шире —
бактериоциногенные, факторы также являются плазмидами,
на которых закодированы белки, обладающие токсигенными
68
свойствами для соответствующих бактерий [Gratia А., 1925].
Аналогичным действием обладают киллеры дрожжей, являю-
щиеся двунитевыми РНК, и токсины для комаров, вырабаты-
ваемые Bacillus thuringiensis.
Вирулентность энтеробактерий и вибрионов также связа-
на с 'плазмидами (соответственно, pColV-КЗО и pJM.1), кото-
рые обеспечивают усвоение железа, что необходимо для ин-
тенсивного размножения бактерий. Несмотря на сходство
функций, обе плазмиды не обладают гомологией ДНК [Wal-
ter М. et al., 1984].
На модели плазмиды pHW400, имеющей молекулярную
массу 6хЮ8, с которой связана вирулентность дизентерийной
шигеллы, было показано, что она кодирует белок с молеку-
лярной массой 41 000. Он участвует в формировании специфи-
ческой боковой цепи липополисахарида, одного из факторов
вирулентности [Watanabe Т. et al., 1984]. Другая плазмида
(молекулярная масса 140Х108) обеспечивает проникновение
бактерий в клетки.
У чумной палочки и других Yersinia (pestis, enterocolitica,
pseudotuberculosis'} имеются плазмиды, .обеспечивающие их
вирулентность. Эти плазмиды кодируют белки наружных мем-
бран бактерий, в частности К-антиген, с которым связана ви-
рулентность бактерий этого рода [Portnoy D. et al., 1984].
Многие токсины (экзотоксины) кодируются плазмидами, в
частности термолабильный энтеротоксин кишечной палочки,
сходный с холерным энтеротоксином, и дифтерийный токсин,
который могут вырабатывать разные виды Corynebacterium
(diphtherlae, ulcerans, pseudotuberculosis) [Wong T., Gro-
man N., 1984].
Имеются также основания считать, что токсинообразова-
ние сибиреязвенной бациллы связано с плазмидой [Mikesell Р.
et al., 1983]. Выработка токсинов у Bacillus thuringiensis
обусловлена наличием у них плазмид. У этого вида бактерий
обнаружено 6 плазмид с молекулярной массой от 3,6x10® до
105X10®. Таким образом, наиболее крупные плазмиды имеют
ДНК, характерную для крупных фагов. Токсичность для ко-
маров связана с одной из этих плазмид, рТХ14-3. Плазмиды
обусловливают продукцию токсина Bacillus anthracis. Виру-
лентность нефропатогенных штаммов кишечной палочки и
инвазионные свойства Shigella flexneri также связаны с плаз-
мидами.
Значительное число плазмид передает бактериям устой-
чивость к лекарственным веществам, в том числе множест-
венную устойчивость к антибиотикам. Природа этого 7?-фак-
тора оказалась разной: в одних случаях лекарственная устой-
чивость трансдуцирована умеренными фагами, в большинстве
69
же случаев — плазмидами, как автономными, так и интегра-
бельными [Watanabe Т., 1963]. В основе действия этого фак-
тора лежит синтез ферментов, модифицирующих или инакти-
вирующих соответствующие антибиотики.
Плазмиды устойчивости к антибиотикам могут реплициро-
ваться в разных видах. Так, плазмида рВС16 устойчивости к
тетрациклину и плазмида устойчивости к хлорамфениколу
(молекулярная масса соответственно 28Х106 и 18x10®) легко
передаются разным видам Bacillus (anthracis, cereus, thurin-
giensis), особенно в присутствии трансдуцирующего фага
CP-51 [Ruhfel R. et al., 1984]. С помощью плазмид ген устой-
чивости к ампициллину (ген р-лактамазы) Staphylococcus
aureus был передан Bacillus subtilis при интеграции его в хро-
мосому [Saunders С. et al., 1984]. В настоящее время можно
считать также доказанным, что образование опухолей у расте-
ний («корончатые галлы») связано с интеграцией 77-плазми-
ды Agrobacterium tumefaciens, несущей ген J, в хромосомы
поражаемых растений. При этом «хозяйская» специфичность
определяется особыми множественными генами.
Образование «корончатых галлов» у двудольных растений
является сложным процессом взаимодействия генетического
материала про- и эукариот. Этот процесс вызывается прамот-
рицательными бактериями — носителями Ti (tumor-inducing)
плазмид, часть ДНК которых, Т-ДНК (transfer DNA), перено-
сится в растительные клетки и интегрирует с их геномом. Та-
ким образом, образование опухолей растений, как и опухолей
животных, связано с интеграцией чужеродного (в данном слу-
чае плазмидного) генетического материала. Сходные процес-
сы вызываются в корнях растений («бородатый корень») при
переносе в них плазмид Ri Agrobacterium rhizobium.
Плазмиды Ti у разных штаммов варьируют по величине
генома (от 90X10® до 160X10®). Их можно разделить на три-
типа: кодирующие метаболизм октопина и атропина, кодирую-
щие метаболизм попилина, ориолина и агроцианинов, коди-
рующие метаболизм только агропина. Эти вещества утилизи-
руются клетками агробактерий в качестве источника углерода
и азота, поэтому их метаболизм зависит от плазмид, содержа-
щих соответственные гены, а опины (производные аминокис-
лот) в свою очередь продуцируются клетками «корончатых
галлов». Таким образом, растения, бактерии и плазмиды пред-
ставляют собой сложную трехчленную симбиотическую систе-
му, в которой явные «выгоды» имеют бактериальные и вирус-
ные партнеры.
Структурный ген для мРНК октопин-синтазы находится в
центральной части плазмиды Ti и экспрессируется в расти-
тельных клетках. Молекулярная масса октопин-синтазы со-
ставляет около 40 000 [Murad N., Kemp J., 1982].
70
Между прочим, при изучении плазмиды Ti и вызываемых
ею опухолей показана возможность рекомбинации ДНК про- и
эукариотов в естественных условиях. Сходные явления проис-
ходят при взаимодействии плазмид Agrobacterium rhizogenes,
вызывающих заболевания корней дикотиледоновых растений
(плазмидная ДНК интегрирует с ДНК. клетки) [Chilton М.
et al., 1982].
Происхождение плазмид неоднократно обсуждалось и наи-
более общепринятое мнение заключается в том, что плазмиды
являются дериватами фагов. Это подкрепляется данными о
сходстве действия колицинов и белков отростков фагов, спо-
собности передавать устойчивость к антибиотикам как фагами,
так и плазмидами, наконец, о возможности искусственно пре-
вращать фаги в плазмиды. Однако, соглашаясь с этим заклю-
чением, следует также принять и другое объяснение — воз-
можность возникновения плазмид из бактериальных хромо-
сом. Экспериментально это, как уже упоминалось, было не-
однократно воспроизведено. Можно предположить поэтому,
что ряд плазмид произошел именно таким образом. В част-
ности, это относится к плазмидам класса R. Соседствуя с гри-
бами, вырабатывающими антибиотики, бактерии могли в ходе
эволюции образовать гены, кодирующие ферменты, которые
разрушают или модифицируют антибиотики. Однако не всег-
да этот дополнительный генетический «груз» был необходим,
и бактерии могли освободиться от него, вычленив соответ-
ствующие гены из хромосомы. Для их размножения было не-
обходимо в соответствующей (обычно кольцевой) структуре
иметь сайт начала репликации. Ставши автономными, такие
генетические структуры подвергались действию законов эво-
люции и, возможно, от них произошли некоторые обычные
вирусы.
Плазмиды обычно находятся в свободном состоянии, они
связаны с бактериальными хромосомами, однако могут быть
и интегрированы (частично или полностью) в бактериальные
хромосомы. Так, плазмида рМС7105 Pseudomonas syringae
(150 кб) встраивается в бактериальную хромосому, а при вы-
резании ее фрагментов из хромосомы образуется несколько
мелких плазмид [Szabo L., Mills D., 1984].
Существуют плазмиды с широким спектром «хозяев», на-
пример, плазмиды несовместимости группы Р (IncP}, которые
могут стойко поддерживаться в любом виде грамотрицатель-
ных бактерий. К ним близки плазмиды RK2 и другие из этой
группы (Pl, RP4, R68, R18, R751). При изучении плазмиды
К2 было показано, что она кодирует три летальных для «хо-
зяина» гена (kit), которые регулируются специальным геном
(&ог) этой же плазмиды [Young С. et al., 1984].
О быстроте эволюции плазмид можно судить по появлению
71
структур, разрушающих синтетические вещества. Так, неко-
торые флавобактерии содержат плазмиды, разлагающие оли-
гомер нейлона. Циклический димер 6-аминогексаноевой кис-
лоты (нейлон) разрушается с помощью гидролазы, закодиро-
ванной в плазмиде [Negoro С. et al., 1984].
Плазмиды — мощные факторы адаптации микробов к не-
благоприятным условиям среды. Они и другие внехромосом-
ные факторы наследственности вносят вклад в изменчивость
геномов бактерий. Взаимодействие плазмид и их отдельных
генов с транспозонами приводит к встраиванию новых генов
и влияет на эволюцию микроорганизмов. Но вклад в уже ди-
вергировавшие виды невелик. Имеются силы, удерживающие
гены в хромосомах и плазмидах. В табл. 5 приведены неко-
торые функции, обеспечиваемые плазмидами [Хмель И. X.,
1985]. В обзоре И. X. Хмеля рассматриваются как источники
Таблица 5. Биологические функции, определяемые плазмидами
Функция Плззмида («хозяин»)1
Способность к переносу генетического ма- териала при конъюгации Резистентность к антибиотикам Резистентность к тяжелым металлам Резистентность к действию ДНК-повреж- дающих агентов Резистентность к бактерицидному действию сыворотки крови Синтез поверхностных антигенов, способст- вующих адгезии клеток к кишечному эпите- лию Синтез ферментов рестрикции — модифи- кации Подавление развития бактериофагов Синтез антибиотиков Синтез бактериоцинов Разрушение углеводородов, камфоры, то- луола и др. Использование лактозы, сахарозы, рафи- нозы Образование опухолей растений, синтез и . катаболизм опинов Синтез энтеротоксинов, гемолизинов Контроль азотфиксации у клубеньковых бактерий Интегративная супрессия в мутантах Синтез продуктов, сходных с продуктами хромосомных генов F, Rl, Coll Rl, R6K R6 Collb, R46 R6-5, ColV К88, К99 RY13, R245, R124 F, Collb SCP1 (Streptomyces) ColEl, Collb, ColR Oct, Cam, Tol (Pseudomonas) pGCl (Yersinia) pUr400, pRSD2 Ti (Agrobacterium) Ent, Hly pRLUl, pRIPa (Rhlzobiu) F, ColV2, ColBl, Rl R100-1, R386, R64-11, Coll. bdrdl
1 Приведены плазмиды, определяющие указанную функцию. Плазмиды, для ко-
торых ие указаны «хозяева», обычно встречаются (или могут существовать) в клет-
ках Е. coli.
72
происхождения плазмид фаги (например, плазмида Kdv из
фага X), бактериальные хромосомы (от них происходят коли-
цины). В этом смысле плазмиды и вирусы могут иметь общее
происхождение. С этой точки зрения представляет интерес
изучение систем, в которых сосуществуют плазмиды и фаги,
функционально сходные (например, системычхолерных вибрио-
нов). Эволюционное значение их многообразно и рассмотрено
в этой главе лишь частично.
Таким образом, прионы, вироиды и плазмиды являются
как бы начальными стадиями формирования вирусов. Срав-
нительное их изучение позволяет понять возможные источни-
ки происхождения двух больших групп вирусов — ДНК- и
РНК-содержащих.
ГЛАВА 7. РНК-СОДЕРЖАЩИЕ
ИЗОМЕТРИЧЕСКИЕ ВИРУСЫ
В этой главе будут рассмотрены РНК-содержащие вирусы
с икосаэдральным строением вирионов, которые представляют
сборную группу, имеющую, несомненно, и разное происхож-
дение, и разные пути эволюции. Несмотря на давнее «зна-
комство» с большинством из них, они изучены недостаточно.
Все они имеют положительно-полярный геном, молекулярная
масса которого колеблется в пределах от 1,2x10® до 3,2Х
Х10®, диаметр вирионов составляет 23—35 нм [Matthews R.P
1982]'.
Наиболее мелкими являются вирусы семейства Leviviridae,
поражающие разные виды бактерий. Их геном имеет молеку-
лярную массу 1,2X10®, составляя 30% массы вирионов, на
нем закодированы 4 белка: капсидный (12000—14000), бе-
лок созревания (35000—44000), репликаза и литический
белок. Капсидных белков на вирион приходится 180 молекул,
белка созревания — одна молекула. Репликаза синтезируется
в ходе инфекции. Вирионы являются икосаэдрами с диаметром
23 нм, состоят из 32 капсомеров. Эта группа фагов насчиты-
вает около 40 вирусов, имеет узкую специфичность — они по-
ражают мужские особи энтеро- и каулобактерий, псевдомо-
над.
Вирусы группы Nudaurelia р (6 вирусов) поражают насеко-
мых (разные виды чешуекрылых). Молекулярная масса
РНК составляет 1,8X10®, т. е. 10—11% массы вирионов. Ви-
рионы содержат один капсидный белок (60 000—70 000)_
240 субъединиц (Т-4), имеют диаметр 35 нм. Большинство
вирусов этой группы иммунологически родственны.
У насекомого Nudaurelia cytherea capensis обнаружено
6 разных вирусов. Из них более подробно описан вирус Си,
73
Имеющий белок с молекулярной массой 65 000 [Hendry D.
et al., 1985].
Среди вирусов растений сходны вирусы трех групп. Пер-
вую группу составляет вирус хлоротической карликовости
маиса (MCDV) и сходный вирус риса тунгро. Геном имеет
молекулярную массу 3,2ХЮ8, белки не изучены. Вирионы
представляют собой полиэдры диаметром 30 нм. Передаются
тлями. Род Luteovirus представлен вирусом желтой карлико-
вости ячменя (ВУ£>У) и другими (около 40) вирусами расте-
ний. Их геном имеет молекулярную массу 2,0 X106, а белок
капсида 24 000. Вирионы изометрические, диаметром 25—
30 нм. Реплицируются во флоэме растений. Передаются тля-
ми, у которых вирусы персистируют. Спектр «хозяйской»
специфичности варьирует у разных представителей данного
рода, значительная часть которых отнесена к нему условно.
Род Tombusvirus включает около 11 вирусов, поражаю-
щих растения, в том числе вирус кустистой карликовости
томатов (TBSV). Они имеют небольшой геном с молекуляр-
ной массой около 1,5X10®, составляющий 17% массы вирио-
нов, один капсидный белок (41000). В вирионе содержится
180 молекул капсидного белка, они образуют округлые части-
цы диаметром 30 нм. Большинство вирусов этого рода пере-
крестно иммуногенны. Репликация их сходна с репликацией
калицивирусов: в ходе ее образуется наряду с полным двуни-
тевым геномом субгеномная РНК. Вирусы поражают широ-
кий круг растений, передаются механически.
В группе томбусвирусов имеется 6 серологически родст-
венных вирусов, у большинства обнаружена значительная
гомология нуклеиновых кислот, несмотря на то что размеры
генома варьируют от 3500 (galinsoga mosaic virus') до 4700
(tomato bushy stunt virus) нуклеотидов. Однако наиболее
близкие по антигенам вирусы, образующие группу, имеют
геном размером в 4700 нуклеотидов [Gallitelli D. et al., 1985].
С помощью теста двойной диффузии в агаровом геле были
определены индексы серологической дифференциации том-
бусвирусов, на основании которой была составлена дендро-
грамма серологического родства между 10 томбусвирусами
(рис. 7). Эти данные коррелируют с аминокислотными после-
довательностями и могут явиться основанием для предполо-
жений об эволюции томбусвирусов [Koenig R., Gibbs А., 1986].
Уместно рассмотреть еще несколько групп вирусов с по-
зитивно-полярным геномом.
Несколько (6) вирусов, поражающих насекомых, также
являются бисегментными, образуют семейство Nodaviridae.
Их геном состоит из двух сегментов РНК с молекулярной
массой 1,15X10® и 0,5x10®. Эти сегменты расположены в од-
ной частице диаметром 29 нм. РНК не содержит поли (А)-
74
123456 789 >9
Рис. 7. Дендограмма, иллю-
стрирующая взаимосвязь
10 томбусвирусов по рецип-
рокным тестам.
1 — TBSV-, 2 — TBSV-BS3; 3 —
AMCV; 4 — PAMV; 5 — PLCV;
6 — MPV- 7 — EMCV-. 8 — CIRV-,
9 — TNV-, W — Cyb RSV.
последовательностей. Первый сегмент кодирует белок с моле-
кулярной массой 105 000 (вероятно, репликазу), второй — бе-
лок-предшественник (43 000) капсидного белка. Мажорный
белок имеет молекулярную массу 40 000, минорный — 43 000
(или два по 39 000). Кроме того, в зараженных клетках обра-
зуются низкомолекулярные пептиды с молекулярной массой
10 000 и 5000. Первый участвует в репликации, а второй вхо-
дит в состав вирионов. Вирусы .поражают двукрылых,
чешуекрылых, перепончатокрылых, круг хозяев обычно
широк.
Род Dtanthovirus представлен вирусом кольцевой пятни-
стой гвоздики и еще двумя вирусами. Геном их бипартитный
с сегментами РНК 1,5X10® и 0,5Х108, причем в первом на-
ходится ген капсидного белка (40 000). Частицы являются
полиэдрами диаметром 31—34 нм. Круг хозяев широк, вирусы
передаются механически.
Группа pea enation mosaic virus пока включает одного
представителя, который является бипартитным вирусом. Его
РНК1 имеет молекулярную массу 1,77X10® и кодирует два
мажорных белка Р2 (88 000) и Р4 (369 000), один минорный
белок Р1 (147000). Гены этих белков расположены в сле-
дующем порядке: Р4 — Р2— Pl. РНК2 имеет молекулярную
массу 1,2X10® и кодирует белок РЗ (45 000). Капсидным
белком является VP2 [Gabriel С., De Zolten С., 1984].
Группа вирусов бархатной мозаики табака (velvet tobacco
mottle virus group) насчитывает 4 представителя, имеет два
фрагмента РНК (1,5X10® и 0,12X10®), из которых второй —
циркулярный. Оба фрагмента находятся в разных частицах
75
диаметром 30 нм. Цикл репродукции сложный, включает
ядерные и цитоплазматические синтезы. Вирусы передаются
жуками и миридамй (myrids), а также механически.
Вирус мозаики гороха (enation mosaic) выделен в само-
стоятельную группу. Его геном также бипартитный с сегмен-
тами РНК 1,7Х 106 и 1,3X10®. Имеется два капсидных бел-
ка— мажорный (22 000) и минорный (28 000). РНК заклю-
чена в полиэдральные частицы диаметром 28 нм. Вирус пере-
дается тлями (aphids), в организме которых он персистирует.
Вирус рода Наг является бипартитным. Он имеет 4 РНК
с молекулярной массой 1,1 ХЮ6; 0,9X10®; 0,7Х106, 4-я РНК —
это мРНК (0,ЗХ108) для синтеза капсидного белка (25 000).
Частицы для разных РНК имеют диаметр 26—35 нм. Цикл
репродукции довольно сложный. Пятнадцать вирусов пора-
жают широкий круг растений и передаются либо механиче-
ски, либо семенами.
Трипартитный вирус мозаики люцерны имеет три РНК,
которые кодируют белки с молекулярной массой 126 000
(РНК1), 90000 (РНК2), 32000 (РНК.З); 4-й компонент —
это мРНК (РНК4), гомологичная З'-терминальной последо-
вательности РНКЗ. Первые два белка обеспечивают синтез
вирусных РНК, в то время как третий белок регулирует ба-
ланс между плюс- и минус-нитями вирусной РНК- РНК4
кодирует синтез капсидного белка [Sarachu A. et al., 1985].
Вкратце напомним еще о трех группах изометрических
РНК-содержащих вирусов, поражающих растения. Одна из
них, род Necrovirus, включает в себя вирусы некроза табака
и огурцов. РНК (1,3X10®, 1,6X10®) имеет на 5'-конце струк-
туру ppApGpUp. Белок капсида один (22 000). Вирионы
представляют собой полиэдры диаметром 28 нм, поражают
ангиоспермы, передаются грибом Olpidium. Вторая группа —
род Tymovirus — представлена вирусом желтой мозаики тур-
непса и еще 17 вирусами. РНК (2x10®) составляет 35% мас-
сы вирионов и имеет на 5'-конце кэп-структуру m7G5'ppp5'Gp
и структуру, сходную с тРНК, на З'-конце. В некоторых ча-
стицах обнаруживается мРНК (0,2x10®—0,3x10®) для син-
теза капсидного белка—-180 молекул на вирион. Из двух
типов частиц В-частицы содержат полный геном, а У-частицы
являются продуктом несбалансированных синтезов. Морфоло-
гически это икосаэдры диаметром 29 нм, состоящие из 20 гек-
самеров и 12 пентамеров. Среди представителей рода имеет-
ся иммунологическое родство. Вирусы поражают двудольные
(Dicotyledonous) растения, передаются механически или
жуками. Вирусы третьей группы — вирусы мозаики огурцов
(род Cucumovirus) — насчитывают 4 представителя, являют-
ся трипартитными: 1,25x10® (РНК1); 1,13x10® (РНК2);
0,82x10® (РНКЗ). Четвертый тип частиц содержит мРНК
76
(0,35Х108) для синтеза белка капсида. В отличие от РНК
•предыдущей группы вирусов все б'-концы РНК имеют кэп-
структуру m7G5'ppp5'Np, а на З'-конце-—тРНК-подобную
структуру, акцептирующую тирозин. Фрагменты РНК заклю-
чены в икосаэдрические частицы диаметром 29 нм. Каждая
из них транслируется в отдельный белок, причем первые три
кодируют белки с молекулярной массой 105 000, 120 000 и
34 000 [Афанасьев Б. Н. и др., 1986]. Вирусы передаются ме-
ханически, через семена и тлями.
Сопоставленные в этой главе вирусы имеют как общие,
так и различающие их на подгруппы черты. Общими чертами
являются позитивная полярность РНК, отсутствие б'-терми-
нальных белков, изометрический тип строения вирионов (или
части). Далее идут различия.
В первых 5 группах пока не обнаружен механизм разде-
ления синтеза продуктов отдельных генов, хотя на примере
мелких изометрических фагов показано, что активность каж-
дого из 4 генов регулируется в процессе трансляции. Так,
синтез полимеразы прекращает активность гена, ее кодирую-
щего, в связи с блокировкой исходной точки считывания.
Вероятно, по этому типу регулируется деятельность немно-
гих генов, которые имеются у остальных трех групп вирусов.
Экологически ниши их разнообразны: бактерии, насекомые,
растения (передача тлями с персистенцией в них вирусов, а
также грибами).
У томбуе- и тимовирусов уже имеется своеобразный меха-
низм разделения активности разных генов — синтез субгеном-
ной РНК, несмотря на то что этот же участок той же пози-
тивной полярности есть на геномной РНК. Синтез субгеном-
ных РНК повторится у калицивирусов, геном которых также
имеет позитивную полярность, но отличается наличием белка,
ковалентно связанного с его б'-концом.
Мультипартитные вирусы можно рассматривать как даль-
' нейшее развитие разделения функционирования отдельных
генов и поэтому в третью группировку помещены вирусы с
разобщенным геномом. Сюда относятся, во-первых, нодавиру-
сы, поражающие насекомых, у этих вирусов геном разделен
на два фрагмента, хотя оба фрагмента находятся в одном и
том же капсиде; большой фрагмент кодирует полимеразу, а
малый.— капсидный белок. Три группы вирусов растений с
бипартитнымй геномами содержат полный геном в разных
частицах; вирус мозаики гороха может сотержать 3-й компо-
нент РНК- Группы трипартитных вирусов растений могут
образовывать 4-й компонент — мРНК для синтеза капсидного
белка. Все или почти все гены механически (пространственно)
разобщены.
Таким образом, рассмотренные группы мелких РНК-содер-
77
жащих вирусов иллюстрируют одно из возможных направле-
ний эволюции их генома, обеспечивающее раздельный синтез
кодируемых разными генами белков, количественные соотно-
шения которых, конечно же, не должны быть эквимолярны-
ми. С этих позиций функционирование небольших геномов,
содержащих не больше 4—5 генов, легче регулируется, если
они разобщены, а это почти идеально происходит в мульти-
партитных вирусах. Но мультипартитность имеет и «обратную
сторону»: для эффективного заражения необходимо одновре-
менное попадание в организм нового хозяина всех компонен-
тов мультипартитного вируса. Указанные группы вирусов не
представляются связанными между собой, а некоторые из
них, например левивирусы, являются узко специализирован-
ными группами, поражающими только мужские особи неко-
торых видов бактерий. Две группы вирусов поражают насеко-
мых. Из остальных 7 групп вирусов, поражающих растения,
4 группы передаются насекомыми, преимущественно тлями.
Последнее может свидетельствовать о возможном способе
освоения этими вирусами новых экологических ниш.
Имеются, однако, основания предполагать, что разные
группы вирусов растений имеют эволюционные связи. В ча-
стности, это было показано при сравнительном изучении ами-
нокислотного состава бромовирусов (трехпартитные, кэп-
тРНК-структуры), кукумовирусов (трехпартитные, кэп-тРНК-
структуры), вируса мозаики люцерны (четырехпартитный,
кэп-структуры). Дендрограмма, приведенная на рис. 8, по-
казывает возможную дивергенцию этих веществ от единого
предка {Dale J. et al,, 1985].
Вероятно, этими соображениями можно и ограничиться,
анализируя возможные источники происхождения рассмат-
риваемых групп вирусов. Эволюционные связи между раз-
ными вирусами, имеющими между собой иммунологическое
родство, вполне возможно, выявятся не только при секвени-
ровании геномов, но и при сопоставлении возможных путей
эволюции вирусов и эволюции их хозяев. Например, при
анализе вирусов группы Nudaurelia 0 явно нужно изучение
территориального распространения и филогенеза их хозяев —
чешуекрылых. Весьма полезными могут оказаться филогене-
тические соотношения между энтеробактериями, родами Саи-
lobacter и Pseudomonas, а также экологические взаимоотно-
шения между Escherichia и Podellvibrio при анализе изо-
метрических РНК-содержащих фагов. Интересно сопоставле-
ние серологического родства между вирусами группы
желтой карликовости ячменя с историей культивирования
злаковых, моркови и турнепса, гороха, сои и клевера и других
культурных растений, а также «спектром» паразитизма тлей,
поражающих эти растения.
78
Рис. 8. Дендограмма, иллю-
стрирующая классификацию
белков бромовирусов, куку-
мовирусов и вируса птичьего
миелобластоза, аминокис-
лотный состав которых по-
лучен с помощью компью-
тера.
1 — ВВМ 1; 2 — ВВМ 2; 3 —
ВВМ 3; 4 — ССМ 1- Ь—ССМ 2;
6 —ССМ 3; 7 — ВМ-, 8 — CYB;
9 — AMVS; 10 — AMV-425; 11,
12 — вирус мозаики огурцов 1 и
2; 13 — PS; 14 — вирус аспермии
томатов.'
При рассмотрении мелких изометрических РНК-содержа-
щих вирусов мы исходили из того, что они не имеют ни
кэп-структур, ни б'-терминальных белков. Дальнейшее изуче-
ние их покажет, является ли это положение справедливым
для всех рассматриваемых групп вирусов. Однако специаль-
ное указание на две важные особенности репликации РНК
вирусов, возможно, будет способствовать большему понима-
нию излагаемого материала. Конкретно к таким особенностям
можно отнести следующие. 1. При РНК-зависимом синтезе
РНК отсутствует механизм исправления ошибок репликации
(частота «опечаток» может достигать К)-3 против 10_(7—10~10
для ДНК). 2. Отсутствие ферментативного аппарата для раз-
рушения протяженных двунитевых структур РНК. В резуль-
тате изменяется стратегия репликации генома, появляются
специальные механизмы и структуры, предотвращающие об-
разование протяженных дуплексов РНК при репликации
(тРНК-подобные концевые структуры, одновременное взаи-
модействие сразу с несколькими молекулами репликазы,
трансляция растущих плюс-цепей РНК и т. д.).
Гомология между вирусными и клеточными белками отме-
чается и у вирусов прокариотов [Koji О., 1985]. Так, р-субъе-
диница репликазы фага MS2 имеет гомологию с «-субъеди-
ницей РНК-полимеразы кишечной палочки, есть гомология
между С-концом упомянутой выше вирусной полимеразы,
ДНК-примазой (продукт гена dnaG) и «-субъединицей поли-
меразы кишечной палочки, имеется гомология между [З-реп-
ликазой фага MS2, ДНК-полимеразой фага Т7 и N-концом
79
а-субъединицы бактериальной полимеразы. Эти примеры поз-
воляют сделать вывод о том, что эволюция идет блоками
(модулями), которые могут использоваться возникающими
из клеточных элементов вирусами, иногда весьма различными
(РНК-содержащий фаг MS2 и ДНК-содержащий фаг Т7),
либо же речь может снова идти о молекулярной конверген-
ции. Дополнительное изложение этих особенностей реплика-
ции в главах, посвященных описанию структуры РНК-содер-
жащих вирусов, может быть, позволит в большей мере понять
появление фрагментированных геномов, необходимость ком-
пактизации генетической информации и др.
Наконец, следует отметить некоторые особенности эко-
номного использования генома (ниже приводятся такие ме-
ханизмы у ДНК-содержащих вирусов): 1) сдвиг рамки струк-
турных генов (MS2, J2 РНК, ФХ174 ДНК); 2) разные стоп-
сигналы при одинаковом начале транскрипции (Qfi, TYMV,
РНК, ФХ174 ДНК); 3) транскрипционные сигналы (Л), РНК,
ФХ 174 ДНК); 4) разные направления считывания (фаг X).
Более подробные комментарии [Reanney D., 1984] относятся
к РНК-содержащим вирусам.
ГЛАВА 8. РНК-СОДЕРЖАЩИЕ ПАЛОЧКОВИДНЫЕ
И НИТЕВИДНЫЕ ВИРУСЫ
Рассматриваемые в этой главе группы палочковидных и ни-
тевидных вирусов относятся, исключительно к вирусам, по-
ражающим растения {Matthews R., 1982]. Причина ограниче-
ния круга хозяев царством растений непонятна, так как
палочковидные, но ДНК-, а не РНК-содержащие вирусы име-
ются и у животных (бакуловирусы), и у бактерий (иновиру-
сы). Молекулярная масса геномов колеблется в пределах от
2хЮ6 до 4,7x10®. Таких вирусов насчитывается 5 монопар-
титных, один бипартитный и два трипартитных. Мы не рас-
сматриваем вирусы групп табачной мозаики, мозаики люцер-
ны, мозаики костра, которые будут обсуждены вместе с то-
гавирусами. Таким образом, мы остановимся на 6 группах
вирусов со спиральным типом симметрии.
Три группы вирусов не имеют кэп-структур на 5'-концах
геномов.
Вирусы группы желтизны сахарного тростника (beet) —
род Closterovirus (15 представителей)—имеют геном с мо-
лекулярной массой 2,2X106—4,7X10®, что составляет. 5% мас-
сы вирионов. Вирионы представляют собой длинные гибкие
нити размером 12x600—2000 нм, в которых молекулы РНК
упакованы в молекулы белка (23 000—27 000). Механизмы
репликации изучены мало. Вирусы поражают широкий круг
80
хозяев. Некоторые вирусы серологически родственны. Пере-
даются тлями.
Группа латентного вируса гвоздики — род С ariavirus-
(35 представителей)—имеет геном с молекулярной массой
2,7Х1О6, что составляет 6% массы вирионов. Молекулы РНК
упакованы, в молекулы белка (32 000), образуя вирионы в
виде длинных гибких нитей размером 13x600—700 нм.
Многие вирусы серологически родственны. Механизм репли-
кации изучен мало. Вирусы поражают широкий круг хозяев.
Передаются тлями.
Группа вирусов У картофеля — род Potyvirus— насчиты-
вает 115 вирусов. Молекулярная масса их генома составляет
3,0Х106—3,5Х1О6 — 5% массы вирионов. Молекулы РНК
упакованы в молекулы белка (32000—36 000), образуя ви-
рионы в виде длинных гибких нитей размером 11x680—
900 нм. Некоторые вирусы иммунологически родственны. Ви-
русы поражают широкий круг хозяев, но для каждого отдель-
ного вируса он узок. Передаются тлями, клещами, а также
грибами.
При изучении генома вируса tobacco vein mottling, отно-
сящегося к группе потивирусов, было показано, что его геном
содержит 4 области первичного расщепления — р75, р120„
р52 и р75, на основе которых образуются конечные продукты
расщепления — структурные и неструктурные белки.
Геном вируса кольцевой пятнистости папайи, нитевидного
потивируса растений, с позитивной полярностью, имеющий
структуру VPg на 5'-конце и поли (А)-последовательность на
З'-конце, считывается в виде полипротеида (300 000), который
подвергается протеолитическому расщеплению. При этом
образуются капсидный белок (36000), белки цилиндрических
(70000) и аморфных ^51 000) включений и ряд других бел-
ков [Yeh S., Consalves D., 1985].
Группа вирусов X картофеля — род Potexvirus— насчиты-
вает около 40 представителей. Геномная РНК (21Х106)'
составляет 5% массы вирионов и упакована в молекулы
белка (18000—23000), образуя длинные гибкие нити разме-
ром 13x470—580 нм. Некоторые вирусы серологически род-
ственны. Механизм репликации изучен мало. Вирусы поража-
ют широкий круг хозяев, но для каждого отдельного вируса
он узок. Передаются механически, без переносчиков.
Стратегия генома потексвирусов при трансляции показа-
на при изучении синтеза in vitro белков вируса мозаики па-
пайи. В этих условиях синтезируются три белка — рА
(155000), рВ (73 000) и рС (22 000). Последний является
капсидным белком и, по-видимому, играет важную роль в
регуляции синтеза разных белков: при инкапсидации вирус-
6—1536 ж
ной РНК синтез белков рА и рВ резко снижается при высо-
ской скорости синтеза белка рС.
Потексвирусы имеют геном величиной 6 кб, который оди-
наков у вирусов X картофеля, мозаики папайи и мозаики
нарцисса. В опытах in vitro транслируются два белка с
молекулярной массой 180 000 (соответствует полному геному)
и 145000 (субгеномный). В зараженных клетках, кроме ге-
номной РНК, обнаруживаются 5 субгеномных РНК (4,9; 4;
2,1; 1,4 и 0,8 кб), а также соответствующие им двунитевые
РНК- Однонитевые РНК содержат поли (А)-последовательно-
сти. Капсидный белок имеет молекулярную массу 26 000.
Небольшая группа вирусов ржавчины табака, включаю-
щая 3 бипартитных вируса (род Tobravirus), имеет геном в
виде двух фрагментов РНК (2,4X10® и 0,6хЮ6) с кэп-струк-
турой на 5'-конце второго фрагмента. Обе нити РНК упако-
ваны в молекулы белка (22000); РНК1 инфекционная, РНК2
кодирует синтез капсидного белка. Соответственно вирус об-
разует длинные L (21—22X180—215 нм) и короткие S (21—
22x46—114 нм) палочки. Отдельные изоляты одного и того
же вируса иммунологически гетерогенны. Круг поражаемых
хозяев широк. Вирусы передаются механически и нематодами.
Небольшая (3 представителя) группа вирусов полосатой
мозаики ячменя (род Hordeivirus) имеет мультипартитный
геном из двух фрагментов РНК с молекулярной массой 1Х
X Ю6—1,5ХЮ6, с кэп-структурой на 5'-конце и небольшой
поли (А)-последовательностью (15—20 нуклеотидов) на 3'-
конце. Молекулы РНК упакованы в молекулы белка (21 000),
образуя ригидные палочки (20X10—150 нм). Вирусы пора-
жают злаковые, передаются механически или семенами.
Сюда же надо отнести 4-ю группу вирусов, представлен-
ную вирусом мозаики пшеницы (SBWMV—soil-borne wheat
mosaic virus). Вирус передается грибами. Эту группу пред-
лагают выделить в отдельный род Furovirus. Частицы длиной
281; 138 и 92 нм содержат РНК с молекулярной массой
2,28ХЮ6 (6500 оснований), 1,23X Ю6 (3500 оснований),
0,97хЮ6 (2800 оснований), а также четвертый компонент
0,8бхЮ6 (2450 оснований). Молекулярная масса капсидного
белка составляет 19000. В передаче вируса участвуют грибы.
Как видно из этого краткого описания, у палочковидных
и нитевидных вирусов обнаруживаются сходные с предыдущи-
ми группами изометрических вирусов пути эволюции: от не-
прерывного до фрагментированного генома, от некэпирован-
ной к копированной РНК, образование поли (А)-последова-
тельностей на З'-конце. В других группах, не входящих в-
описанные, роль кэп-структуры может играть тРНК, даже
сохраняющая способность акцептировать аминокислоту. Это
82
свидетельствует о захвате и присоединении вирусом уже гото-
вой, предшествовавшей структуры.
Недостаточная изученность упомянутых групп вирусов,
в частности особенностей механизма их репликации, не поз-
воляет высказать соображения об их происхождении и эволю-
ции. Они могли произойти от клеточных РНК, причем этот
акт мог осуществляться повторно, так как при этом форми-
ровались простейшие рибонуклеопротеидные структуры со
спиральным типом симметрии. Последние более или менее
надежно защищали генетический материал от клеточных
нуклеаз, не столь активных в растительных клетках (по срав-
нению с клетками животных). Не поэтому ли нитевидные и
палочковидные вирусы сохранились только у растений, в то
время как в клетках животных, в которых метаболические
процессы протекают значительно интенсивнее, эволюция их
пошла дальше и рибонуклеопротеиды со спиральной упаков-
кой сохранились как внутренние компоненты более сложно
построенных вирионов, имеющих внешние оболочки? Спи-
ральный тип симметрии имел еще одно преимущество по
крайней мере на первых этапах эволюции: он не ограничивал
строго длину нити РНК, что было неизбежным при упаковке
ее в икосаэдрический капсид. Что же касается белков палоч-
ковидных вирусов, то они могли быть первоначальными
продуктами становившихся автономными генов и лишь в
дальнейшем модифицировались, обеспечивая более специфи-
ческую упаковку РНК- С этой точки зрения обращают внима-
ние небольшие колебания молекулярной массы (20 000—
30 000) капсидных белков у всех сравниваемых вирусов, в то
время как у изометрических вирусов растений эти вариации
имеют значительно больший размах — от 20 000 у тимовиру-
сов до 60 000 у неповирусов, к тому же этих белков может
быть больше одного, как у комовирусов. Характерно также,
что диаметр сферических капсидов у РНК-содержащих виру-
сов растений колеблется в довольно узких пределах: 26 нм
(бромовирусы), 28 нм (неповирусы, комовирусы, некровиру-
сы); 30 нм (тимовирусы, томбусвирусы, собеновирусы) и т. п.
В то же время длина палочек и нитей варьирует от 50 нм
(тобровирусы) до 2000 нм (клостеровирусы) и даже у одного
и того же вируса могут обнаруживать значительные колеба-
ния — от 600 до 2000 нм у уже упомянутых клостеровирусов.
Все эти данные указывают на то, что тип упаковки генети-
ческого материала в значительной мере определяет и пути
эволюции вирусов.
6*
Г Л А В A 9. ПИКОРНАВИРУСЫ
Пикорнавирусы составляют большую группу вирусов, по-
ражающих человека и теплокровных животных. Согласно
последней классификации и номенклатуре вирусов [Mat-
thews R., 1982; см. также Каверин Н. В., 1982], вирионы име-
ют кубический тип симметрии, без внешних оболочек.
Генетический материал представлен однонитевой РНК с мо-
лекулярной массой порядка 2,5Х1О6, что составляет около
30% массы вирионов, а белков — около 70%.
Семейство пикорнавирусов (Picornaviridae) включает 4
рода — Enterovirus (энтеровирусы), Cardiovirus (вирус
энцефаломиокардита), Rhinovirus (риновирусы), Aphthovirus
(вирус ящура) и ряд неклассифицированных вирусов. Под-
разделение на роды основано на деталях структуры РНК,
физико-химических свойствах вирионов, типе патологических
процессов и совокупности других признаков. Роды энтеро- и
риновирусов многочисленны и насчитывают соответственно
более 100 и ПО вирусов, в остальных родах — менее 10 виру-
сов в каждом. Общее число вирусов этого семейства превы-
шает 230.
Вирионы являются икосаэдрами с диаметром 24—30 нм.
Капсид состоит из 60 морфологических единиц, а каждый
капсомер является четвертичной надмолекулярной структурой,
состоящей из 4 молекул белка. Кроме того, в состав вирио-
на входят 1—2 молекулы протомера VPO, из которых фор-
мируются белки VP2 и VP4. Субструктурой капсида являются
пентамеры, оболочка вириона представляется как ассамблея
12 пентамеров, в связи с чем моделью капсида служит доде-
каэдр. Четыре молекулы протомера (капсомера, составляю^
щего 60 структурных единиц капсида) «смонтированы» таким
образом, что части белков VP1, VP2 и VP3 экспонированы
наружу, а белок VP4 находится на внутренней части протоме-
ра и ковалентно связан с вирусной РНК. С белком VP1
связаны распознавание вирусных рецепторов и протективный
иммунитет, однако антигенные свойства определяются пре-
имущественно четвертичной структурой капсомера.
Геном пикорнавирусов представляет собой положительно-
полярную однонитевую РНК, содержащую от 7209 (ринови-
рус 14 человека), до 8450 (вирус ящура) оснований (молеку-
лярная масса от 2,50хЮ6 до 2,74ХЮ6) с кодирующей обла-
стью размером 2178—2332 аминокислотных остатка. На ее
5'-конце имеется ковалентно связанный полипептид, состоя-
щий из 22—24 аминокислотных остатков (VPg), и на 3'-кон-
це— поли (А)-последовательность из 35—100 оснований.
Кроме того, у кардио- и афтовирусов имеются поли (Ц)-пос-
ледовательности.
84
Рис. 9. Нарезание белков полиовируса (схема). Pl, Р2 и РЗ обозначают
три основных процессированных участка вирусного полипротеина. В скоб-
ках указаны молекулярные массы белков.
Схематически геном пикорнавирусов можно разделить па
три части: примыкающую к 5'-концу, среднюю и примыкаю-
щую к З'-концу. Первая треть генома (Р1) у кардио- и
афтовирусов начинается с поли (Ц)-последовательности (со-
ответственно 180 и 400 оснований), затем следует лидерная
последовательность (L); эти две последовательности отсутст-
вуют у энтеро- и риновирусов. У всех пикорнавирусов следуют
гены структурных белков в следующем порядке: VP4—VP2—
VP3—VP1 (области IA, IB, IC и ID). Вторая часть генома
(Р2) имеет кодирующие области 2А, 2В и 2С, функции кото-
рых неясны. Третья часть генома (РЗ) содержит последова-
тельно гены VPg (ЗА или ЗА, ЗВ), гены протеазы (ЗС) и
полимеразы (3D).
Как уже указывалось, вирионы имеют 4 капсидных белка
с молекулярной массой 23 267—33 521 (VP1), 24 699—29 985
(VP2), 24 323—24 410 (VP3) и 7178—8480 (VP4) и белок
VPg: Кроме того, в ходе репликации синтезируется еще 5 бел-
ков, в числе которых вирусные РНК-полимер аза и протеаза
(рис. 9).
Здесь же целесообразно отметить, что определенная для
каждого вируса антигенная структура формируется лишь при
образовании плотной, с наиболее низким уровнем свободной
энергии, надмолекулярной структуры из 4 вирионных белков.
Причем экспонированными наружу оказываются антигенные
детерминанты белка VP1 и, возможно, VP2, тогда как осталь-
ные два белка обращены к полости капсида. Только в этом
случае инфекция или иммунизация сопровождается выработ-
кой протективных антител. Сами же по себе белки VP1—
VP4 формируют другие антигенные детерминанты, и даже
85
более того вирионы и пустые капсиды с менее плотной упа-
ковкой надмолекулярных структур вирионных белков имеют
не только меньшую плотность, но и антигенную структуру,
отличную от антигенной структуры плотно упакованных в
капсомерах вирионных белков. Соответственно антигенную'
специфичность интактных вирионов обозначают D или N, а
пустых капсидов — С или Н. У них не обнаруживается общих
антигенных детерминант. Последние имеются у пустых кап-
сидов (в том числе искусственно образованных) и прокапси-
дов, у которых место белков VP2 и VP4 занимает их пред-
шественник VPO.
В клетках обнаружены предшественники прокапсидов —
14 5-структуры, которые могут быть получены и искусственно*
в виде пентамеров при искусственной диссоциации капсидов.
Обе структуры имеют одинаковую антигенную специфич-
ность, обозначаемую как S-специфичность. При дальнейшей
диссоциации образуются 5S структуры, содержащие по одной
молекуле VP1, VP2 и VP3.
Основными этапами репродукции вирусов этой группы яв-
ляются адсорбция на клеточных рецепторах, проникновение
через эндоцитарные вакуоли, депротеинизация вирионов и
проникновение РНК в цитоплазму, синтез пропептида, коди-
руемого всей вирионной РНК и котрансляционное его наре-
зание, репликация вирусной РНК, формирование прокапси-
дов, заполнение их дочерней вирионной РНК, формирование
нуклеокапсидов и выход вирионов из клеток (рис. 10).
Вирионы взаимодействуют с клеточными рецепторами
белком VP1, который является «антирецептором», имея ком-
плементарный сайт узнавания. В процессе взаимодействия с
клеточной мембраной и проникновения в клетку с помощью
пиноцитоза вирионы теряют белок VP4 и разрушаются, вири-
онная РНК попадает в цитоплазму. Взаимодействуя с рибо-
сомами, РНК теряет VPg и кодирует синтез полипротеида,
соответствующего полному геному. В процессе синтеза про-
исходит протеолитическое расщепление (с помощью клеточ-
ных протеаз) на три предшественника — Pl, Р2 и РЗ. Послед-
ний расщепляется автокаталитически на VPg, протеазу и
полимеразу (в 2—3 этапа). При синтезе полимеразы начина-
ется репликация вирусной РНК, которая происходит с учас-
тием VPg как затравки, образуются минус-нити и многони-
тевые структуры репликативного предшественника. Одновре-
менно в 2 этапа расщепляется область Р1, при этом
отщепляются VP1, VP3 и VP0 — предшественник VP2+VP4.
Сборка вирионов протекает поэтапно: сначала формируются
5S протомеры, затем 14S пентамеры, из которых образуются
предшественники вирионов (рис. 11). После вхождения в них
дочерних молекул вирионной РНК белок VP0 расщепляется
86
Рис. 10. Репликация пикорнавирусов и возможные функции VPg (схема).
1 — VPg; 2 — поли(А); 3 — плюс-цепь РНК; 4 — минус-цепь РНК; РФ—репликативная
форма; РП — репликативный предшественник.
Рис. 11. Морфогенез пикорнавирусов.
Нарезание VP0->VP4+VP2 приводит к появлению инфек-
ционных вирионов (АГ-антиген); 1 — протомер 5S (S-анти-
ген); 2— пентамер 14S (N- и 77-аитиген); 3 — провирион;
4 — вирион (155S), ТУ-антиген; 5 — прогретый вирион
80—125S (Н-антиген); 6 — вирион, прогретый или обрабо-
танный црн высоком значении pH, 80S (Я-антиген).
1
2
3
4
на VP2 и VP4, происходит плотная укладка капсомеров в
формируются зрелые вирионы.
В опытах с сыворотками против отдельных пептидов, со-
ставляющих капсид полиовируса, было показано, что во вре-
мя морфогенеза вируса развиваются конформационные изме-
нения белков [Wiegers, Dernick R., 1985]. Так, антигенные
сайты VP1 и VP2, перекрестно реагирующие у всех трех
серотипов вируса полиомиелита, постепенно теряются с по-
верхности частиц прокапсида, а у зрелого вируса вовсе
отсутствуют. Но сыворотка против VP3 распознает макси-
мально экспонируемые антигенные сайты зрелого вируса. Эта
сыворотка не обнаруживает межтиповых «перекрестов» в
зрелом вирусе, пустых капсидах и 14S предшественниках,,
однако такие «перекресты» выявляются в денатурированных
полипептидах и 5S частицах каждого серотипа. Таким обра-
зом, при созревании вируса происходит глубокая конформа-
ционная перестройка капсидных полипептидов. В результате
этого формируется четвертичная структура капсомеров,
маскирующая иммунологические «перекресты» и выявляю-
щая иммунологические различия между капсидами полиови-
русов, которые принадлежат к разным серотипам.
Разрушению клетки при выходе из нее вирионов пред-
шествуют многие повреждающие ее воздействия вируса:
угнетение синтеза клеточных ДНК, РНК и белка, причем
последний блокируется на стадии инициации, в результате
чего рибосомы, начавшие уже синтез, диссоциируют, а новые
комплексы не образуются. Это воздействие пикорнавирусов
проявляется и при смешанной инфекции. Предполагают, что
неструктурные белки пикорнавирусов модифицируют рибосо-
мы таким образом, что они перестают взаимодействовать с
обычными мРНК {Медведкина О. А. и др., 1974]. Возможно,
что это связано с инактивацией одного из клеточных факторов
инициации, ненужного для пикорнавирусов [Rose J. et al.,
1978]'. Однако самб по себе подавление синтеза клеточных
макромолекул еще не объясняет причин лизиса клеток, со-
провождающего выход из них вирионов.
Перейдем к обсуждению возможных источников проис-
хождения и путей эволюции пикорнавирусов.
Пикорнавирусы составляют большую группу (семейство)
вирусов. В пределах группы выделяют более мелкие группы
(роды): энтеровйрусы, кардиовирусы, риновирусы, афтовиру-
сы, которые поражают человека, 36 энтеровирусов животных,
3 кардиовируса, 113 риновирусов человека, 4 риновируса жи-
вотных, 7 вирусов ящура и более 30 вирусов, поражающих
насекомых. Среди энтеровирусов человека отдельно выделя-
ют по ряду признаков 3 полиовируса, 23 вируса Коксаки А и
6 вирусов Коксаки В, 1—3 вируса гепатита А, вирус острого
88
геморрагического конъюнктивита; остальные либо относят
к вирусам ECHO, либо обозначают как энтеровирусы. Под-
разделения на роды проведены по разным признакам (ста-
бильность в кислой среде, плотность вирионов, характеристи-
ка генов), а внутри родов — по характеристике вызываемых
заболеваний (полиомиелит, гепатит и др.) и «рангу хозяев».
Пикорнавирусы насекомых пока не классифицированы, хотя
формально они разделены на 3 рода.
Более объективное соотношение между разными предста-
вителями этого обширного семейства дают исследования нук-
леотидных последовательностей. В частности, при сравнении
генов протеазы и VPg вирусов ECHO, риновирусов, вирусов
ящура и энцефаломиокардита было выявлено большое сход-
ство VPg и наличие консервативной области в гене протеазы
вирусов человека.
Ранее к пикорнавирусам относили также изометрические
, рибофаги (Leviviridae) и некоторые вирусы растений. Позже
они были исключены из этой группы, хотя возможное родст-
во некоторых вирусов растений с пикорнавирусами будет
, позже обозначено. Вирус Нодамура также исключен из этой
группы, поскольку он имеет сегментированный геном.
Калицивирусы имеют слишком много отличий от пикорна-
вирусов и потому были выделены в самостоятельное семей-
ство [Cooper Р. et al., 1978].
Для понимания возможных источников происхождения
пикорнавирусов рассмотрим примыкающие к ним группы
РНК-содержащих вирусов, у которых геномом является одно-
нитевая РНК с позитивной полярностью. При этом постара-
емся отвлечься от привычных представлений, что есть глав-
ное, а что второстепенное в классификации вирусов. R. Mat-
thews (1982) описал 29 таких групп вирусов, преимущественно
поражающих растения. О 13 из них слишком мало известно,
11 имеют на б'-конце кэп-структуры. Рассмотрим поэтому
оставшиеся 5 групп. Две из них имеют геномы без метилиро-
ванных кэп-структур, но и без ковалентно связанного с 5'-
концом терминального белка. Три других группы — вирусы
группы мозаики южных бобов (Sobemovirus), вирусы груп-
пы мозаики коровьего гороха (Comovirus) и вирусы группы
кольцевой пятнистости табака (Nepovirus), — обладая гено-
мом в виде однонитевой РНК с позитивной полярностью,
имеют на 5'.-конце ковалентно соединенный белок (полипеп-
тид) с небольшой молекулярной массой. Любопытно, что у
' группы первой вирусов (вирусы мозаики южных бобов, розе-
ток турнепса) небольшая РНК (1,4ХЮ6) не имеет на З'-конце
ни поли^А)-последовательности, характерной для РНК с по-
зитивной полярностью у многих вирусов, ни тРНК-подобной
структуры, которые имеют РНК многих вирусов растений.
89
Оба сегмента РНК вируса Нодамура кодируют синтез
разных белков: РНК1 — белка с молекулярной массой 6105Х
ХЮ3, РНК2 — белка с молекулярной массой 43 000 — пред-
шественника капсидного белка р40 [Newman J. et al., 1978].
Две группы вирусов являются бипартитными, но каждая
из двух молекул их РНК построена одинаково: на б'-конце
имеется ковалентно связанный белок с молекулярной массой
около 5000 (комовирусы) или 30 000—60 000 (неповирусы), а
на 3'-конце — поли (А)-последовательности. Суммарная моле-
кулярная масса РНК у вирусов первой группы составляет
3,8X10®, 2-й —4,1X10®—5X10®.
Более подробно изучен вирус мозаики коровьего гороха.
Несмотря на бипартитность, суммарная РНК его построена
по типу РНК пикорнавирусов. На РНК1 с молекулярной мас-
сой 2,4X10® закодированы геномно-связанный белок и про-
теолитический белок, а также, вероятно, вирусспецифическая
полимераза, т. е. эта РНК соответствует участку РНК поли-
овирусов, начиная с генов для неструктурных белков. На
РНК.2 с молекулярной массой 1,4X10® закодированы два, а
по более новым данным, 4 структурных белка вируса. Вирус
образовывает три вида частиц с коэффициентами седимента-
ции 58; 98 и 118S (частицы Т, М и В) и разными плотностями
(1,29; 1,41 и 1,44 г/мл). Все три вида частиц имеют один и
тот же диаметр — около 28 нм, разные их плотность и коэф-
фициенты седиментации зависят от различного содержания в
них РНК (25% и 37%). Все они построены по кубическому
типу симметрии и состоят из 60 капсомеров. Известны 12—13
членов этой группы, между которыми существует серологиче-
ское родство. Они поражают разные виды растений.
Вирус мозаики коровьего гороха реплицируется по типу
репликации пикорнавирусов. Меньшая нить РНК кодирует
4 структурных белка, предшественником которых является
полипротеид с молекулярной массой 105000. Большая нить
РНК кодирует полипротеид с молекулярной массой 200 000,
продуктами которого являются белки с молекулярной массой
32 000, 58000, 24 000, 87 000 и VPg. Протеолитическое рас-
щепление происходит, как показано на рис. 12, многоэтапно,
с участием двух вирусных протеаз [Wellink J. et al., 1986].
Стратегия генома вируса мозаики коровьего гороха, та-
ким образом, весьма сходна со стратегией генома пикорна-
вирусов. В табл. 6 представлены вирусы, имеющие VPg на
б'-концах их позитивно-геномных РНК ТВартапетян А. Б.,
1982].
В группе вирусов кольцевой пятнистости табака насчиты-
вается 28 вирусов; лишь некоторые из них имеют серологи-
ческое родство. Строение их генома примерно такое же, как
у вирусов предыдущей группы: ген структурного белка рас-
90
мРНН
*~1— - I— (А) п
1
(105)'____________
(95)
VPg 6PHH
frH_........н (A)n
(200) I
(58) t (60)
(48)(60)
VP37 I VP23
_________(170) '_________
(60) _ | (HO)
(84) *_____(87)
| (60) (24)
|(58) VPg
------
Рис. 12. Протеолитическое нарезание первичных продуктов трансляции
мРНК и вРНК CPMV (схема). Двойными линиями показаны открытые
рамки считывания; в скобках — молекулярная масса (ХЮ3).
положен на РНК1, гены функциональных белков — на РНК2.
Три вида частиц (Т; М и В) различаются по содержанию в
них РНК, коэффициенту седиментации и по плотности, но
морфологически одинаковы, представляют собой икосаэдры
диаметром около 28 нм.
Третичная структура белков сходна у риновирусов и ви-
руса мозаики южной фасоли—собемовируса [Rossman М.
et al., 1985].
Попытаемся определить возможное происхождение пикор-
навирусов и сходных с ними групп вирусов. Несомненно, что
вирусы, поражающие про- и эукариотов, различаются синте-
зом макромолекул в этих системах. Так, мелкие фаги типа
MS2 (левивирусы), кстати, довольно многочисленные, имеют
просто устроенный геном, на котором закодированы три
гена, считывающиеся отдельно, как и мРНК прокариотов.
У вирусов эукариотов с позитивно-полярным геномом неза-
висимо от морфологии (палочковидные, икосаэдрические, обо-
лочечные) РНК нередко имеет кэп-структуру на 5'-конце и
поли (А)-последовательность на З'-конце молекулы, а у виру-
сов растений нередко вместо поли(А)-последовательности к
З'-концу прикреплена ковалентно одна из тРНК.
У 4 групп вирусов — пикорнавирусов, вирусов групп моза-
ики южных бобов, мозаики коровьего гороха и кольцевой
пятнистости табака — вместо кэп-структуры к 5'-концу моле-
кулы РНК прикреплен ковалентно небольшой белок (поли-
пептид), который не играет никакой роли в трансляции,
поскольку РНК, образующая полирибосомы, вначале лишает-
ся этого белка. Группа калицивирусов в этом отношении
сходна с 4 названными группами вирусов, так как не имеет
кэп-структуры, хотя не имеет и б'-терминального полипепти-
91
+ I + + + +
Таблица 6. Рибовирусы, позитивные геномы которых ковалентно связаны с белком
я R
«в
Кз,
да, стратегия генома этой группы вирусов имеет отличия от
таковой рассматриваемых 4 групп вирусов (см. табл. 6),
Поэтому напрашивается вывод о том, что пикорнавирусы,.
собемавирусы, комовирусы и неповирусы имеют общее про-
исхождение, являясь дериватами сравнительно поздних,
эукариотов — насекомых, млекопитающих, высших растений..
Возможно, насекомые явились «передатчиками» своих виру-
сов животным и растениям или же переносчиками этих групп:
вирусов от растений животным, о чем свидетельствует переда-
ча некоторых комовирусов насекомыми. Переносчиками непо-
вирусов могут быть нематоды, у которых пока не обнаружены,
вирусы, хотя, можно не сомневаться, что они существуют.
Сходство структуры и стратегии геномов 4 групп вирусов,,
поражающих насекомых, млекопитающих и высшие растения,,
позволяет отнести время их возникновения к сравнительно
позднему периоду эволюции органического мира.
Вместе с тем становится понятным, что такой признак, каю
фрагментарность генетического материала и даже мультипар-
титность вирусов, является не столь уже важным в плане-
эволюционной систематики.
О возможном источнике происхождения по крайней мере
некоторых РНК-содержащих вирусов свидетельствуют резуль-
таты опытов по гибридизации их РНК с рибосомными и дру-
Ь гими клеточными РНК.
Так, РНК вирусов полиомиелита, Менго и Коксаки гибри-
дизуются с 28S и 188 РНК высших эукариотов, но не низших
। (дрожжей), и прокариотов, причем это не было связано с
гибридизацией участков, богатых Г + Ц [McClure М., Рег-
I rault J., 1985]. Затем в жестких условиях была проведена
[ гибридизация геномов вирусов Синдбис, везикулярного сто-
i матита и реовирусов с 288 РНК клеток HeLa. М. McClure и-.
1 J. Perrault (1986) - полагают, что феномен «Patchy comple-
mentary» лежит в основе полученных ими результатов, кото-
i рые были дополнены опытами по взаимной гибридизации
I геномов. При этом были выбраны вирусы с разной величиной,
и разной стратегией геномов: позитивно-полярный вирус Син-
дбис (11,7 кб), мультисегментный реовирус с двунитевой
РНК (23 кб) и негативно-полярный вирус везикулярного^
стоматита (11,2 кб). В опытах по взаимной гибридизации
были получены положительные результаты гибридизации ге-
номов реовируса и вируса Синдбис с геномом полиовируса..
' Необходимо, однако, отметить, что гибриды были получены
как с VSV (—)РНК и 288 РНК, так и VSV ( + )РНК и
288 РНК. Что же касается реовируса, то гибридизация рибо-
сомных РНК происходила с большими (L) фрагментами
генома реовируса, причем реовирусная РНК гибридизовалась
;как с 28S, так и с 188 рибосомной РНК. Полученные данные-
9&
92
можно трактовать по-разному: либо речь идет об эволюцион-
ной (отдаленной) общности, либо о возможной репликации
вирусных и клеточных РНК, либо гибридизация отражает
особенности вторичной структуры РНК рибосом и вирусов.
Возвращаясь к пикорнавирусам, отметим следующее.
Вирус паралича сверчков оказался серологически близким к
вирусу энцефаломиокардита мышей. Первый вирус был вы-
делен сначала в Австралии от сверчка Teleogryllus Oceanian,
он вызывал у нимф паралич задних ног, а затем смерть.
Потом его обнаружили у нескольких видов. CrPV и DCV
серологически родственны, остальные вирусы изучены плохо.
Механизмы репликации исследованы мало. Что же общее для
грызунов и сверчков? Может быть то, что мыши иногда пое-
дают этих насекомых? Любопытно также, что некоторые
пикорнавирусы насекомых нейротропны и вызывают парали-
тические заболевания (вирусы паралича пчел). Не обеспечи-
вает ли специализация в виде нейротропности возможность
выхода пикорнавирусов в новые экологические ниши — завое-
вание новых «хозяев»?
Небезынтересно отметить, что антитела против вируса
паралича сверчков обнаружены у свиней, лошадей и рогатого
•скота в Новозеландки [Scotti Р., Longworth J., 1980]. При-
чем эти антитела относятся к IgM, что свидетельствовало о
яедавно перенесенной инфекции, а в Малайзии (чаще) и Ве-
ликобритании (реже) в сыворотке крови людей были обна-
ружены преципитирующие антитела против вируса Darna
trima, относящегося к группе Nudaurelia р [McCallum F.
et al., 1979].
К пикорнавирусам отнесены многие вирусы, поражающие
насекомых. В обзоре М. Moore и соавт. (1985) упомянуты
22 таких вируса, у которых морфология, размер генома и
виды белков в общем укладываются в рамки семейства пи-
корнавирусов. Однако только три из них — вирус Gonometa,
вирус паралича сверчков и вирус дрозофилы С — отнесены к
собственно пикорнавирусам, остальные пока остаются неклас-
сифицированными.
Вообще же эта группа вирусов, с одной стороны, распро-
странена среди насекомых, с другой — поражает многие виды
млекопитающих, поскольку серологически «следы» инфекции
обнаружены у многих из них — свиней, лошадей, слонов. Ви-
'рус паралича сверчков, выделенный в Австралии, оказался
тождественным вирусу дрозофилы С '[Reingenum С., ScottiP.,
1976]. Однако большинство вирусов насекомых не имеют
серологического родства между собой [Moore М. et al., 1985].
К сказанному надо добавить, что пикорнавирусы могут
длительно персистировать в тканях нервной системы [Вга-
hic М. et al., 1985].
«4
Поскольку многие пикорнавирусы, поражающие человека^
имеют аналоги, поражающие млекопитающих, можно предпо-
ложить, что эволюция их шла вместе с эволюцией млекопи-
тающих. Причем наряду с внутривидовой эволюцией прима-
тов, обезьян, человека был возможен обмен генами между
более отдаленными видами, например, человеком и приручен-
ными домашними животными или заселившими жилища
грызунами.
Среди пикорнавирусов выделяют 4 рода, представители
которых имеют более сходные черты в пределах рода, нежели
между разными родами. Четко очерчен род афтовирусов—
вирусы ящура, 7 сероваров которых близки между собой и по
тонкому строению генома, и по кругу «хозяев» (парнокопыт-
ные), и по характеру вызываемых инфекций [Brooksley J.,.
1982]. Это, несомненно, обособившаяся эволюционно ветвь-
вирусов, поражающих млекопитающих. Столь же обособлен-
род кардиовирусов — и по тонкому строению генома, и по
серологическим связям, по которым три мышиных вируса
(EMC, Megro, ME) надо дополнить неожиданно сходным серо-
логически вирусом паралича сверчков, настолько близким к
вирусу энцефаломиокардита мышей, что оба вируса могут
трактоваться как штаммы одного и того же вируса [Tonslav
Т. et al., 1984].
То же самое следует сказать и о роде риновирусрв. Среди
113 риновирусов, поражающих человека, отмечаются слож-
ные антигенные связи, а сами они имеют выраженный тро-
пизм к дыхательным путям. Обилие риновирусов человека не-
йдет ни в какое сравнение с немногими риновирусами до-
машних животных (два коровьих и два лошадиных). Учи-
тывая воздушно-капельный путь передачи риновирусов чело-
века и острый характер вызываемых ими инфекций, следует
думать о сравнительно позднем происхождении этих вирусов.
Они могли возникнуть при довольно развитом обществе,
с плотно населенными городами и интенсивно общающимся
населением. Многочисленность сероваров риновирусов чело-
века свидетельствует об интенсивно продолжающейся их
эволюции. Что же касается риновирусов животных, то скорее
следует думать о передаче их от человека к стойловым жи-
вотным. Содержание коров и лошадей в стойле допускает
возможность передачи заболеваний не столько воздушно-
капельным путем (инфекции говорящих существ — людей),
сколько через ведра и кормушки.
Наиболее пестрым по патогенезу вызываемых болезней
является род энтеровирусов, для которых главным местом
размножения служит кишечник. Поэтому можно полагать,
что эволюция этих вирусов могла идти как сопряженно с
эволюцией «хозяев» (энтеровирусы обезьян и человека), так
95-
и путем межвидовых обменов (грызуны, домашние животные,
люди). К сожалению, пока не представляется возможным не
только составить родословное древо этой большой группы
вирусов, но и хотя бы наметить межвидовые переходы. Веро-
ятно, с помощью исследования геномов данных вирусов этот
вопрос будет решен в ближайшее время.
С этой точки зрения интересны результаты сравнительных
исследований вируса ECHO 9 и двух риновирусов (L4 и
14СР]: их протеаза в высокой степени консервативна и в то
же время отличается от протеазы вирусов животных (ЕМС,
вирус ящура) и растений (вирус коровьего гороха). Очень
сходны белки VPg. Трехмерная структура у сравниваемых
вирусов также сходна [Werner G. et al., 1986].
Впрочем, некоторые соображения можно уже высказать.
Например, вирусы Коксаки А патогенны для грызунов, что
может указывать на источник их происхождения. Среди ви-
русов Коксаки В один из них (В5) весьма близок к вирусу
везикулярной болезни свиней. Вирусы ECHO патогенны
только для человека и обезьян, что также вряд ли случайно;
то же относится к вирусам полиомиелита.и гепатита А. Итак,
даже имеющаяся информация может дать повод для размыш-
лений о том, где могла иметь место внутривидовая эволюция,
а где межвидовые переходы. Естественно, что более точные
данные дают молекулярно-биологические исследования. По-
казано, что белки VP3 и 2с наиболее консервативны. Выявле-
на близость группы полиовирусов и вируса Коксаки А21, ме-
нее выраженная близость с вирусами Коксаки В1 и ВЗ [Emini
et al., 1985].
Вирусы Коксаки и вирусы ECHO, развиваясь в кишечном
тракте, могут поражать и другие ткани — мышцы, паренхиму
внутренних органов, ткань нервной системы, будучи таким
образом, не только энтеротропными, но и пантропными. При
этом клиническое течение болезней варьирует как по вы-
раженности (бессимптомные, субклинические, манифестные
формы), так и характеру (миалгии; менингиты, менингоэн-
цефалиты, невриты и др.). Наряду с этим имеются явно
нейротропные вирусы (вирусы полиомиелита), гепатотроп-
ные (вирусы гепатита А) и даже вирус геморрагического
конъюнктивита, а у мышей кардиотропные вирусы.
Возможные пути становления тропности были изучены у
вирусов Коксаки В и полиомиелита. При изучении вирусов
Коксаки В была показана гетерогенность их природных по-
пуляций, при этом некоторые антигенные варианты были
-связаны с изменениями тканевого тропизма, а также с кругом
восприимчивых «хозяев». Последнее было выявлено при
•сравнении иммунологически родственных вирусов Коксаки В5
человека и вируса везикулярной болезни свиней (серологиче-
<96
ски и методом молекулярной гибридизации) [Brown F. et al.,
1976]. Далее, оказалось, что диабетогенный штамм вируса
Коксаки В4, выделенный от больного, был ближе к варианту
этого вируса, пассированного на р-клетках, нежели к исход-
ному прототипному вирусу [Yeon J. et al., 1979]. С помощью
метода моноклональных антител было показано, что вирусы
Коксаки В4, изолированные от больных, обнаруживают зна-
чительную гетерогенность. Среди выделенных серологических
вариантов были отмечены штаммы с выраженной кардиотроп-
ностью, вызывающие миокардиты, причем эти свойства кор-
релировали с резистентностью к нейтрализации определенны-
ми клонами антител [Cao Y. et al., 1984]. Эти данные указы-
вают на возможность селекции вариантов энтеровирусов с
разной патогенностью и различным тканевым тропизмом.
При более детальном изучении нейротропности вирусов
полиомиелита выявлено, что при рекомбинации двух вирусов
и получении рекомбинанта, у которого б'-половина генома
была от нейровирулентнного штамма серовара 3, а З'-полови-
на — от аттенуированного штамма серовара 1, нейтротроп-
ность сохранялась независимо от As-мутаций в вирулентной
половине [Agol V. et al., .1985}. С этими данными согласуются
результаты сравнительного секвенирования геномов виру-
лентного и аттенуированного штаммов полиовируса серовара
Г. наибольшие изменения мутации (кластер мутаций) вызва-
ли в белке VP1, в МГ^-терминальной части его молекулы
[Nomoto A. et al., 1982].
Связь нейротропности с капсидными белками была также
продемонстрирована при аналогичном исследовании вариан-
тов полиовируса серовара 2 (Лансинг), невирулентных и ней-
ровирулентных для мышей [La Monica N. et al., 1986].
Была прослежена эволюция энтеровируса типа 70, вызы-
вающего геморрагический конъюнктивит. Для этого сравнива-
ли штаммы, выделенные в 1971—1981 гг. Были установлен^
прогрессирующие с годами изменение олигонуклеотидных
карт и дивергенция штаммов вируса. N. Takeda и соавт.
(1984) пришли к выводу о том, что вирусы имели общего
предка, возникшего-в 1966 г. в Африке, за 3 года до первой
эпидемии в Аккре (Гана). За 10 лет изменилось 4% основа-
ний генома вируса.
К проблеме «эволюция на наших глазах» относится появ-
ление энтеровируса 71, вызвавшего, с одной стороны, эпиде-
мии болезни рук, стоп и рта (Hand, foot, mouth, disease —
HEMD), с другой стороны, эпидемии поражения центральной
нервной системы с тяжелым течением и летальными исхода-
ми. Генетическое исследование штаммов вирусов, вызвавших
столь разные синдромы, не обнаружило существенных разли-
чий между этими штаммами [Hagiwara A. et al., 1984].
7—1536 97
Подводя итоги, можно предположить, что энтеровирусы*,
объединенные в один род, на самом деле имеют полифилети-
ческое происхождение. Поэтому классификационные призна-
ки, на основании которых они выделены в отдельный род,.,
несущественны. Можно также предположить, что группа ви-
русов Коксаки «пришла» к человеку от мышевидных грызу-
нов, в этом случае кардиотропность сближает их с кардиови-
русами. Однако сходство одного из вирусов Коксаки со сви-
ным вирусом указывает на возможность перехода их от
домашних животных к человеку, если не имел место проти-
воположный процесс.
Основная группа вирусов ECHO и энтеровирусов челове-
ка могла быть получена им от предков (приматов) и пройти
коэволюцию с человеком. Остается рассмотреть эволюцию-
таких сложившихся групп, как вирусы полиомиелита и виру-
сы гепатита А.
Возможность отбора нейтротропных штаммов энтеровиру-
сов была рассмотрена. Какие эволюционные преимущества
могли получить такие вирусы, сказать трудно, а вернее будет
ответить — никаких. Скорее речь может идти о случайном
отборе, «зафиксировавшем» нейротропность. Последняя ни-
чуть не вредила сохранению биологического вида вируса,,
так как полиомиелит чаще всего протекает как бессимптом-
ная кишечная инфекция, а его проявления в виде поражения
центральной нервной системы нечасты. И все же трудно
расстаться с мыслью о неслучайном появлении нейротропных
энтеровирусов, которыми являются вирусы полиомиелита.
Существование трех сероваров, вызывающих одну и ту же
болезнь, выраженная гомология между этими тремя вариан-
тами, позволяющая выделить их среди других многочислен-
ных энтеровирусов, возможность межтиповых рекомбинаций
между ними — все это свидетельствует о монофилетическом
происхождении трех вирусов и о каком-то, до сих пор непо-
нятном естественном отборе, вызвавшем их появление и
эволюцию. '
Дальнейшая история полиомиелита более или менее ясна..
Полиомиелит мог возникнуть, когда человек перешел к осед-
лому образу жизни и жилища его заселили грызуны. Дли-
тельность носительства допускала возможность укоренения
его в период варварства. И действительно, первые свидетель-
ства о полиомиелите относятся к IV в. до новой эры (Египет)..
В книге Гиппократа об эпидемиях имеются довольно точные
описания полиомиелита. Существующие в настоящее время
три разновидности болезни, вызываемые разными вирусами,,
по-видимому, являются результатом длительной эволюции.
История полиомиелита в прошлом не была драматичной,
что можно объяснить невысокой восприимчивостью людей к:
98
нему, в результате чего «паралитические» заболевания состав-
ляют ничтожный процент заражений. Полиомиелит стал при-
влекать внимание в XX в., особенно в годы Второй мировой
войны, когда он стал распространяться пандемически. В не-
которых странах насчитывались десятки тысяч заболевших.
Борьба с полиомиелитом обрела прочную основу после
того, как были получены эффективные профилактические
вакцины — инактивированная вакцина Солка и живая вакци-
на Сэбина. Если первая обеспечивала возможность индивиду-
альной защиты (гуморальный иммунитет), то вторая, при
иммунизации которой вырабатывается, кроме того, местная
невосприимчивость кишечника к вирусам полиомиелита (как
это бывает после естественной инфекции), позволяет влиять
также на эпидемический процесс, ограничивая и даже полно-
стью предотвращая циркуляцию возбудителей среди населе-
ния.
М. П. Чумаков разработал технологический . регламент
производства вакцины, что позволило в короткий срок пол-
ностью обеспечить нужды страны в препарате и экспортиро-
вать вакцину в 40 стран. В результате иммунизации всех
детей эпидемический полиомиелит в стране был ликвидиро-
ван, хотя единичные случаи заболевания (особенно в сред-
неазиатских республиках) еще наблюдаются. Полиомиелит
еще широко распространен в мире, особенно в странах с жар-
ким климатом.
Самостоятельной эволюционной ветвью является вирус
гепатита А человека, не имеющий аналогов среди вирусов
животных. Геном этого вируса был секвенирован и сравнен
с геномом вируса полиомиелита. В общем он оказался сход-
ным. Однако выявлена небольшая гомология при сравнении
с вирусом энцефаломиокардита и ящура. Все же он ближе к
энтеровирусам, так как не имеет поли (Ц)-последовательности
вблизи 5'-конца, характерной для больших по размерам ге-
номов афто- и кардиовирусов [Baroudly В. et al., 1985]. При
полном секвенировании оказалось, что геном вируса гепатита
А2 содержит 7478 нуклеотидов, открытая рамка считывания
начинается с 734-го нуклеотида и оканчивается на 7415-м
нуклеотиде. Геном кодирует полипротеид с молекулярной
массой 251 940 [Najarian R. et al., 1985].
Появление этой ветви эволюции более понятно. Инфекция
клеток кишечного тракта «подкрепляется» поражением пече-
ни, что при сравнительно доброкачественном течении болез-
ни резко повышает возможности циркуляции вируса среди
людей. При довольно продолжительном инкубационном пе-
риоде интенсивность эпидемического процесса (не считая
водные вспышки) снижается, поэтому эта инфекция могла
«укорениться» уже в античном обществе.
7*
99
Сходные по клинике и эпидемиологии болезни вызывают-
ся по крайней мере двумя морфологически похожими виру-
сами. Болезни получили довольно неудачное наименование —
гепатиты ни А ни В, путь передачи через фекалии и оральный
[WHO, 1973, 1975]. Существование трех сероваров вируса,
гепатита А было предположено на основании результатов
иммунологических и электронно-микроскопических исследо-
ваний [Стаханова В. М. и др., 1980]. Новый серовар вируса
гепатита А (точнее ни А ни В) обнаружили в Индии и дру-
гих государствах Юго-Восточной Азии [Kane М. et al., 1984],
а позже и в СССР — в Средней Азии [Balayan М. S. et al.,
1983]. Недавно была описана ‘[Кетиладзе Е. С. и др., 1986]
вспышка аналогичных заболеваний в северной Туркмении.
Они характеризовались тяжелым течением и высокой смерт-
ностью среди беременных женщин. Обнаруженный в фекали-
ях вирус был серологически отличен от вируса гепатита Д'
и вируса, выделенного М. С. Балаяном. По-видимому, этот
вирус тождествен вирусу, выделенному в Пакистане. Буду-
щее покажет, являются ли эти вирусы сероварами вируса
гепатита А или разными вирусами, систематическое положе-
ние которых пока неясно.
В настоящее время гепатит А широко распространен во>
всем мире. В развивающихся странах пока не получено де-
шевых и эффективных вакцин для массовой профилактиче-
ской иммунизации против этой инфекции, на пути их получе-
ния стоят большие трудности. Когда эти трудности будут
преодолены, можно ожидать, что победа над гепатитом А
будет столь же быстрой и эффективной, как победа над по-
лиомиелитом.
ГЛАВА 10. КАЛИЦИВИРУСЫ
' Калицивирусы примыкают к пикорнавирусам и вирусам
растений со сходной структурой и стратегией генома, хотя
именно по последней они выделяются из групп пикорнави-
русов и в этом отношении скорее сходны с тогавирусами.
С ними сходны вирусы группы Nudaurelia, а также Nodamurar
поэтому все они снова будут рассматриваться в этой главе.
Вирионы их несколько больше пикорнавирусов (диаметр
35—40 нм), больше и их масса — примерно в 2 раза [Schaef-
fer F., 1980; Matthews R., 1982]. Геном представляет собой
однонитевую РНК позитивной полярности, с коэффициентом
седйментации 36—38S, молекулярная масса 2,5х106—2,8Х
ХЮ6, что составляет 18% массы вирионов. К 5'-концу моле-
кулы РНК ковалентно прикреплен небольшой полипептид
(VPg, молекулярная масса 10000—15000), на З'-конце нахо-
100
дится поли (А)-последовательность. Вирионы, помимо VPg,
содержат два белка, в том числе мажорный белок с молеку-
лярной массой 60 000—71000;- на вирион приходится 180 мо-
лекул первого и 12 молекул второго белка. Вирионы имеют
плотность 1,36—1,39 г/мл в хлориде цезия, седиментируют
при 170—180S и по форме представляют собой икосаэдры с
32 шапкообразными выпячиваниями. Они состоят из 60
структурных единиц. По-видимому, минорный компонент
ассоциирован с РНК.
Механизм репликации отличается от такового пикорнави-
русов, так как в зараженных клетках, помимо двунитевой
РНК (RF) и многонитевой РНК (RI) геномного размера,
обнаруживаются субгеномные РНК с молекулярной массой
1,1X10® и 0,7X10®. Первые из них, вероятно, кодируют синтез
капсидного белка, предшественником которого является Рг86.
В ходе репродукции синтезируется 2—6 неструктурных поли-
пептидов с молекулярной массой 25000—115000. После ад-
сорбции, проникновения и депротеинизации вирионов вирион-
ная 36S РНК частично транслируется в области, кодирующей
полимеразный комплекс (примыкающей к б'-концу?). Затем
синтезируется минус-нить, которая, с одной стороны, стано-
вится основой репликативного интермедиата, а с другой,
является матрицей для синтеза субгёномных 22S и 18S РНК.
Последние кодируют синтез предшественников вирионных
белков, причем эти предшественники претерпевают протеоли-
тическое расщепление. Все эти процессы происходят в цито-
плазме, где капсидный белок сначала аккумулируется в 15S
субъединицы, а затем происходит сборка вирионов, которые
покидают разрушенную (лизированную) клетку.
Вирусы указанной группы немногочисленны и поражают
человека, свиней, кошек, морских львов и других животных,
вызывая энтериты, сыпные лихорадки и другие заболевания.
Возбудители заболеваний разных животных имеют много
сероваров: калицивирусы свиней—-12, кошек — более 10,
морских львов — более 8.
Здесь же рассмотрим вкратце другие группы сходных ви-
русов— вирусы групп Нудаурелия, Нодамура и некоторые
Другие.
Вирусы группы Nudaurelia В поражают исключительно на-
секомых (чешуекрылых), не размножаются в культурах
клеток высших животных. Их геном является однонитевой
РНК-с молекулярной массой 1,8x10®, по-видимому, позитив-
ной полярности. Вирионы имеют один мажорный полипептид
с молекулярной массой 60 000—70 000 и плотность 1,28—
1,30 г/мл; седиментируют при 194—210S. Форма приближает-
ся к сферической (диаметр 85 нм). На самом деле они явля-
ются икосаэдрами, состоящими из 240 единиц. Группа виру-
101
сов весьма компактна и ее представители (6 вирусов) обна-
руживают перекрестные антигенные связи.
Группа Nodamura (семейство Nodaviridae) представлена
5 вирусами, поражающими разные виды насекомых; некото-
рые из них иммунологически родственны. В отличие от пре-
дыдущей группы вирусы группы Nodamura размножаются
не только в насекомых, но и культурах клеток позвоночных.
Вирусов этой группы вначале относили к пикорнавирусам,
но затем оказалось, что их геном состоит из двух позитивно-
полярных молекул однонитевой РНК с молекулярной массой
1,15Х106 и 0,46хЮ6. Молекулы РНК заключены в один
вирусный нуклеокапсид. Данных о строении 57- и З'-концов
нет. З'-конец не имеет поли (А)-последовательности. Мажор-
ный белок имеет молекулярную массу 40 000, один или два
минорных'—соответственно 43 000 и 70 000. Вирионы имеют
плотность 1,34 г/мл в хлориде цезия, седиментируют при
135S, форма приближается к сферической (диаметр 29 нм),
тип строения икосаэдральный. Репликация осуществляется в
цитоплазме, большой компонент РНК кодирует синтез белков
с молекулярной массой 105000, малый компонент — белка с
массой 43 000 (предшественник капсидного белка).
Здесь же уместно рассмотреть некоторые фаги, в частно-
сти семейства Leviviridae, представителями которого являют-
ся фаги A1S2, Qfl и другие (около 40 вирусов). Их геном —
позитивно-полярная однонитевая РНК с молекулярной мас-
сой 1,2хЮ6. Она кодирует синтез капсидного белка (12 000—
14 000) и белка А (35000—44 000). Последний необходим для
созревания и проявления инфекционности вируса. РНК коди-
рует также синтез полимеразы и фермента, лизирующего
бактериальную клетку. Оба белка неструктурные и не входят
в состав вирионов. Вирионы содержат 180 копий капсидного
белка и одну копию белка А, имеют плотность 1,46 г/мл в
хлориде цезия, седиментируют при 78—82S. Это самые мел-
кие вирусы (если не считать вируса дельта): вирионы имеют
диаметр 23 нм, капсид состоит из 32 капсомеров. После
адсорбции на ворсинках бактерий мужского рода они прони-
кают внутрь бактериальных клеток, транслируют синтез
полимеразы, которая обеспечивает репликацию генома через
синтез минус-нити.
Вирусы группы хлоротической карликовости маиса (из-
вестны' два сходных вируса) имеют в качестве генома также
позитивно-полярную однонитевую РНК с молекулярной мас-
сой 3,2Х1О6. Вирионы имеют плотность 1,51 г/мл в хлориде
цезия, седиментируют при 183S, представляют собой полиэд-
ры (диаметр около 30 нм). Передаются тлями, в организме
которых персистируют.
Род Luteovlrus включает вирус желтой карликовости яч-
102
меня и многочисленные (около 40) сходные вирусы. Геномом
их является позитивно-полярная однонитевая РНК с моле-
кулярной массой около 2,0X 106. Один структурный белок име-
ет молекулярную массу 24 000. Вирионы седиментируют при
115—127S, являются икосаэдрами (диаметр 25—30 нм). Ви-
русы поражают многие виды растений, передаются тлями.
Многие представители этой обширной группы серологически
родственны.
Представители рода Tombusvirus (группа tomato bushy
stunt вирусов, около 10 членов) имеют позитивно-полярную
РНК с молекулярной массой около 1,5хЮ6. Вирионы содер-
жат один капсидный белок (41000), имеют плотность
1,35 г/мл, седиментируют при 140S, имеют форму икосаэдра.
Диаметр вирионов 30 нм, они содержат 180 белковых субъе-
диниц. Белок включает два домена (Р и S), причем первый
формирует поверхностные выступы, а второй — внутреннюю
оболочку. Хотя механизмы репликации изучены мало, предпо-
лагают, что субгеномная РНК синтезируется наряду с обра-
зованием репликативного интермедиата. Вирусы передаются
механически, без векторов.
Весьма сходны с предыдущим родом вирусы группы мо-
заики южных бобов (Sobemovirus), насчитывающие 6 видов.
Их позитивно-полярная РНК имеет молекулярную массу око-
ло 1,4X10®, капсидный белок — молекулярную массу около
30 000. Вирионы имеют плотность 1,36 г/мл в хлориде цезия,
седиментируют при 115S, форма их икосаэдральная (диаметр
около 30 нм). Капсид состоит из 180 белковых субъединиц.
Белки содержат два домена, один из которых обращен нару-
жу, а другой — внутрь. Трансляция вирионной РНК сопро-
вождается синтезом трех неструктурных белков, обеспечи-
вающих репликацию вирусной РНК. Структурный белок
кодируется субгеномной РНК (0,Зх 10®—0,4х Ю6). Вирусы
передаются механически или насекомыми (жуками).
Как видно из краткого описания обеих групп вирусов, их
можно было бы объединить в один род, так как размеры
генома примерно одинаковы (1,5X10® и 1,4хЮ6), сходны
по молекулярной массе и более тонкому строению (два доме-
на) капсидных белков. Сходны плотность, коэффициент седи-
ментации, архитектура (180 субъединиц) вирионов и даже
особенности репродукции—раздельное кодирование синтеза
неструктурных и структурных белков (в первом случае ви-
рионной РНК, во втором — вновь синтезированной субгеном-
ной РНК). Однако есть одно существенное различие: томбус-
вирусы не имеют, а собемовирусы имеют VPg, ковалентно
связанный с б'-концом вирионной РНК. Если это так, а не
результат недостатка наших знаний, то эти вирусы действи-
тельно образуют две разные группы (два разных рода). Но
103
тогда следует признать, что наличие VPg на б'-конце генома
является не столь уж существенным признаком и во всяком
случае не свидетельствует о большой эволюционной дистан-
ции, разделяющей две сравниваемые группы вирусов.
Молекулярная масса белка, ковалентно связанного с 5'-
концом РНК, варьирует даже в пределах одной и той же
группы вирусов. Так, у вируса tobacco etch она составляет
6000, а у вируса tobacco vein mottling — 24 000 [Slaw M. et
al., 1985].
Близки к первой группе вирус некроза табака и родствен-
ный ему вирус некроза огурца. У них также позитивно-поляр-
ная геномная РНК с молекулярной массой 1,3х 106— 1,6Х 106,
однако на ее 5'-конце нет ни терминального VPg, ни кэп-
структуры, а имеется последовательность ppApGpUp... Кап-
сидный белок (22600) образует 180 субъединиц икосаэдраль-
ного капсида. Вирионы имеют плотность 1,4 г/мл в хлориде
цезия, седиментируют при 118S, имеют диаметр 28 нм. Пере-
даются механически и грибами.
Род Dianthovirus (группа вирусов кольцевой пятнистости
гвоздики) включает три вируса, относится к бипартитным
вирусам, молекулярная масса позитивно-полярных РНК
1,5хЮ® и 0,5x10®; синтез капсидного белка (40 000) кодиру-
ется большим сегментом РНК- Частицы имеют плотность
1,37 г/мл в хлориде цезия, седиментируют при 135S и пред-
ставляют собой полиэдры (диаметр 31—34 нм). Круг хозяев
широк, передаются механически.
Вирус мозаики гороха также бипартитный, его позитивно-
полярные РНК имеет молекулярную массу 1,7X10® и 1,3X10®,
иногда имеется третий компонент (0,3X10®). Мажорный поли-
пептид (20 000) формирует капсид, минорный полипептид
(20 000) связан со способностью передаваться тлями. Части-
цы двух типов имеют разную молекулярную массу (В — 5,7х
Х106, М — 4,6x10®), сходную плотность, разные коэффици-
енты седиментации (соответственно 112S и 99S), представля-
ют собой полиэдры (диаметр 28 нм); реплицируются в ядрах,
передаются тлями.
Вирусы группы Velvet tobacco mottle (4 представителя)
также представлены полиэдральными частицами (диаметр
около 30 нм), имеют плотность 1,37 г/мл, седиментируют при
115S. Геном представлен линейной (1,5x10®) и кольцевой
(1.2Х105) РНК. Капсидный белок один (30 000—33 000).
Реплицируется в ядрах, передается механически или жуками.
Мы привели краткое описание изометрических вирусов,
имеющих небольшой позитивно-полярный РНК-геном, у кото-
рых отсутствуют кэп-структуры и имеется в общем сходная
стратегия генома. Можно заключить, что это изолированные
группы вирусов, между которыми трудно установить филоге-
104
Таблица 7. Сравнительные данные о некоторых мелких изометрических вирусах
со 1 СО | | СО СО ”111
5ирионы число субъединиц 60 (180) 240 1 сч со 1 1 180 180 । 180 1 1 1
1метр, нм )—40 ю со о сч со сч о 1—30 О о 00 сч 1—34 00 сч 30
ДИс СО сч СО
Мол. масса субгеномной РНК. ХЮ6 0,7; 1,1 1 1 1 1 I + 0,3—0,4 ; 1 1 1 1
п 1 ность Моно А А А А А А А А Би Би (три) Моно
белки | I. масса, ХЮ3 15-19 (VPg) -70 43; 39 1, 35—44 СЧ «эд а. 22,6 О 22,28 30,33
о 3 к к( S о S -71; : S 7 СЧ СО
е св 60-
о 5 СО г-< со сч 1 «—и СЧ
S’
ол. масса ома, ХЮ6 -2,8 00 -0,46 . сч сч О ю •1,6 •1,5 1,3 (10,3) •1,2
< я 2 iA Ю т—< со сч" • < 1 00 1 ю Д 1 ю
сч о
Группа Калицивирусы Nudaurelia £ Nodamura Левивирусы Вирусы хлоротической карликовости маиса Лютеовирусы Томбусвируеы Собемовирусы Вирусы некроза табака Диантовирусы Вирусы мозаики гороха Вирусы мозаики бархо- ток табака
Примечание, — молекулярная масса не определялась.
105
нетические связи или их отсутствие хотя бы потому, что све-
дения о них недостаточны. Некоторые сравнительные данные
приведены в табл. 7. В этой таблице следует сразу выделить
две последние группы вирусов, размножающихся в ядрах
клеток «хозяев», что, конечно, необычно для РНК-содержа-
щих вирусов. Напомним, что данный феномен имеет место
только у ортомиксовирусов и он вполне объясним: вирусы
гриппа индуцируют синтез и процессинг клеточных мРНК с
кэп-структурой на 5'-концах, которые используются при син-
тезе вирусных мРНК- Механизм синтеза указанных двух
групп вирусов растений в ядрах клеток неясен, поэтому це-
лесообразно оставить дальнейшее рассмотрение этих групп
вирусов.
Весьма изолированной и узко специализированной являет-
ся также группа мелких РНК-содержащих фагов. Дело даже
не в их небольших размерах, а скорее, в узкой их специали-
зации, которая включает не только круг хозяев (мужские
особи бактерий), но и способ проникновения в клетку через
ворсинки, не говоря о строении капсида, выделяющего их
среди рассматриваемых вирусов.
Мы уже обращаем внимание на сходство собемовирусов с
томбусвирусами, сходство, которое перебрасывает «мост» к
вирусам, имеющим VPg, прикрепленный к 5'-концу РНК-ге-
нома. Если исходить из допущения об эволюционной общно-
сти этих двух групп вирусов растений (а для этого есть все
основания), то тем самым перебрасывается эволюционный
«мост» к комо- и неповирусам (мультипартитные изометри-
ческие), а череэ них к пикорнавирусам и, конечно, калициви-
русам, с которыми их объединяет механизм репликации с
образованием субгеномной РНК- Последнее в свою очередь
«роднит» рассматриваемые группы (калици-, томбуе- и со-
бемовирусов) с тогавирусами.
Вероятно,- нет большого смысла в развитии спекуляции о
возможном происхождении и эволюции остальных групп виру-
сов, приведенных в табл. 7. Об их основных свойствах имеет-
ся слишком мало сведений, чтобы судить о возможных источ-
никах их-происхождения. В то же время довольно простые
соображения можно высказать о возможных путях их эво-
люции. Как правило, это четко очерченные группы, распрост-
ранившиеся в занятых ими экологических нишах, и судить
о конкретных путях их эволюции можно, лишь имея данные
о гомологии геномов разных представителей той или иной
группы.
Г Л А В A 11. ФЛАВИВИРУСЫ
Флавивирусы, которые в 4-м издании классификации но-
менклатуры вирусов числились родом тогавирусов [Mat-
hews R., 1982], позже были выделены в самостоятельное се-
мейство с единственным родом [Westaway Е. et al., 1985].
Обширный род включает 63 вируса, два вируса (вирус, вы-
зывающий слияние клеток у комаров, и возбудитель гемор-
рагической лихорадки обезьян) не классифицированы до
уровня рода.
Вирионы имеют малые размеры (45 нм), единственный
оболочечный гликопротеид и два других белка — сердцевин-
ный (С) и мембранообразный (М). Инфекционная РНК этих
вирусов имеет коэффициент седиментации 44S и молекуляр-
ную массу 4X10®, т7О-кэп на 5'-конце, но не имеет поли (А) -
последовательности на З'-конце. Она инфекционна и выполня-
ет функции мРНК- Последовательность генов 5'-С—М—Е...
(многоточием обозначены 3—4 неструктурных белка, синтез
которых они кодируют). 3'-Концы молекул РНК флавивиру-
сов консервативны, образуют характерную вторичную струк-
туру с большими участками комплементарности и нескольки-
ми петлями [Brinton М. et al., 1986]. Изучение N-концевых
последовательностей РНК вирусов желтой лихорадки, энце-
фалита Сан-Луи и денге 2 показало, что гликопротеиды этих
вирусов консервативны на 52—60% и инвариантны на 40%.
Менее консервативны (25% гомологии) нуклеокапсидные бел-
ки. Эти данные . позволяют предположить, что вся группа
вирусов произошла от общего предка путем дивергенции
[Bell J. et al., 1985]. Геном вируса желтой лихорадки состоит
из 10 862 нуклеотидов, имеет кэп-структуру на б'-конце, не
имеет поли (А)-последовательности на З'-конце молекулы
РНК- Некодирующие области на 5'- и З'-конце содержат
соответственно 118 и 511 нуклеотидов (рис. 13). Нарезание
полипротеида обеспечивается, по-видимому, вирусной протеа-
зой [McGeoch D., 1986].
Семейство флавивирусов (Flaviviridae) включает единст-
венный род того же названия (Flavivirus), в состав которого
входит большое число вирусов. Большинство вирусов имеет
серологическое родство. По векторам они распределяются на
передаваемые комарами, клещами и с неизвестным вектором.
Однако это деление весьма условно, поскольку некоторые из
них могут передаваться как комарами, так и клещами.
Вирионы флавивирусов сходны с вирионами тогавирусов
' и состоят из нуклеокапсида (диаметр 30 нм) с кубическим
типом симметрии и внешней оболочки с пепломерами. Диа-
метр вирионов 40—50 нм. Геномом является однонитевая
РНК позитивной полярности с молекулярной массой 3,8X
107
О 2 4 6 8 10 10-8 кб
1.1 I Г Г II
ns2b ns4b
5'Н I ! I I III I II l~~1-^3-
CM E NS1 ns2A NS3 ns4a NS5
prM
Рис. 13. Структура генома вируса желтой лихорадки. Показана локализа-
ция кодирующих белки участков. Области, кодирующие неидентифициро-
ванные неструктурные вирусные белки, обозначены ns.
Х106—4,2X10®. В отличие от тогавирусов поли (А)-последо-
вательность на З'-конце молекулы РНК короткая. О вторич-
ной структуре генома известно мало. Флавивирусы содержат
три структурных белка — белок капсида С или V2 (13 500)
и два гликопротеида — Е или V3 (53 000) и М или VI
(8700). Антигенные свойства и выработка протективных ан-
тител связаны с гликопротеидом М, расположенным на по-
верхности вирионов.
Начальные стадии репродукции, по-видимому, заключают-
ся в контакте вирионов с рецепторами клеточной мембраны,
виропексисом и слиянии вирусных клеточных мембран, осво-
бождении вирионов от внешней оболочки, разрушении
нуклеокапсида и выходом вирусной РНК в цитоплазму. Даль-
нейшие этапы репликации менее ясны, в частности, полипро-
теиды, характерные для неструктурной и структурной обла-
стей тогавирусов, у флавивирусов не обнаружены. Возможно,
каждый из генов или группы генов не имеет свои начала
считывания и стоп-сигналы, что характерно для генов как
неструктурных, так и структурных белков.
Стратегия генома флавивирусов отличается от таковой
тогавирусов. Вирионная РНК транслируется полностью, без
формирования субгеномной РНК для синтеза структурных
белков, причем каждый ген транслируется отдельно. В то
время как у тогавирусов структурные гены локализованы у
З'-области генома, у флавивирусов они находятся у б'-конца.
Имеются различия и в формировании вирионов, которые вы-
ходят в цистерны, а не через плазматические мембраны.
Морфогенез вирионов происходит на внутренних мембранах
клетки, здесь же, в эндоплазматическом ретикулуме, осуще-
ствляется их почкование.
Молекулярная масса структурных белков составляет
51000—59000 (А), 13 000—16000 (С) и 7000—9000 (М).
Гликопротеид Е функционирует как гемагглютинин. Неструк-
турные белки имеют молекулярную массу 10 000 (NV1),
17000—19000 (NV2), 19000—21000 (NV21/a), 24000—32000
'(NVX), 44000—48000 (NV3), 65000—75000 (MW) и 91 000—
98000 (NV5). Все они отличаются друг от друга и от струк-
108
турных белков. Среди перечисленных белков имеется полиме-
разный комплекс.
Все флавивирусы являются типичными арбовирусами,
имея «хозяевами» теплокровных животных (млекопитающие,
птицы) и членистоногих, которые являются и переносчиками,
передаваясь трансовариально. Обычно вирусы разделяют на
три группы — передаваемые комарами, клещами и с неиз-
вестными переносчиками. Это деление, конечно, прагматично,
так как внутри рода имеются сложные антигенные пере-
кресты.
Для понимания возможных путей эволюции флавивирусов
следует напомнить о существовании еще двух групп (се-
мейств) позитивно-геномных оболочечных вирусов — тога- и
коронавирусов. Все они поражают высших животных и не
имеют аналогов среди вирусов растений, грибов и прокарио-
тов. Однако, как показано при анализе тога- и пикорнавиру-
сов, эволюционные связи могут быть самыми неожиданными.
Учитывая сходство флави- и тогавирусов, можно предпола-
гать и существование между ними эволюционных связей, но
для окончательного решения этого вопроса нужно более дли-
тельное изучение генома и неструктурных белков.
Более понятны некоторые пути эволюции этих вирусов в
свете их экологии, причем многое из сказанного о тогавиру-
сах относится и к флавивирусам [Жданов В. М., Львов Д. К-,
1984]. Наиболее распространенной флавивирусной инфекцией
в мире в настоящее время является лихорадка Денге. На
протяжении почти двух веков эту инфекцию рассматривали
как легкий недуг', возникающий в результате привыкания к
жаркому климату. Вирусная этиология была установлена в
начале XX в. Лихорадка Денге считалась типичной антропо-
нозной инфекцией с циркуляцией вируса между человеком
и комарами, преимущественно A. aegypti. Но имеются данные,
свидетельствующие в пользу существования природных оча-
гов инфекции с циркуляцией вируса между комарами A. al-
bopictus и обезьянами. В Юго-Восточной Азии вируснейтра-
лизующие антитела обнаружены у рептилий Calotos versico-
lor из семейства Agatnidae, а от обезьян горных районов,
практически не населенных, было выделено несколько штам-
мов вируса.
С 40-х годов ареал возбудителя резко расширился. В на-
стоящее время он занимает экваториальные, субэкваториаль-
ные и тропические регионы в Америке, Африке и Азии, в кото-
рых проживает более 1 млрд человек. С 50-х годов заболе-
вание стало часто протекать (особенно среди детей)
•с геморрагическим синдромом и шоком. Летальность может
достигать 30% [Hotta S., 1978]. В странах Юго-Восточной
Азии лихорадка Денге стала одной из основных причин
109
госпитализации детей, а иногда и ведущей причиной смер-
тельных исходов '[Halstead S., 1980]. Начиная с 1977 г. эпи-
демиологическая ситуация резко обострилась и в странах
Карибского бассейна.
Увеличение заболеваемости лихорадкой Денге обычно про-
исходит вслед за ростом популяции переносчиков, прежде
всего A. aegypti, что в свою очередь в большой степени кор-
релирует с экологическими сдвигами в результате войн, по-
токов беженцев, роста городского населения вместе с ухуд-
шением условий жизни в городах. Например, во время аме-
риканской интервенции во Вьетнаме лишь с июля по сентябрь
1960 г. лихорадкой переболели свыше 2 млн человек.
Эпидемия обычно начинается с единичных случаев в крупных
городах, затем отмечаются лавинообразное нарастание за-
болеваемости и распространение инфекции в менее крупные,
города и сельские местности [Halstead S., 1980].
Геморрагический синдром и шок обычно возникают у лиц,
имевших к началу заражения активный (в результате пред-
шествующей инфекции иным сероваром вируса) или пассив-
ный (материнские антитела) иммунитет. Иммунологический
генез этих синдромов практически не подвергается сомнению.
Чаще синдромы возникают при заражении типом 2 вируса
лиц, перенесших ранее инфекцию, вызванную вирусами 1; 3
или 4 типа. В настоящее время единственным способом борь-
бы с лихорадкой Денге остается борьба с комарами-перенос-
чиками. Сложность проведения и высокая стоимость соответ-
ствующих мероприятий могут объяснить неуправляемость на
данном этапе эпидемическим процессом в эндемичных регио-
нах мира.
Необходимо отметить, что до недавнего времени различ-
ные серовары вируса лихорадки Денге имели разное геогра-
фическое распространение. Однако более точное географичес-
кое районирование заболеваемости было получено при
использовании методов рестрикционного анализа и монокло-
нальных антител. В результате этих исследований вирус
Денге был подразделен на 5 групп, совпавших с географиче-
ским их распределением (Новая Гвинея, Бирма, Пуэрто-Рико,
Ямайка, Филиппины).
Существует мнение [Дубинин В. Б., 1958], хотя и не раз-
деляемое другими специалистами, что «двух- и треххозяин-
ные» типы паразитизма клещей возникли вторично как
адаптация к неблагоприятному сезону года и более суровым
условиям в полярных направлениях. «Однохозяинные» клещи
не могут быть эффективными «хозяевами» и переносчиками
вирусов. По мере продвижения от экватора к полюсам за
счет климатических факторов (прежде всего снижения суммы
эффективных температур) резко уменьшается число тогави-
110
Фусов, адаптированных к комарам, и, напротив, растет коли-
чество вирусов, в первую очередь флавивирусов, экологически
связанных с иксоидными клещами. Ареал /. kashmiricus в
плйоцене был значительно шире современного и, вероятно,
занимал средневысотные лесные зоны Центральной Азии
{Филиппова Н. А., 1973].
Представитель северной ветви подрода /. pavlovskyi явля-
ется реликтом плиоценовой фауны. Его ареал, начиная с
верхнего плиоцена и особенно в плейстоцене резко сузился
под давлением тайги на более теплолюбивые и увлажненные
широколиственные плиоценовые леса и в настоящее время
вписывается лишь в южную часть ареала I. persulcatus.
В послеледниковый период ареал, вероятно, опять увеличил-
ся. Становление ареала I. persulcatus связано с развитием
таежного ландшафта. Это самый широкораспространенный
и массовый вид группы. В верхнем плиоцене ареал вида,
вероятно, ограничивался восточными районами и только в
ледниковом периоде резко расширился в западном направ-
лении [Филиппова Н. А., 1971].
Итак, только основной переносчик клещевого энцефалита
I. persulcatus связан своим происхождением с таежным ланд-
шафтом. Причем формирование его ареала имеет сравнитель-
но позднее происхождение по сравнению с таковым других
представителей этой филогенетической группы подрода Ixo-
des. В период формирования его ареала в более южных райо-
нах— в Африке и Юго-Восточной Азии уже давно, вероятно,
существовали очаги тогавирусов, экологически связанных с
комарами и птицами. Через восточноазиатское и индоазиат-
ское миграционные русла на востоке и восточноевропейские —
на западе на территории ареалов I. ricinus и I. persulcatus
во время весенней миграции птиц систематически заносились
вирусы, некоторые из которых могли адаптироваться к этим
видам клещей. В результате дальнейшей эволюции и могла
сформироваться генетически устойчивая популяция вируса
клещевого энцефалита. Учитывая различия в эволюции I. ri-
cinus и I. persulcatus, легче представить и различия в восточ-
ной и западной частях популяции вируса. Различия между
ними носят видовой характер [Вотяков В. И. и др., 1978].
В эксперименте показано, что в организме клещей проис-
ходит репродукция альфа- и флавивирусов, экологически свя-
занных с комарами [Nosek J., 1980]. Иксодоидные, особенно
иксодовые, клещи имеют все возрастающее значение в резер-
вации тогавирусов по мере продвижения от тропиков — суб-
тропиков к умеренному и далее к субарктическому климати-
ческому поясу. Этому способствует комплекс биологических
и экологических особенностей: длительный период отдельных
.стадий метаморфоза, питание разных форм метаморфоза на
111
различных «хозяевах», трансстадиальная и трансовариальная
передача тогавирусов, перезимовывание в состоянии диапау-
зы. Все это помогает адаптированным к клещам вирусам
преодолевать температурный барьер и распространяться до
границ ареала соответствующих видов клещей. Данные о
резервации иксодоидными клещами в СССР флавивируса
Западного Нила [Львов Д. К., Ильичев В. Д., 1979], альфави-
руса Синдбис [Костюков М.. А. и др., 1981], заносимых пти-
цами на территорию страны, подтверждают подобный ход
событий.
На континентальной территории СССР к северу от гра-
ницы ареала клещей I. persulcatus иксодовые клещи отсутст-
вуют. Здесь очень короткий теплый сезон с эффективными для
репликации вирусов температурами. Поэтому комары, несмот-
ря на огромную численность, как правило, не могут обеспе-
чить циркуляцию вирусов. Но на прибрежных и островных
территориях севера умеренного пояса и субарктики располо-
жены огромные гнездовые скопления морских колониальных
птиц, на которых паразитирует масса клещей I. putus.
Длительный цикл метаморфоза (до 6—8 лет) может обеспе-
чить сумму эффективных температур, необходимую для за-
вершения внешнего инкубационного периода вирусов в кле-
щах. Сохранение вирусов в период диапаузы клещей обеспе-
чивает перезимование. За исключением активного периода
(1—2 мес), клещи находятся в подстилке в расщелинах скал
на глубине 10—40 см, где температура редко опускается ни-
же 5 °C. Численность клещей на всех стадиях метаморфоза
здесь достигает 20 000 на 1 кг подстилки. Это может обуслов-
ливать чрезвычайно активную циркуляцию вирусов в данных
специфических условиях в случае адаптации каких-либо
вирусов к I. putus. Эти представления легли в основу прогно-
за существования очагов вируса в суровых климатических
условиях. При проверке прогноза были выделены сотни штам-
мов различных вирусов, в том числе и флавивируса Тюлений
[Львов Д. К., Ильичев В. Д., 1980]'. Оказалось, что вирус
как в эксперименте, так и в естественных условиях способен
к биологической трансмиссии комарами. Это обеспечивает
возможность «выплеска» вирусной популяции летом с терри-
тории птичьих базаров на континент с вовлечением, в цирку-
ляцию широкого круга позвоночных животных, а также
людей.
Наконец, можно допустить возможность дальнейшей эво-
люции флавивирусов, когда в условиях отсутствия эффектив-
ных переносчиков (комаров, клещей) вирусы могут адапти-
роваться к контактцой передаче среди позвоночных «хозяев».
При этом, если эволюция зашла достаточно далеко, вирусы
могут потерять способность к репродукции в организме члени-
112
стоногих, т. е. перестать быть арбовирусами. Примером тако-
го хода событий может служить флавивирус Модок, цирку-
лирующий среди грызунов в Скалистых горах в США. Из-за
суровых климатических условий комары и клещи в этих
местах отсутствуют. В эксперименте вирус не способен к
репродукции в членистоногих, даже в культурах их тканей.
У грызунов же вирус вызывает персистирующую инфекцию,
длящуюся, по-видимому, до конца жизни животного. Во
внешнюю среду вирус выделяется с молоком, мочой и фека-
лиями. Заражение осуществляется, вероятно, алиментарным
и респираторным путем. Персистирующая тогавирусная ин-
фекция у позвоночных — довольно распространенное явление
[Львов Д. К-, 1970]. Состояние анабиоза, в частности во вре-
мя зимней спячки млекопитающих, способствует развитию
персистенции вируса. Важное значение в экологии многих
тогавирусов имеют летучие мыши. В естественных условиях от
них выделены 4 альфа- и 12 флавивирусов. В условиях
эксперимента у летучих мышей возникает длительная вирусе-
мия. Во время зимовки вирусы месяцами сохраняются в орга-
низме летучих мышей, затем по мере повышения температуры
процесс активизируется [Sulkin S., Allen R., 1974]. Летучие
мыши играют существенную роль в резервации тогавирусов.
Этому может способстсвовать и регулярно наблюдаемая у
летучих мышей в условиях эксперимента трансплацентарная
передача вирусов. Возможно, именно этот механизм обус-
ловил в процессе эволюции обособление ряда строго адапти-
рованных к летучим мышам флавивирусов, сохранивших ан-
тигенные связи с другими представителями рода, которые
потеряли способность к репродукции в членистоногих.
Важно отметить, что серийные пассажи тогавирусов на
позвоночных или в культурах их тканей приводят со време-
нем к снижению или потере способности вируса заражать
членистоногих при оральном (но не торакальном) пути вве-
дения [Rosen L., 1980]. Вероятно, это и служит объяснением
существования многих флавивирусов, связанных с позвоноч-
ными и потерявшими способность к биологической трансмис-
сии членистоногими. Такой путь эволюции можно предполо-
жить также для руби- и пестивирусов. Вирус краснухи, стоя-
щий ближе к альфа-вирусам, попав на ранних этапах
формирования человеческого общества в популяцию людей,
адаптировался к передаче респираторным путем. При даль-
нейшей эволюции вирус утратил способность к репродукции
в организме не только членистоногих, но и других млекопи-
тающих, за исключением человека. Такая же адаптация к
домашним животным, вероятно, произошла у пестивирусов,
имеющих в настоящее время контактный путь передачи среди
свиней и крупного рогатого скота, и у неклассифицированных
8—1536 ИЗ
тогавирусов мышей, лошадей, обезьян. Практически для всех
пестивирусов характерен персистирующий тип инфекций
поражаемых ими теплокровных животных.
Итак, некоторые флавивирусные инфекции имеют тенден-
цию стать (или уже стали) антропонозами. Такими сложив-
шимися антропонозами стали желтая лихорадка и лихорадка
Денге, сохранив, однако, и связи с природными очагами, как
это имеет место, например, в случае желтой лихорадки джун-
глей. Но и многие другие болезни этой группы (например,
лихорадка Западного Нила, японский энцефалит) могут вре-
менно в особых ситуациях становиться антропонозными ин-
фекциями. Эти инфекции возвращаются в свои природные
очаги.
ГЛАВА 12. ТОГАВИРУСЫ
Семейство тогавирусов (Togaviridae) представляет группу
оболочечных вирусов с позитивно-полярным геномом и под-
разделяется на три рода: Alphavirus (возбудители лихорадок
с трансмиссивным путем передачи и энцефалитов), Rubivirus
(вирус краснухи) и Pestivirus (возбудители заболеваний сли-
зистых оболочек животных). Некоторые вирусы, относящиеся
к этому семейству, не классифицированы, среди них следует
отметить вирус молочнокислой дегидрогеназы мышей и вирус
крапчатости моркови.
Вирионы имеют диаметр 40—70 нм и состоят из сердцеви-
ны, построенной по кубическому типу, и внешней липидной
оболочки с пепломерами. В каждом роде имеются серологи-
ческие связи между вирусами, входящими в его состав.
Геном тогавирусов (вирус Синдбис) представляет собой
однонитевую РНК с позитивной полярностью, имеющую кон-
станту седиментации 49S, молекулярную массу около 4Х106.
Молекула РНК состоит из 11200 нуклеотидов. На 5'-конце
находится кэп-структура с 7-метилгуанозином, на З'-конце —
поли (А)-последовательность. На б'-конце кодирующей части
генома предшествует регуляторная последовательность, затем
следует область генов для неструктурных белков (около 7500
нуклеотидов), заканчивающаяся терминирующими кодонами
и консервативной нуклеотидной последовательностью, за ни-
ми вплоть до З'-конца имеется область кодирования структур-
ных генов (рис. 14).
Вирионы содержат 3—4 структурных белка — белок серд-
цевины С и гликопротеиды Е1 и Е2 наружной оболочки
(иногда также ЕЗ). Молекулы белков состоят соответственно
из 264; 439; 422 и 65 аминокислотных остатков и имеют
молекулярную массу 26000, 42 000 и 6500. У вирусов молеку-
114
NS60+NS89 NS76 (NS72)
I---1 I----1 I---1 I----1
540ак 807ак . 549ан 61Оак
Репликативный комплекс
1
Ш. (A),, 49SPHK
\
I \
(A)n 26S PHH
264ак
gp62 p6
1 I--—I I i I---
55ак E 1
! 439ак
f-4 E——I
E 3 E2
65ак 422ак
Структурные
белки
Рис. 14. Организация и экспрессия генома альфа-вируса (Синдбис).
о — кэп; А,, — поли(А): NT — нуклеотиды; лк —число аминокислот; р — белки; gp —
гликопротеиды; NS — неструктурные белки; С —капсидный белок; рб — гидрофобная
сигнальная последовательность для El; I — инициация белкового синтеза; f — тер-
минация белкового синтеза; 1 — консервативные нуклеотидные последовательности;
2 — процессинг белков.
лярная масса разных родов значительно варьирует, в мень-
шей степени — у разных представителей одного и того же
рода. В ходе репликации образуются 4 неструктурных белка:
NS70 (540 аминокислотных остатков), NS86 (807 остатков),
NS60 (549 остатков) и NS72 (610 остатков).
После адсорбции на клеточных рецепторах плазматиче-
ской мембраны (спектр чувствительных к вирусам клеток
широк) происходят виропексис и одновременно слияние ви-
русных и клеточных мембран. В результате освобождаются
сначала нуклеоид, а затем и нуклеиновая кислота, вступаю-
щая во взаимодействие с клеточными рибосомными система-
ми (рис. 15). При этом осуществляется трансляция области
неструктурных генов, занимающих около 2/3 генома, образу-
ются 4 белка, гены для которых последовательно расположе-
ны на вирионной РНК (NS70 — NS86 — NS60 — NS72) (рис.
16). Эти белки входят в состав репликативного комплекса, а
некоторые из них обеспечивают транскрипцию структурной
части генома с З'-конца. В результате этого образуется субге-
номная РНК (сначала минус-нить, затем кодирующая плюс-
нить), несущая на себе гены структурных белков, которые
расположены от З'-конца в следующем порядке: Е1—Е2 —
(ЕЗ) — С.
Репликация происходит с образованием минус-нити пол-
ного генома (49S), с которого считывается плюс-нить, а так-
же, возможно, субгёномная 26S РНК, несущая структурные
8*
115
1
Рис. 15. Проникновение тогавирусов в клетку по механизму рецепторного
эндоцитоза (схема).
1 — связывание вирусных частиц с рецепторами в покрытых ямках; 2 — образование
покрытых вакуолей; 3 — локализация вирусных частиц в непокрытых вакуолях и слия-
ние вирусной оболочки с мембраной вакуоли при кислом значении pH; 4 — выход
нуклеокапсида в цитоплазму; 5 — депротеинизация вирусного генома.
гены. Эта нить (около 3700 нуклеотидов) также считывается
в виде полипротеида (130 000), который затем нарезается в
два приема (С, Е1 + Е2; El, Е2) на структурные белки, из
них Е1 и Е2 гликозилируются. В протеолитическом расщепле-
нии, вероятно, участвует вирусная протеаза, причем фермен-
тативной активностью обладает капсидный белок. В процессе
расщепления полипротеида образуется олигопептид (р5),
роль которого неясна. Нуклеокапсиды и структурные белки
синтезируются в разных местах клетки и транспортируются
к плазматической мембране, где формируются зрелые вирио-
ны и происходит их выход из клеток путем почкования.
Большинство тогавирусов поражают теплокровных живот-
ных, передаваясь членистоногими, в организме которых они
также размножаются [Гайдамович С. Я., Логинова Н. В.,
1982]. Немногие виды передаются без кровососущих члени-
стоногих. Один из растительных вирусов — carrot mottlevi-
rus— весьма сходен с тогавирусами и отнесен к этой группе
вирусов, которые выделены в семейство Togaviridae.
Отметим некоторые дополнительные детали, которые мо-
гут оказаться полезными для понимания путей эволюции
116
p(f-4)
,<nsPfL, V P(2-4)________.
J------II------j—------:--------1
J— P<3~4 * * *> |
(nsP3) 4’ nsp4
Рис. 16. Трансляция и процессинг неструктурных белков вируса Синдбис
(схема). Транслируемая область вирусной геномной РНК показана как от-
крытая рамка, нетранслируемая область — в виде линии, nt — число нуклео-
тидов. Конечные белковые продукты показаны жирными линиями. Белки
ns Pl—РЗ, образуемые при процессинге р (1—4), показаны пунктиром, по-
скольку они не идентифицированы.
этого семейства вирусов. В последнем издании классификации
вирусов [Mathews R., 1982] семейство Togaviridae делят на
4 рода: альфа-вирусы, флавивирусы,- рубивирусы и пестиви-
русы.
Нуклеиновая кислота альфавирусов имеет молекулярную
массу 4,0 X 10е—4,6X Ю8. В состав вирусов входят три струк-
турных белка — один внутренний негликозилированный и два
оболочечных гликозилированных с'молекулярной массой соот-
ветственно 30 000—34000 и около 50 000. Диаметр вирионов
около 70 нм. У флавивирусов молекулярная масса РНК та
же, а белков иная: белка нуклеокапсида (С) — 13 000—16 000,
гликопротеида внешней оболочки (Е)—51000—52000 и 3-го
небольшого белка (М.)—7000—9000. Диаметр вирионов око-
ло 40 нм,
Рубивирус (возбудитель краснухи) выделен в отдельный
род на основании сходства с другими тогавирусами и в то же
время экологической разобщенности (передача без посред-
ства кровососущих членистоногих). Порядок расположения
генов у вируса краснухи [Oker-Blom С., 1984] следующий:
NH2 = C—Е2—Е7 = СООН. Пестивирусы также выделены из
117
общего семейства тогавирусов преимущественно на основа-
нии данных об их экологии. Кроме того, имеется несколько
вирусов, отнесенных к семейству Togaviridae, но не класси-
фицированных. К ним, в частности, относятся вирус молочно-
кислой дегидрогеназы, вирус, вызывающий слияние клеток у
комаров, и уже упоминавшийся растительный вирус, поража-
ющий морковь.
В более новой классификации флавивирусы выделены в
отдельное семейство в связи с различиями стратегии их ге-
нома и морфогенеза, а также их белков [Westaway Е. et al.,
1985]. Более старая классификация [Porterfield J. et al.,
1978], лежавшая в основе 4-го общего издания [Matthews R.,
1982], была заменена новой [Westaway Е. et al., 1985]. В этой
классификации семейство Togaviridae, как уже отмечалось,
состоит из 4 родов: Alphavirus (26 видов), Rubivirus (1 вид),
Pestivirus (3 вида) и Arterivirus (1 вид). Характеристика
первого вида несколько изменена. Разные виды имеют не-
одинаковое число структурных белков, например, у вируса
Синдбис их 3, а у вируса леса Семлики — 4. Молекулярная
масса этих белков, следующая: Е1 и Е2 — соответственно в
пределах 50 000 и 30 000—34 000, ЕЗ— около 10 000. Белок С
образует капсид, белки Е1—ЕЗ находятся во внешней обо-
лочке, причем гемагглютинирующие свойства связаны с бел-
ком Е1. Диаметр сердцевины 35 нм, вириона 50 нм. Неструк-
турные белки — их число 3—4 — образуются из предшествен-
ников и у вируса Синдбис имеют молекулярную массу 60 000,
72000, 76 000 и 89000. Они имеют полимеразную активность,
а автокаталитическая протеазная активность связана, по-ви-
димому, с одним из трех неструктурных предшественников
(молекулярная масса 150 000, 230 000 и 270 000). В процессе
репликации РНК транскрибируется вся нить, а синтез струк-
турных белков обеспечивается субвирионной 26S РНК, на
которой гены структурных белков расположены в следующем
порядке: 5'-С—ЕЗ—Е2—Е1-3'.
У вируса Синдбис РНК с коэффициентом седиментации
49S и молекулярной массой 4Х 106 состоит из 11 703 нуклеоти-
дов, имеет на 5'-конце кэп-структуру, а на З'-конце поли(А) -
последовательность. Первые 59 нуклеотидов с 5'-конца являют-
ся регулирующими. Открытая рамка считывания для генов
неструктурных белков насчитывает 7539 нуклеотидов, затем
48 нетранслируемых оснований отделяют область генов
структурных белков, состоящих из 3735 нуклеотидов. Эта об-
ласть завершается нетранслируемой З'-областью из 322 нук-
леотидов. Неструктурные белки синтезируются из двух
предшественников. Молекула первого состоит из 1896 амино-
кислотных остатков и расщепляется на белки nsPl, nsP2 и
nsP3\ второй белок, «начинающийся» из той же точки считы-
118
вания, состоит из 2513 аминокислотных остатков и содержит
на конце молекулы белок nsP4. Структурные белка образу-
ются из одного предшественника [Strauss Е. et al., 1984].
Молекулярная масса РНК вируса краснухи {Rubivirus')
около 3.2Х106—3,8хЮ6, РНК осаждается при 40S, три
структурных белка имеют молекулярную массу 58 000—59 000
(Е1), 42 000—48 000 (Е2) и 33 000—34 000 (С), первые два
гликозилированы и встроены в липидную оболочку, третий —
белок капсида. Гемагглютинирующие свойства связаны с бел-
ком ЕЕ Вирионы имеют размер 60 нм, сердцевина — 30—35 нм.
Гетерогенность белка Е2 обусловлена разной степенью его
гликозилирования. Молекулярная масса 4 неструктурных бел-
ков и их предшественников составляет 200 000, 150 000, 87 000
и 75000 [Bowden D., Westaway Е., 1984].
Вирусы рода Pestivirus имеют РНК с коэффициентом
седиментации 38—40S и молекулярной массой около 4хЮ6.
Молекулярная масса 3 структурных белков составляет
55 000—57 000 (Е1), 44 000—46000 (Е2) и 34 000—36000 (С).
Диаметр вирионов равен 50—60 нм, сердцевины — 27—35 нм.
Вирус лошадиного артрита выделен в самостоятельный
род Arterivirus. Его РНК седиментирует при 48S, имеет мо-
лекулярную массу 4,1 X Ю6—4,ЗХ Ю6 и поли (А)-последова-
тельность на З'-конце молекулы. Три пептида (первый из них
определенно гликопротеид) имеют молекулярную массу
21000 (Е1), 14 000 (Е2) и 12000 (С). Диаметр вирионов
равен 60 нм, сердцевины — 35 нм.
Таким образом, после более тщательного анализа семейст-
во Togaviridae оказалось еще более компактной группой, не-
жели. тогда, когда в его состав входил род флавивирусов.
Отдельного рассмотрения заслуживает вирус, повышаю-
щий уровень лактатдегидрогеназы у мышей [Rowsan К-, Ма-
hy В., 1985]. Этот вирус по морфологии и стратегии генома
отнесен к тогавирусам, входит в неклассифицированную груп-
пу вместе с вирусом артериоза лошадей и геморрагической
болезни обезьян. Вирус персистирует в течение всей жизни
мышей, накопляясь в крови в высоких титрах (109 ИДбо/мл),
передается кровососущими насекомыми. Виремия не сопро-
вождается клиническими проявлениями, хотя описаны штам-
мы, вызывающие полиэнцефалит. Спектр восприимчивых жи-
вотных ограничивается двумя видами мышей (Mus muscu-
lus, М; caroli). Остальные грызуны невосприимчивы, а спектр
восприимчивых клеток ограничивается макрофагами, которые
разрушаются вирусом. Возникновение и эволюция этого виру-
са остаются загадкой. Является ли он боковой ветвью тога-
вирусов или, наоборот, их предшественником? На эти вопросы
ответят дальнейшие сравнительные исследования данного
вируса и других тогавирусов.
119
Напомним, что среди вирусов животных с полярно-поло-
жительным геномом и суперкапсидом, кроме рассматривае-
мой, имеется еще две группы — флави- и коронавирусы.
Помимо отмеченных признаков, их объединяет структура
генома, определяющая его стратегию: кэп-структура на 5'-
конце и поли (А)-последовательность на З'-конце молекулы
РНК. Из оболочечных вирусов растений сходную структуру
имеет вирус пятнистого вилта томатов, геном которого состо-
их из 4 фрагментов с общей молекулярной массой 7,5Х1О6,
его вирионы имеют сферическую форму. К сожалению, этот
вирус изучен недостаточно, что не позволяет провести срав-
нительный анализ его с рассматриваемой группой вирусов.
Среди безоболочечных вирусов животных с позитивным гено-
мом пикорна- и калицивирусы отличаются отсутствием кэп-
структур на 5'-концах молекул РНК- Они имеют другие
аналоги среди вирусов, поражающих грибы, растения и жи-
вотных.
Неожиданные находки мы встретим, если обратимся к
некоторым другим группам вирионов, поражающих растения.
Во-первых, при изучении дефектных интерферирующих частиц
вируса Синдбис в них были обнаружены РНК, имеющие
делеции (и потому неинфекционные), но содержащие на
5'-концах аспарагиновую тРНК, ковалентно связанную с ви-
рионной РНК. Как известно, такого рода структуры весьма
характерны для РНК многих вирусов, поражающих растения
(вирусов групп желтой лихорадки, турнепса, мозаики южных
бобов, табачной мозаики и др.). Во-вторых, при сравнитель-
ном изучении вирусов Синдбис, табачной мозаики костра
(brome mosaic) и мозаики люцерны (alfalfa) была показана
гомология некоторых неструктурных белков, выполняющих
функции полимераз.
Отметим, что вирус табачной мозаики и сходные с ним
вирусы (15 видов) этой группы имеют геном в виде однони-
тевой РНК с молекулярной массой около 2Х106, кэп-струк-
туру тЗбб'ррр^'Ср на 5'-конце и сходную с тРНК структуру
на З'-конце, вирионы палочковидной формы со спиральным
типом симметрии [Fraenkel-Conrat Н., 1981]. Вирус мозаики
костра является трипартитным вирусом с молекулярной мас-
сой сегментов РНК 1,1Х106, 1,0хЮ6 и 0,7Х106 (в сумме
2,8X10s); у каждого сегмента на 5'-конце находятся кэп-
структура и сходная с тРНК структура на З'-конце. Частицы
имеют форму полиэдров диаметром 26 нм. Вирус мозаики лю-
церны также трехпартитный, молекулярная масса сегментов
его РНК 1,1Х106, 0,8Х106 и 0,7X10® (в сумме 2,6Х1О6), на
5'-конце сегментов находится кэп-структура, палочковидные
частицы имеют размер 58X18 нм (В), 48X18 нм (М), 36X
Х18 нм (Те)-, кроме того, в эллипсоидных частицах 28X18 нм
120
РНН1
1 AIМ V 1-
Л О
I IP
PH HI
2 BMV -ИШЛ-П" H-
РНН2
PHH2
HZZEWSWD-
PHH3
Г еномная
РНН
мРНК
Г еномная
РНН
мРНН
3 -------------------------------i---- Геномная РНН
мРНК
4 SIN I I I , I :----------П о л и (А)
д ♦ ___ I
—I |— П о л и (А
л Структуоные ♦
белки
Рис. 17. Сравнение структуры геномных РНК вирусов Синдбис (4) и трех
растительных вирусов (1—3). Субгеномные РНК показаны ниже геномной
РНК; рамкой обведены кодирующие белок области; I — инициирующий ко-
дон; II—терминальный кодон; гомологичные последовательности обозначе-
ны одинаковой штриховкой.
(Та) содержится информационная РНК для белка капсида.
Все эти 3 вируса растений, несмотря на гетеропартит-
ность и разный тип симметрии вирионов или частиц, имеют
сходные структуру и стратегию генома. Более того, в области
неструктурных белков они обладают выраженной гомологией
в 3 доменах. Один из них, белок 2а, общий у вирусов мозаи-
ки костра и мозаики люцерны, имеет большую гомологию с
областью белка р183 вируса табачной мозаики, а также с
nsp4 белка вируса Синдбис [Haseloff J. et al., 1984]. Два
других домена собой представляют белок 1а вирусов мозаики
и белки nspl и nsp2 вируса Синдбис [ Ahlquist Р. et ' al.,
1985]. Эти данные позволяют заключить также, что домены
кодируют синтез белков полимеразного комплекса вне 4 изу-
ченных вирусов, которые эволюционно оказались консерватив-
ными, в то время как домены, кодирующие структурные
белки, настолько дивергировали, что это привело к измене-
ниям типа симметрии их укладки и даже гетеропартитности.
На рис. 17 приведена схема из цитированных работ, иллюст-
рирующая приведенные данные.
Еще некоторые данные свидетельствуют о необычных пе-
рекрестах в эволюции тогавирусов. Вирус лесов Барма (Ваг-
mah forest virus) является типичным представителем альфа-
вирусов: морфология его типична для этой группы, A-терми-
нальные участки гликопротеидов Е1 и Е2 обнаруживают
121
значительную гомологию (50%) с таковыми других альфави-
русов, и серологическое родство с ними, но он обнаруживает
серологическое родство и с вирусом Умбре (Umbre), относя-
щимся к буньявирусам [Dalgrano L. et al., 1984].
Приведенные данные позволяют заключить о вполне ве-
роятной общности происхождения всех 4 вирусов. За период
длительной дивергентной эволюции произошло много собы-
тий: полностью сменились структурные белки вирусов, дивер-
гировал тип их укладки в капсиде (кубическая симметрия у
вируса Синдбис и вируса мозаики костра, спиральная — у ви-
русов табачной мозаики и мозаики люцерны), развились
гётеропартитность и соответственно фрагментарность геномов
(монопартитные вирусы Синдбис и табачной мозаики, три-
партитные вирусы мозаики костра и люцерны, а у последнего
еще четвертая частица для «упаковки» мРНК). В то время
как вирусы растений сохранились как рибонуклеопротеиновые
структуры, альфавирусы животных приобрели внешние обо-
лочки. При всех этих изменениях полимеразный комплекс
сохранился на редкость консервативным у столь различных
вирусов.
Естественно, что общий предок этих вирусов не сохранил-
ся, и трудно указать, где его искать — у растений или живот-
ных. Быть может, для понимания времени их возникновения
нелишне отметить, что все сравниваемые вирусы поражают
только высшие растения (покрытосеменные), а часть из них
(кроме вирусов группы табачной мозаики) передается насе-
комыми, правда, передача эта в основном механическая, если
не считать малоизученной группы вирусов пятнистого вилта
томатов (вирус персистирует в личинках насекомых-перенос-
чиков). При сравнении 13 вирусов группы табачной мозаики
была показана значительная дивергенция вирионных белков,
позволившая заключить, что время появления их общего
предка сопоставимо со временем появления цветковых расте-
ний [Gibbs А, 1980; Gibbs A. et al, 1982].
Если исходить из предположения, что растения являются
первичными «хозяевами» всех 4—5 рассматриваемых групп
вирусов, то наиболее вероятным является переход их к пара-
зитированию на животных через посредство кровососущих
членистоногих. Вероятно, это произошло уже после того, как
рассматриваемые вирусы заняли обширную нишу, поражая
многие виды цветковых растений. Кстати, эволюция ветви
вирусов, давшей начало семейству тогавирусов, могла начать-
ся на стадии паразитизма в растениях, о чем свидетельствует
существование типичного тогавируса, поражающего растения
(carrot mottle virus).
Формирование тогавирусов, передающихся кровососущими
членистоногими, происходило, по-видимому, достаточно слож-
122
но: размножаясь в членистоногих, вирусы завоевывали новые
экологические ниши в виде новых теплокровных «хозяев» —
прокормителей членистоногих, а теплокровные «хозяева» мог-
ли передавать вирус новым членистоногим-переносчикам.
Таким путем вирусы могли попадать от клещей к насекомым,
а от насекомых к клещам. Именно этим можно объяснить
обилие альфавирусов и распространение их по всей планете.
Пестивирусы возникли значительно позже, и появление их
можно связать со временем одомашнивания животных. В ус-
ловиях стадного их содержания появилась возможность кон-
тактной передачи вируса без участия кровососущих членисто-
ногих. Поэтому могла появиться и возможность возникнове-
ния чисто человеческой инфекции с воздушно-капельным
механизмом передачи, каковой является краснуха.
Таковы в общих чертах возможные пути эволюции виру-
сов рассматриваемых групп инфекций. Остановимся теперь
на более поздних этапах их эволюции, сосредоточив внимание
на тогавирусах или еще уже — на альфа-вирусах [Жда-
нов В. М., Львов Д. К., 1985].
Несмотря на существенные различия в репликации, мор-
фологии, морфогенезе и экологии, можно сделать предполо-
жение об общем эволюционном источнике всех тогавирусов.
В настоящее время большинство альфа- и флавивирусов отно-
сятся к экологической группе арбовирусов. Преобладающее
число этих вирусов в настоящее время передается членисто-
ногими путем биологической трансмиссии позвоночным жи-
вотным и обладает уникальной способностью к репликации
как при температуре тела теплокровных, так и при относи-
тельно низких температурах внешней среды в период репли-
кации в организме кровососущих членистоногих. После
заражения переносчика должен пройти определенный период
времени, в течение которого вирус, попав с кровью в пищева-
рительный тракт и преодолев перитрофическую мембрану,
размножается в эпителии средней кишки переносчика. Только
после этого, проникнув через стенку кишечника, вирус раз-
множается в тканях тела и накапливается в слюнном аппара-
те в количестве, достаточном для эффективного заражения
позвоночного при укусе. Внешний инкубационный период тем
короче, чем выше температура окружающей среды. Напротив,
при снижении температуры ниже порогового уровня (около
18±5°С для разных вирусов) репродукция вируса прекра-
щается.
Следовательно, наиболее благоприятные условия для су-
ществования тогавирусов при прочих равных условиях воз-
никают при постоянно высокой (около 28—30 °C) температу-
ре внешней среды. Подобными температурными условиями
характеризуются экваториальный и субэкваториальный по-
123
яса. Естественно предположить, что именно в этих оптималь-
ных условиях и возникли тогавирусы. В связи с этим обра-
тимся к данным об их современном географическом распрост-
ранении. Число известных тогавирусов резко уменьшается по
мере продвижения от экватора и субэкватора последователь-
но к тропикам, субтропикам и умеренному поясу, причем это
происходит за счет вирусов, передаваемых комарами.
Таким образом, анализ основных экологических особенно-
стей и современного географического распространения тогави-
русов приводит к предположению об их первоначальном
возникновении в экваториальном и субэкваториальном клима-
тическом поясе Земли.
Тогавирусы, учитывая механизм заражения ими, можно
рассматривать как паразитов крови. Общепринято, что эта
форма паразитизма вторичная и возникла на основе парази-
тизма в кишечнике. По-видимому, большая часть паразитов
крови позвоночных была первоначально паразитами кишечни-
ка беспозвоночных. В дальнейшем, с переходом некоторых
членистоногих к кровососапшо, некоторые из указанных пара-
зитов приобрели способность проникать через стенку кишеч-
ника, репродуцироваться в их орга'нах и тканях, передаваться
при укусе позвоночных. Вирусы реплицировались в клетках
тех или иных тканей при температуре тела теплокровных
животных. Другими словами, произошла адаптация тогавиру-
сов к новой среде обитания — тканям теплокровных живот-
ных.
В пользу происхождения тогавирусов от вирусов-симбион-
тов (или паразитов), обитающих в стенках кишечника чле-
нистоногих, свидетельствуют следующие факты: 1) наличие
у членистоногих, в частности у комаров, вирусов-симбионтов;
2) отсутствие существенного вреда для членистоногих, зара-
женных тогавирусами; 3) персистирующая вирусная инфек-'
ция в тканях на протяжении жизни имаго; 4) передача вируса
трансстадиальным и трансовариальным путем в ходе -мета-
морфоза; 5) цикличность развития вирусов членистоногих с
обязательной и длительной фазой размножения в стенке
кишечника; 6) уникальная для вирусов теплокровных, не-
обычная для вирусов членистоногих способность к репликации
при относительно низкой температуре. Все это говорит о
древности отношений и высокой степени адаптации тогавиру-
сов к членистоногим. Остановимся подробнее на некоторых
из этих аргументов.
В перевиваемой клеточной линии, источником которой яви-
лись личинки комаров Aedes albopictus, при электронно-мик-
роскопическом исследовании обнаружены 5 разных типов
вирусных частиц, в том числе и подобные тогавирусам. С по-
мощью этого же метода из указанной линии клеток выделены
124
цитоплазматические кристаллоподобные образования вирус-
ных частиц, по размеру и форме сходные с альфавирусами.
После обработки ультразвуком и фракционирования в гра-
диенте плотности сахарозы фракция индуцировала развитие
бляшек в клетках Vero. При дальнейших пассажах на клетках
ВНК-21 выявлено постепенно развивающееся цитопатогенное
действие (ЦПД). Агент серологически сходен с вирусом Чи-
кунгунья [Brinton М.., 1980]. В Австралии был обнаружен
клон клеточной линии из A. albopictus, резистентный к зара-
жению вирусом леса Семлики. Оказалось, что уже до зара-
жения клон был инфицирован этим вирусом. Наконец, из
культуральной среды линии клеток из комаров A. aetgypti
выделен сливающий клетки агент (САА), выявляемый только
при заражении клеточной линии из A. albopictus [Stollar V.,
1980]. В клетках этой линии агент вызывал образование
синцития через 48—72 ч после заражения. Созревание вируса
происходило путем почкования через внутриклеточные мем-
браны. Результаты изучения физико-химических свойств, мор-
фологии этого вируса, его генома и структурных белков
позволяют расценивать этот агент как тогавирус [Stollar V.,
1980]. По размеру и морфологии он сходен с флавивирусами,
но характер почкования их различен. У агента не выявлено
гемагглютинина, а также антигенных связей с какими-либо
флавивирусами. Поэтому систематическое положение вируса
среди других тогавирусов пока не определено.
Приведенные данные свидетельствуют о наличии у кома-
ров тогавирусов-симбионтов. Выявление их в ряде случаев
необычайно сложно. В качестве вирусов-симбионтов члени-
стоногих можно расценивать и все альфавирусы, и многие
флавивирусы. Этот вывод может быть сделан при анализе ха-
рактера взаимоотношений этих вирусов с членистоногими.
При экспериментальном изучении репродукции вирусов у
переносчиков было установлено, что вирусы персистируют в
различных тканях (в частности в кишечнике) на протяжении
всей жизни членистоногих, не нанося при этом в большинстве
случаев вреда. Таким образом, тогавирусы, как правило, вы-
зывают у членистоногих бессимптомную персистирующую
инфекцию. Это было показано на модели вируса японского
энцефалита, которым заражали комаров Culex pipiens pallens,
а также при изучении инфицирования вирусом Синдбис кома-
ров Aedes albopictus [Condrea L., Brown D., 1986]. Необхо-
димо, однако, отметить, что вирус леса Семлики может
вызвать деструктивные изменения в клетках слюнных желез
комаров Aedes aegypti.
Ряд авторов с помощью флюоресцирующих антител изу-
чали судьбу вируса японского энцефалита в организме кома-
ров С. tritaeniorhynchus summorosus. Установлено, что перво-
125.
начально вирус размножается в среднем кишечнике, затем в
жировом теле и, наконец, в слюнных железах и других орга-
нах комара. Латентная инфекция наблюдалась на протяже-
нии всей жизни комара. Близкие данные о динамике размно-
жения этого вируса в С. pipiens pallens получены при приме-
нении электронной микроскопии.
Экспериментальную латентную инфекцию вирусом Сент-
Луис и вирусом западного энцефаломиелита лошадей (ЗЭЛ)
у комаров С. quinquefasciatus и A. tarsalis в условиях анабио-
за наблюдали на протяжении периода зимовки (5—8 мес) и
выделили вирус ЗЭЛ от зимующих комаров С. tarsalis. Это
одна из возможностей сохранения тогавирусов в зимний пе-
риод, а также в течение сухого сезона в аридных областях,
т. е. в периоды, критические для сохранения популяции виру-
сов.
У клещей, зараженных тогавирусами, также закономерно
наблюдается развитие персистирующей латентной инфекции,.
Тогавирусы способны к репродукции при парентеральном
заражении и некровососущих членистоногих. Репродукция ви-
руса японского энцефалита установлена, например, при зара-
жении жуков и мотыльков, а вируса Синдбис — при зараже-
нии дрозофил. Два альфавируса способны к репродукции в
организме клопов Oecaeacus vicarius, паразитирующих на
ласточках, которые являются специфическими переносчиками
этих вирусов {Chamberlain R., 1980; Rush W. et al., 1980].
При парентеральном заражении комаров некровососущие
самцы так же чувствительны к вирусам, как и кровососущие
самки. Личинки комаров легко заражаются тогавирусами
алиментарным путем с дальнейшей передачей вируса имаго
в ходе метаморфоза [Rosen L., 1980]. Все это свидетельствует
о хорошей адаптации тогавирусов к членистоногим; показана
различная чувствительность к заражению разных штаммов
даже одного вида.
Накоплено много данных о закономерностях репродукции
тогавирусов в культурах тканей членистоногих. Для этого
наиболее широко используется линия клеток из личинок
A'edes albopictus, из эмбрионов A. aegypti, а также из различ-
ных видов личинок Aedes и Anopheles - [Pudney М. et al.,
1970], С. tritaeniorhynchus. Получены некоторые линии и
«клещевого» происхождения, в частности линия RML-14 из
Dermacenter parumapertus, на которой хорошо растут многие
клещевые и комариные альфа- и флавивирусы.
Как правило, в этих культурах заражено подавляющее
большинство клеток. Латентный период в этом случае боль-
ше (5—6 ч вместо 3—4 ч) по сравнению с таковым в клетках
теплокровных животных. При выращивании тогавирусов в
126
культурах клеток членистоногих наблюдаются некоторые осо-
бенности в спектре углеводов (отсутствие сиаловой кислоты,
снижение содержания галактозы) и липидов (различное
соотношение фосфолипидов), но не РНК и структурных бел-
ков [Stollar V., 1980]. Выявлена продукция полипептида: с
низкой молекулярной массой, ингибирующего продукцию
вируса. Вещество обладает клеточной и вирусной специфич-
ностью. Это свидетельствует о значительной специфичности
репликации тогавирусов в системах клеток членистоногих.
Альфа-вирусы, в высокой степени патогенные для клеток
теплокровных животных, в системах клеток членистоногих не
вызывают цитопатогенного действия. Флавивирусы, как и
упоминавшийся выше плавящий клетки вирус, напротив,
обычно вызывают обширное плавление клеток. Однако это
происходит далеко не всегда и даже в тех случаях, когда
развивается цитопатогенный эффект, остаются островки пе-
реживающих клеток, что в дальнейшем, через несколько дней
или недель, приводит к восстановлению клеточной культуры.
В этих случаях, как и всегда при заражении альфавирусами,
персистирующая инфекция развивается на протяжении мно-
гих месяцев, практически до конца культивирования [Stol-
lar V., 1980]. Важно отметить, что цитопатогенноё действие
более выражено при 34—37 °C и менее при 28 °C (температу-
ра внешней среды в экваториальном климатическом поясе).
Продукция же вируса выше при 28 °C по сравнению с таковой
при 34 °C. В результате такой персистирующей инфекции в
ряде случаев патогенность вируса для мышей снижается.
Иногда это коррелирует с мелкобляшечным фенотипом.
Культура клеток с персистирующей инфекцией резистентна
к суперинфекции только гомологичным вирусом.
Приведенные данные дают основание для вывода о том,
что членистоногие являются не только переносчиками, но и
постоянными «хозяевами» тогавирусов. Длительное сохране-
ние популяции вирусов возможно в двухчленной паразитарной
системе членистоногие — вирус с передачей вируса вертикаль-
ным путем в ходе метаморфоза, половым путем и при алимен-
тарном заражении личинок комаров с дальнейшей передачей
вируса имаго. Следовательно, все тогавирусы, выделенные от
членистоногих (а их абсолютное большинство), можно рас-
сматривать как их симбионтов или в ряде случаев паразитов.
Периодическое (весьма кратковременное для популяции ви-
русов) включение в паразитическую систему 3-го члена —•
позвоночного (в большинстве случаев теплокровного) «хозяи-
на», вероятно, полезно для популяции вирусов, обогащает ее
генофонд. Иногда, как это будет показано ниже, включение
теплокровных животных в циркуляцию тогавирусов изменяет
ход их эволюции и приводит к освоению популяцией вирусов
127
новых экологических ниш [Львов Д. К., 1970; Львов Д. К-,
Лебедев А. Д., 1974].
Выше указывалось, что климатические, прежде всего тем-
пературные, условия экваториального и субэкваториального
пояса наиболее благоприятны для существования популяций
тогавирусов. В этих условиях абсолютное большинство из них
экологически связано- с комарами [Cornet М. et al., 1980].
Логично предположить, что именно эти насекомые и явились
первичными «хозяевами» тогавирусов. С течением времени
некоторые из них приобрели способность к накоплению в
слюнных железах, заражению птиц и других теплокровных во
время кровососания. Данный эволюционный этап связан с
приобретением вирусами генов rct+ 42° (способность к реп-
ликации при температуре тела птиц), V+ и Рр (способность
вызывать вирусемию у теплокровных животных при перифе-
рическом заражении). Но должна была сохраниться способ-
ность к репликации при относительно низкой температуре
внешней среды (rcl+ 20°). С этого этапа эволюции тогави-
русы в экологическом плане становятся арбовирусами. В ус-
ловиях экваториального и субэкваториального климата
иксоидные клещи в качестве основных «хозяев» вряд ли мог-
ли конкурировать с комарами. Полученные в последние годы
результаты подтверждают значительно более ранние данные
о способности (по крайней мере флавивирусов) передаваться
трансовариально в ходе метаморфоза комаров.
Широкое территориальное распространение вируса Синд-
бис увеличило гетерогенность его популяции. При генетиче-
ском исследовании изолятов этого вируса, выделенных в раз-
ных регионах и от разных переносчиков, было показано
[Olson К., Orent D., 1985] существование двух групп этого
вируса: палеоарктическо-эфиопской и ориентально-австралий-
ской. Вирусы были выделены как от комаров, так и клещей.
В свете этих данных можно понять возникновение карель-
ской лихорадки, возбудитель которой отчленился от общей
группы гетерогенной популяции вирусов.Синдбис.
В августе — сентябре 1981 г. на территории Карельской
АССР возникли множественные лихорадочные заболевания
с сыпью, артралгиями. В ряде случаев их течение стало хро-
ническим с развитием артрозов и потерей трудоспособности.
Этиология заболевания, получившего название карельской
лихорадки, была расшифрована [Львов Д. К. и др., 1982;
Niklasson В. et al., 1984]. Возбудитель (арбовирус) относится
к роду альфавирусов, антигенному комплексу вирусов Синд-
бис. Широко распространенный в Африке вирус Синдбис
может вызывать единичные легко протекающие заболевания.
В Карелии же возникла эпидемическая вспышка. Трансмис-
сивный путь передачи заболевания не вызывает сомнений,
128
хотя круг переносчиков (так же как и позвоночных «хозяев»)
еще предстоит установить. Заболевание, помимо Карельской
АССР (граница северно-и среднетаежных ландшафтных зон),
в тот же период появилось в близких по экологическим усло-
виям районах Финляндии (болезнь Погоста) и Швеции
(болезнь Окельбо). Неожиданное возникновение эпидемиче-
ской ситуации, связанной с вирусом явно африканского
происхождения, в приполярных областях Скандинавии мож-
но объяснить заносом птицами какой-то части вирусной
популяции и дальнейшей ее эволюцией при адаптации к не-
обычным и суровым условиям. Пока лишь следует отметить,
что через эндемичные по карельской лихорадке области Скан-
динавии проходят восточноевропейское и западноевропейское
миграционные пути птиц, гнездящихся на севере Европы и
зимующих в Африке. Этот пример свидетельствует о продол-
жающейся эволюции (в данном случае одного из альфавиру-
сов), что может приводить к резкому и неожиданному обост-
рению эпидемической ситуации.
На территорию нашей страны птицами регулярно заносит-
ся вирус Западного Нила из Африки, в результате образу-
ются сезонные очаги птицы — комары — вирус. Часть вирус-
ной популяции адаптировалась к биотопам на островах
побережья Каспийского моря с циркуляцией по типу серебри-
стая чайка (Larus argentatus) —аргасовый клещ (Ornithodo-
rus capensis)—вирус. На островах расположены колонии
чаек, на кЬторых паразитируют клещи, и полностью отсут-
ствуют комары.
Аргасовые клещи обеспечивают существование стойких
природных очагов лихорадки Западного Нила. Эпидемиологи-
чески они себя не проявляют. При отлете чаек осенью с мест
гнездовья вирус распространяется вдоль побережья, комары
«включаются» в его циркуляцию. Это обеспечивает дальней-
шее распространение вируса, включение в циркуляцию других
видов диких, а затем и домашних животных. В целом это
обусловливает возникновение эпидемической ситуации.
Далеко зашла эволюция вируса в аридных районах Сред-
неазиатского региона. От аргасовых и иксодовых клещей
выделено несколько штаммов нового вируса Карши, имею-
щего с вирусом Западного Нила лишь одностороннюю анти-
генную связь. Очаги достаточно обособлены. Связь этой части
популяции с основной популяцией вируса Западного Нила
прервалась, вероятно, достаточно давно, и эволюция в этих
специфических условиях привела к формированию нового
вида. Судя по данным серологического анализа, вирус Карши
в естественных условиях способен вызывать у людей лихора-
дочное заболевание. При экспериментальном заражении кле-
щей вирус накапливается в различных тканях и органах,
9—1536
129
включая слюнные железы. Но в условиях эксперимента вирус
сохранил способность к репродукции в организме комаров,
накоплению в слюнных железах и биологической передаче
при кровососании. Эти данные свидетельствуют об условности,
деления тогавирусов на «комариные» и клещевые». Все зави-
сит от экологических условий, которые в основном и опреде-
ляют эпизоотическую и эпидемическую ситуацию.
ГЛАВА 13. КОРОНАВИРУСЫ
Коронавирусы образуют небольшую группу вирусов, по-
ражающих млекопитающих и птиц, которые выделены в от-
дельное семейство Coronavlridae с одним родом Coronavirus
[Закстельская Л. Я., 1982; Matthews R., 1982; Tyrrell D. et
al., 1986].
Геном коронавирусов представляет собой однонитевую
РНК с молекулярной массой 5,5Х106—6,1Х 106, позитивной
полярностью. На З'-конце молекулы находится поли(А) -
последовательность. На 5'-конце имеется кэп-структура. Ви-
рионы имеют сферическую форму, диаметр 75—160 нм, харак-
терные булавообразные выступы (12x24 нм) на внешней
оболочке, образующие корону (откуда и название вирусов).
Внутри внешней оболочки заключен нуклеокапсид, состоящий
из рибонуклеопротеидов со спиральным типом симметрии,
диаметром 11—13 нм (рис. 18). Вирионы имеют плотность
1,18 г/мл, размер 75—180 нм, состоят из сердцевины и внеш-
ней оболочки, содержат 4—6 белков, в их числе белки нукле-
опротеида, матрикса и оболочечные гликопротеиды. . Их мо-
лекулярная масса колеблется в пределах 15 000—200 000. Бе-
лок рибонуклеопротеида с молекулярной массой 50 000 обра-
зует тримеры с массой 140 000. Гемагглютинирующие свойства
связаны с оболочечными антигенами; между вирусами внутри
рода существуют серологические связи. В составе вирионов
имеются фосфопротеид нуклеокапсида (50 000—60 000),
гликопротеиды наружной оболочки Е1 (20 000—35000) и
Е2 (80 000—200 000), последний образует булавовидные вы-
ступы и обладает гемагглютинирующей активностью. На ви-
рионной РНК гены расположены в следующем порядке: 5'-
200 000 NS — 35000 MS —£2— 14 000 MS — El— М-3'.
После прикрепления к рецепторам клеточной мембраны,
эндоцитоза, слияния вирусной и клеточной мембран и депро-
теинизации геном коронавирусов начинает функционировать,
индуцируя синтез белков (первичная транскрипция). При
этом транслируется только часть генома, примыкающая к
5'-концу РНК и кодирующая синтез неструктурных белков
130
Рис. 18. Строение коронави-
руса (схема).
1 — липидный бислой; El, Е2—
вирусные гликопротеиды, Е2 об-
разует пепломеры, Е1 взаимо-
действует с нуклеокапсидом;
2 - РНК; 3 —белки нуклеокап-
сида.
(200000). Этот пептид обладает полимеразной активностью.
Вслед за этим синтезируется минус-нить, образуется репли-
кативный интермедиат, на котором синтезируются дочерние
нити РНК. Минус-нити являются матрицей для синтеза не
только дочерних геномных РНК, но и 6 субгеномных РНК
с молекулярной массой от 0,6хЮ6 до 3,7х106. Все эти
мРНК синтезируются с одной и той же точки отсчета на З'-
конце минус-нити, причем каждая из длинных нитей включает
предыдущую, более короткую. Однако трансляция их проис-
ходит только из прилегающей к 5'-концу части. У 5'-конца
геномной РНК имеются кэп-структуры, прикрепленные к ли-
дерной последовательности длиной около 70 нуклеотидов. Эта
последовательность находится у всех 6 мРНК, формируясь,
по-видимому, посредством сплайсинга. Субгеномные РНК
имеют кэп-структуры и поли (А)-последовательность. На рис.
19 приведена схема синтеза этих РНК коронавирусов. Участ-
ки, начинающиеся от 5'-концов, гомологичны. Особенности
репликации коронавирусов — синтез субгеномных РНК раз-
ных размеров, начинающихся с одной и той же точки, — явля-
ются причиной высокой частоты получения рекомбинантов
при заражении клеток двумя разными штаммами вируса мы-
шиного гепатита [Makino S. et al., 1986].
В клетке «хозяина» синтезируются 6 вирионных белков:
большой гЛикопротеид (gp84/90), малый гликопротеид gp31,
фосфопротеид нуклеокапсида два других мажорных
белка р36 и р23 и минорный белок р28. При иммунологиче-
ском анализе белков коронавирусов, выделенных от разных
животных, были получены следующие данные. Белки коро-
навирусов коров gpl20, gpl40, р52 и gp26 оказались иммуно-
9*
131
Рис. 19. Репликация коронавирусов (схема). Геномная РНК является мРНК
и направляет синтез РНК-полимеразы, которая синтезирует минус-нитевую
матрицу. На матрицу минус-нити синтезируются плюс-нитевая геномная
РНК и субгеномные мРНК. После трансляции гликопротеиды транспорти-
руются в. аппарат Гольджи, где завершается гликозилирование. Вирионы
почкуются во внутриклеточные вакуоли. В скобках — молекулярная масса
(ХЮ3).
логически родственными сходным белкам коронавируса
человека, но только трем белкам коронавируса мышей (виру-
сы гепатита): gpl90, р52, gp26 [Hogne В. et al., 1984].
Коронавирусы вызывают у человека острые респираторные
заболевания и энтериты. Коронавирусы у свиней вызывают
гастроэнтериты и энцефалит, у телят, собак и кошек •—• кишеч-
ные заболевания, у крыс — поражения дыхательных путей,
у мышей — гепатит. Птичьи коронавирусы являются возбуди-
телями инфекционного бронхита (куры) и сйнюшной болезни
(индюки).
О происхождении коронавирусов сказать что-нибудь опре-
деленное трудно. Целесообразно рассматривать их в сравни-
тельном аспекте с другими оболочечными вирусами, имею-
щими позитивно-полярный геном, — тогавирусами и флавиви-
русами. У всех этих групп при общности стратегии генома
имеются и существенные различия, можно сказать, тактиче-
ского порядка. У тогавирусов сначала транслируется часть
генома, прилегающая к 5'-концу, на которой закодирован
полимеразный комплекс. Затем синтезируется субгеномная
РНК (через стадию образования минус-нити), которая коди-
рует синтез структурных белков. Таким образом разобщают-
ся синтез ранних (неструктурных) белков, репликация РНК
и синтез поздних (структурных) белков. У флавивирусов,
несмотря на непрерывность генома, мРНК синтезируются
132
отдельно с каждого гена, а репликация геномной РНК осу-
ществляется также через стадию синтеза минус-нити. У коро-
навирусов этот процесс более своеобразен и происходит
через синтез минус-нитей как полного генома (репликация
РНК), так и субгеномных РНК, которые начинаются с одной
и той же точки и различаются по длине, а следовательно, и
числу генов. Будем считать эти различия тактическими и
тогда можно рассматривать появление трех рассматривае-
мых семейств как трех тактических вариантов одной и той
же стратегии генома.
При рассмотрении эволюции тогавирусов было показано,
что сходная стратегия наблюдается у 4 групп вирусов расте-
ний (вирус пятнистого вилта томатов, вирусы болезней
табака, бромовирусы и вирус мозаики люцерны). Если счи-
тать, что все эти вирусы эволюционно связаны между собой,
то логично отнести к ним и флавивирусы, и коронавирусы.
Однако пока для этого мало оснований и требуются специаль-
ные исследования, которые подтвердят или отвергнут такое
предположение. Что же касается эволюции коронавирусов,
то в этом случае «движущие силы» и пути эволюции были
сходны с теми, которые будут описаны в главе 15 парамик-
совирусы). Вероятно, основной экологической нишей для
коронавирусов явились одомашненные животные и домовые
грызуны. От этих вирусов могли «ответвиться» коронавирусы,
поражающие человека. Мы слишком мало знаем об этих
вирусах и поэтому не можем более конкретно рассматривать
возникновение антропонозов.
Здесь же уместно упомянуть о выделении от лошадей в
Берне (Швейцария) оболочечного вируса диаметром 120—
140 нм со спиральным типом симметрии нуклеокапсида.
В зараженных клетках происходит синтез двух главных
(22 000, 20 000) и 4 других (200 000, 80 000—120 000,
32 000, 17000) белков. Несмотря на некоторое сходство с ко-
ронавирусами, М. Horzinek и соавт. (1984) предлагают вы-
делить его в отдельное семейство. Геномом его является
РНК, по-видимому, позитивно-полярная. Продолговатый нук-
леоид представляет собой' открытое кольцо со спиральной
симметрией. Белок нуклеокапсида имеет молекулярную массу
20 000. Внешняя оболочка содержит пепломеры. Вирус не име-
ет серологического родства с коронавирусами, но серологиче-
ски родствен вирусу Бреда, выделенному при энтерите телят,
и сходному вирусу Лион-4, а также вирусу, обнаруженному
при гастроэнтерите человека. Предложено выделить их в от-
дельное семейство Toroviridae.
133
ГЛАВА 14. РАБДОВИРУСЫ
Рабдовирусы представляют собой наиболее обширную и
«разветвленную» группу среди 5 групп вирусов с негативно-
полярным геном (однонитевая РНК). Она обширна не толь-
ко по числу входящих в нее вирусов, но и по охвату разных
царств «хозяев»: растения, простейшие, животные, а среди
последних — млекопитающие, птицы, рыбы, насекомые. Не-
смотря на такой разброс экологических ниш, рабдовирусы
образуют довольно компактную группу и по величине гено-
ма, и по архитектуре вирионов и, естественно, по механиз-
мам репликации [Каверин Н. В., 1982; Brown ’F^et al., 1979;
Matthews R., 1982].
Семейство рабдовирусов (Rhabdoviridae) включает три
рода: Vesiculovirus (вирусы везикулярного стоматита), Lys-
savirus (вирусы бешенства) и рабдовирусы растений, кото-
рые в свою очередь подразделяются на три подгруппы: А —
вирусы некротической желтизны салата, В — вирусы желтой
карликовости картофеля, С — безоболочечные вирионы.
Вирионы рабдовирусов животных имеют форму пули и
размер 50—95x130—380 нм, а вирионы рабдовирусов расте-
ний— чаще палочковидную форму и размер 45—95X135—
180 нм. Нуклеокапсид имеет спиральный тип симметрии,
диаметр 50 нм, размер нити спиралей 20x700 нм. Внешняя
оболочка содержит выступы длиной 5—10 нм и диаметром
3 нм, между ней и нуклеоидом находится внутренняя мем-
брана (матрикс), возможны отклонения от нормальной фор-
мы. Геном представляет собой однонитчатую негативно-по-
лярную РНК с молекулярной массой 3,5хЮ6—4,6Х1О6. На
нем последовательно размещены гены З'-Z—N—NS—М—G—
—L-5' соответственно транскрибируемых (и нетранскрибиру-
емых) нуклеотидов (рис. 20). Не считая лидерной I последо-
вательности, белки рабдовирусов (вируса везикулярного
стоматита) имеют молекулярную массу: полимераза L —
150 000, нуклеопротеид N— 50 000 — 62 000, матриксный бе-
лок М — 20 000—30 000, поверхностный гликопротеид G —
70 000 — 80 000, неструктурный белок NS — 40 000—50 000.
Вирионы состоят из внутреннего компонента, внутренней
мембраны и внешней оболочки. РНК вместе с белком нук-
леокапсида образует спираль, нити которой свернуты в
«катушку», здесь же содержатся белки и полимеразно-транс-
криптазного комплекса. Диаметр «катушки» 50 нм, при
развертывании образуются спиральные нити (20X700 нм).
Нуклеокапсид окружен мембраной из белка М, снаружи —
липидным слоем, в который «вставлены» выступы оболочеч-
ного гликопротеида. Размеры вирионов 130—380x50—95 нм,
134
Рис. 20. Структура геномов стандартных и дефектных интерферирующих
частиц вируса везикулярного стоматита. Буквами указаны гены; цифры в
скобках указывают число нуклеотидов, отсутствующих в продуктах транс-
крипции; 1—стандартный вирус; 2 — дефектная интерферирующая ча-
стица.
причем у рабдовирусов животных они преимущественно па
лочковидные.
Белки вируса бешенства имеют молекулярную массу
190 000 (А), 58 000 — 62 000 (N), 22 000 — 25 000 (Ml или
М2), 65 000—80 000 (G), 35 000—40 000 (NS или Ml), анти-
генно отличны от белков вируса везикулярного стоматита.
Рабдовирусы растений группы А по профилю белков сходны
с вирусами везикулярного стоматита (транскриптаза L —
145000—170000 и матриксный белок М— 18000—25000).
Рабдовирусы растений группы В более сходны с лиссавиру-
сами (Ml—27 000—44000, М2 — 21 000—39 000). Остальные
белки (G — 71 000—93 000, N— 55000—60000) сходны в обе-
их группах.
Стратегия генома . рабдовирусов типична для таковой
других РНК-содержащих вирусов с негативно-полярным ге-
номом. После адсорбции на клеточных рецепторах, виропек-
сиса и слияния вирусной и клеточной мембран освобожден-
ный от внешней оболочки рибонуклеопротеид начинает
функционировать в цитоплазме. Каждый ген транскриби-
руется отдельно, образуя позитивно-полярные вирусные
мРНК, которые процессируют с помощью клеточных фер-
ментов. При этом они приобретают кэп-структуры и поли(А) -
последовательности и в таком виде взаимодействуют с рибо-
сомами, образуя полирибосомные комплексы.
Вирионы прикрепляются своими гликопротеидами к ре-
цепторам клеточной мембраны, проникают посредством ви-
ропексиса, обмениваются липидами с клеточной мембраной.
В результате частичной депротеинизации нуклеокапсид ста-
новится функционально активным. Продуктами транскрипции
являются 5 моноцистронных мРНК и лидерная последова-
тельность. Началом трансфекции является З'-конец вирион-
ной РНК, цистроны транскрибируются последовательно, об-
разуя индивидуальные мРНК. Все они имеют кэп-структуры
135
и поли (А)-последовательности, синтез которых катализиру-
ется клеточными ферментами. Эти мРНК кодируют синтез
соответствующих белков. Репликация. РНК обеспечивается
ферментативной активностью L + AS-белков и протекает с
образованием плюс-нити и репликативного предшественни-
ка. Существуют механизмы регуляции синтеза, в результате
которых минус-нити РНК образуются во много раз чаще,
нежели плюс-нити, а разные белки синтезируются в различ-
ных количествах. В ходе синтеза РНК образуются разные
классы /)/-частиц. Сборка нуклеокапсидов происходит в ци-
топлазме, а вирионы формируются на клеточных мембранах,
выходя из клетки посредством почкования.
При транскрипции первые 70 нуклеотидов не транскри-
бируются, затем происходит синтез нетранслируемой после-
довательности из 48 нуклеотидов, последовательности из 59
нуклеотидов З'-области, кодируемой геном Л, и из 3 нуклеоти-
дов (спейсеры) между лидерной последовательностью и ге-
ном N. Далее синтезируются 4 динуклеотида — спейсеры
между 4-й межцистронной связью и ундекамерная последо-
вательность между каждыми соединениями генов и, наконец,
декануклеотид в 5'-конце каждого гена. Таким образом, при
трансляции копируется не весь геном и обеспечивается ко-
пирование каждого гена в отдельности.
По наиболее принятой (хотя окончательно не доказан-
ной) схеме транскриптаза начинает считывание с З'-конца
молекулы геномной РНК; после образования 48-нуклеотид-
ной лидерной последовательности она пропускает 3 нуклео-
тида и считывает мРНК гена А; на конце этого гена имеется
олиго (У)-последовательность. На этом олиго (У)-участке син-
тезируется поли (А)-последовательность путем «проскальзы-
вания». Затем транскриптаза пропускает динуклеотидный
спейсер и считывает последовательность следующего гена,
опять до олиго (У)-последовательности и динуклеотидного
спейсера. И так далее. В конце гена L после полиаденилиро-
вания синтез терминируется (концевые 59 нуклеотидов не
считываются). В транскрипции участвуют белки генов L и
AS. При этом белок L обеспечивает инициацию синтеза це-
пей РНК, а белок AS — их элонгацию [De В., Banerjee А.,
1984].
Ген, кодирующий синтез фосфопротеида вируса везику-
лярного стоматита при инициации с внутреннего сайта, ко-
дирует синтез еще одного белка (7000), который, по-види-
мому, не является структурным [Horn Т. et al., 1986]. Тран-
скрипция всего генома приводит к образованию полной
плюс-нити, служащей матрицей для синтеза дочерних вири-
онных РНК- Нуклеокапсид образуется путем самосборки,
а формирование вирионов происходит на клеточной мембра-
136
не, в которую встраиваются молекулы оболочечного глико-
протеида.
Как уже упоминалось, рабдовирусы поражают широкий
круг животных и растений, причем основным способом
распространения является заражение через переносчиков —
тлей и других сокососущих насекомых растений, через ко-
маров и других кровососущих насекомых животных. Наряду
с этим некоторые вирусы животных вторично утратили пере-
носчиков, как это частично имеет место при бешенстве, а у
других установились сложные взаимоотношения с «хозяи-
ном»-насекомым, как это имеет место у сигма-вируса дрозо-
филы.
Семейство рабдовирусов подразделяется на несколько
родов. Среди вирусов животных выделены роды Vesiculovi-
rus и Lyssavirus. Первый включает вирус везикулярного
стоматита, а его серотипы и родственные вирусы передают-
ся насекомыми. Все они имеют серологическое родство, оп-
ределяемое белком N, и типоспецифические антигенные осо-
бенности, обусловленные белком G. Группа вирусов бешенст-
ва, помимо уже названного вируса, включает иммунологиче-
ски родственные вирусы. Они еще сохранили способность
передаваться через насекомых, в то время как вирус бешен-
ства эту способность потерял. Род Sigmavirus представлен
одним видом вирусов, поражающим дрозофилу и вызываю-
щим у нее повышенную чувствительность к углекислому га-
зу без других патологических проявлений. Любопытно, что
этот феномен воспроизводится при заражении дрозофил и
другими рабдовирусами, например, вирусом везикулярного
стоматита. Вирус передается как горизонтально, так и вер-
тикально, причем и самками, и самцами.
Среди неклассифицированных рабдовирусов обращает
внимание группа рабдовирусов рыб, которая заслуживает
быть выделенной в отдельный род. Среди этих вирусов —
возбудители геморрагических и некротических заболеваний
карпов, инфекционных гематопатических некрозов лосося,
нерки и чавычи, геморрагической аптимесии кулины, хариуса
и сига, геморрагического некроза мальков щуки. Геном их
по структуре сходен с геномом вируса бешенства и содер-
жит ген полимеразы (L). В ходе репликации образуются обо-
лочечный гликопротеид (G), два белка матрикса (Ml и М2).
белок нуклеокапсида (W) и, кроме того, неструктурный бе-
лок (NV). Матричные РНК для синтеза этих белков, как и
вирионная РНК потомства, выделены, и при этом показано,
что они синтезируются в разных количествах [Kurath G.,
Leong J., 1985].
При сравнении генов, кодирующих синтез белка М виру-
сов везикулярного стоматита и летней виремии карпов, бы-
137
ла обнаружена значительная (28%) гомология, несомненно,
свидетельствующая об общности происхождения этих виру-
сов [Kiochi A., Ray Р., 1984]. Рабдовирусы поражают и вод-
ных животных — крабов.
Малоклассифицированными являются рабдовирусы расте-
ний. Среди них выделяют группу вирусов некротического по-
желтения салата, группу вирусов желтой карликовости кар-
тофеля, а также ряд вирусов растений с разными переносчи-
ками (тлями, клопами и др.).
Несомненно, рабдовирусы имеют общее происхождение,
так как трудно допустить повторное возникновение подгрупп
столь компактной и характерной группы вирусов. О воз-
можном происхождении всех 5 семейств вирусов с РНК-со-
держащим негативно-полярным геномом уже говорилось.
Как и буньявирусы, рабдовирусы возникли, по-видимому, как
вирусы заболеваний, передающихся членистоногими (насе-
комыми). Однако не ясно, как возникли болезни рыб, вызы-
ваемые рабдовирусами: то ли вначале у них были эктопа-
разиты, которые были утеряны в связи с простотой и на-
дежностью передачи через воду, то ли они являются более
древней ветвью рабдовирусов. Все эти вопросы нуждаются
в специальных исследованиях.
Более или менее понятны исторические связи между
рабдовирусами растений и животных. Вероятно, рабдовиру-
сы растений были первичными, так как насекомые, питаю-
щиеся соками растений, возникли ранее кровососов и, может
быть, явились источниками возникновения последних.
Вопрос о классификации рабдовирусов рыб и растений
далеко не прост. Так, при исследовании рабдовирусов рыб
оказалось, что белки двух вирусов лососевых более сходны
по электрофоретической подвижности с белками вируса бе-
шенства и вируса желтой карликовости картофеля; белки
двух вирусов карпов и щук больше напоминают белки виру-
са везикулярного стоматита. Между вирусами млекопитаю-
щих, рыб, насекомых и растений серологическое родство,
естественно, отсутствует.
Сходство морфологии, тонкого строения, химического со-
става и стратегии генома у всех рассматриваемых вирусов
позволяет предполагать общность их происхождения. Уста-
новлено, что эритроциты гусей агглютинируют не только ви-
русы везикулярного стоматита и бешенства, но и рабдовиру-
сы растений. Это свидетельствует о большом сходстве по-
верхностных структур у таких разных вирусов. Тем не менее
никаких указаний на происхождение этих вирусов приведен-
ные факты не дают.
Эволюция рабдовирусов оказалась более сложной, неже-
ли простой путь от растений к животным, так как разные
138
G 1 202
174
201
175
200
Г~
I
I
I
| 183
I
I
| 182
181
184
180
179
185
G
W
M|L
S[D
199
r!H
176
188
189
190
191
198
177
197
196
195
194
193
192
L
Рис. 21. Модель, показывающая гомологию гликопротеида вируса бешенст-
ва с «токсической» петлей нейротоксинов. Одна буква в кружке показывает
идентичность гликопротеида и токсина; тонкой линией показаны высоко-
консервативные остатки нейротоксинов; 10 остатков в составе гликопротеи-
да, отсутствующие в составе нейротоксина, заключены в прямоугольник.
группы вирусов растений могли дать начало разным груп-
пам вирусов животных, соответственно — группам везику-
лярного стоматита и бешенства. С этой точки зрения инте-
ресно, что вирус гемопоэтической болезни рыб имеет цист-
рон между генами G и L, кодирующий синтез неструктурного
белка NV (12 000), который отсутствует у'вируса везикуляр-
ного стоматита и редуцирован у вируса бешенства [Tordo
N. et al., 1986].
Еще одной неожиданностью является сходство структуры
гликопротеида вируса бешенства со структурой нейротокси-
на змеиного яда, вплоть до гомологии его аминокислот (рис.’
21). Что это — эволюционная общность или далеко зашед-
шая молекулярная конвергенция? Ярким примером молеку-
лярной конвергенции является сходство аминокислотных по-
следовательностей у гликопротеида вируса бешенства и ней-
ротоксина змеиного яда [Suzuki A. et al., 1984]. Молекула
гликопротеида вируса бешенства состоит из 505 аминокис-
лотных остатков. После размножения в мышцах вирус до-
стигает периферических нервов'и распространяется по ней-
139
ронам, поражая селективно их определенные популяции.
Рецептор «хбзяина» для вируса бешенства — ацетилхолино-
вый рецептор, он же является лигандом для нейротоксинов
змеиных курареподобных ядов. При сравнительном исследо-
вании было найдено значительное соответствие между фраг-
ментом гликопротеида вируса бешенства и нейротоксинов
змеиного яда. В частности, это относится к тем частям мо-
лекул яда, которые обеспечивают нейротоксичность, и тем
частям, которые взаимодействуют с ацетилхолиновыми ре-
цепторами. Вероятно, соответствующий участок молекулы
гликопротеида вируса бешенства тоже распознает рецептор,
он же и обусловливает нейротропизм вируса.
Для понимания возможных путей эволюции рабдовирусов
следует напомнить, что вирусы группы везикулярного стома-
тита передаются комарами и другими кровососущими насе-
комыми, а рабдовирусы растений — тлями, причем в том и
другом случае вирусы размножаются в организме насеко-
мых. Поэтому вполне возможно, что первичными «хозяева-
ми» рабдовирусов были насекомые, хотя предшественники
ныне существующих радбовирусов не сохранились. В дальней-
шем с появлением кровососущих насекомых стала возможной
эволюция радбовирусов по пути приспособления к паразити-
рованию в организме теплокровных животных, в результате
чего мог появиться вирус типа возбудителя везикулярного
стоматита, а появление тлей сделало возможной эволюцию
рабдовирусов по пути паразитирования в растениях/ Если
учесть, что дифференциация цветковых растений и насекомых
происходила в конце мезозоя — начале кайнозоя, временем
появления эти^ групп рабдовирусов следует считать не более
50—80 млн лет назад. Что же касается рабдовирусов, пора-
жающих рыб, то они могли быть привнесены их членистоно-
гими паразитами, а дальнейшая эволюция могла происходить
и без их участия, так как в водной среде передача вирусов,
вызывающих заболевания рыб, достаточно надежно обеспе-
чивалась и без переносчиков.
Эволюция рабдовирусных заболеваний трансмиссивным
путем передачи привела к образованию нескольких нозоло-
гических форм с выраженной природной очаговостью, при-
мером чему могут служить рабдовирусы, выделенные от
летучих мышей и комаров. Однако деятельность человека,
а именно приручение и разведение домашних животных, при-
вела к формированию антропонозов домашних животных,
в частности, эфемерной лихорадки крупного рогатого скота,
оставшейся инфекцией с трансмиссивным путем .передачи
мокрецами и комарами. В настоящее время распространена
болезнь в Южной Африке, Австралии, Японии, и циркуляция
вирусов поддерживается мокрецами Culicoides и комарами
140
Anopheles и Culex, широко распространенными в субтропи-
ческом и умеренном климате. Другой зооноз сельскохозяйст-
венных животных — везикулярный стоматит — еще более
«оторвался» от своих природных очагов в Южной Америке,
где эти очаги связаны с грызунами и заболевание передает-
ся многими видами насекомых (москитами, комарами, слеп-
нями и жалящими мухами). Однако, поскольку болезнь со-
провождается поражением полости рта, носа и губ, сосков
вымени и даже межкопытных щелей, появляется дополни-
тельный механизм заражения алиментарным путем через
корм (траву), воду, причем этот механизм при скученности
скота может стать основным. К тому же в отличие от пре-
дыдущего вируса вирус везикулярного стоматита полипато-
генен — поражает лошадей, мулов, крупный рогатый скот
[Сюрин В. Н., Фомина Н. В., 1979J. Таким образом форми-
руется типичный зооноз домашних животных, «оторванный»
от своих природных очагов. Для человека оба зоонозных ви-
руса непатогенны.
Весьма своеобразный путь эволюции проделал вирус бе-
шенства. Это полипатогенный вирус, поражающий все виды
млекопитающих животных и вызывающий у них смертельную
инфекцию. В то же время по механизму передачи инфекци-
онного начала это специализированный вирус, передающий-
ся при укусах больных животных. Будучи нейротропным ви-
русом, он выделяется во внешнюю среду со слюной. Нейро-
тропность его своеобразна, так как распространяется от
периферии к центру по нервным волокнам и поражает из-
бирательно гипоталамус. С этим, вероятно, связаны измене-
ния в эмоциональном поведении больных животных (агрес-
сивность и стремление наносить укусы). Эпизоотический
процесс в связи с длительным инкубационным периодом
представляется растянутым, и хотя он поддерживается пре-
имущественно циркуляцией вируса среди волков, собак и
лисиц, в него вовлекаются также грызуны, кошки, лошади,
крупный и мелкий рогатый скот, скунсы, летучие мыши. За-
ражаясь от животных, преимущественно собак, человек яв-
ляется «тупиком» в этом процессе.
В общем вирус собственно бешенства, выделенный в раз-
ных регионах мира, представляется достаточно гомогенным.
Однако сходные вирусы выделены от теплокровных живот-
ных в, разных странах: вирус летучих мышей Нигерии, ви-
рус Мокола, изолированный от землеройки и человека, и др.
Серологически сходные вирусы выделены также от комаров
и мокрецов в Судане (вирус Obodhiang) и Нигерии .(вирус
Kotonkari).
В северных областях СССР выделен вирус дикования,.
весьма сходный с вирусом бешенства и вызывающий бо-
141
лезнь с более вялым течением. Он расценивается как гео-
графический вариант, циркулирующий в дикой природе сре-
ди песцов. В СССР вирусы, сходные с возбудителями бешен-
ства, были выделены при энцефаломиелите рогатого скота и
рассеянном склерозе человека. Предполагают, что источни-
ком этих вирусов были не больные животные и люди, а бе-
лые мыши, применявшиеся в качестве экспериментальных
животных. Важно отметить, что эти вирусы оказались не
тождественными лабораторным штаммам вируса бешенства.
По нашему мнению, все эти факты свидетельствуют о
трансмиссивном пути передачи вируса бешенства. Его прото-
типами являются вирусы, серологически родственные виру-
су бешенства, но имеющие антигенные отличия. Эти вирусы
(некоторые их обозначают как вирусы бешенства 2-, 3- и
4-го сероваров) или по крайней мере некоторые из них со-
храняют и в настоящее время трансмиссивный путь переда-
чи. «Отрыв» вируса бешенства от кровососущих переносчи-
ков и передача при укусах зараженных животных привели
к формированию зооноза, менее связанного с тропическими
территориями, и выходу зооноза в страны умеренного клима-
та. Вероятно, это произошло в сравнительно позднем кай-
нозое в связи с .оледенением и похолоданием.
Дальнейшая эволюция вируса бешенства была обусловле-
на влиянием деятельности человека. В населенных местно-
стях не волки, а собаки стали основным резервуаром возбу-
дителя, а истребление волков и лисиц привело к ликвидации
бешенства в ряде экономически развитых стран, в первую
очередь в Великобритании. Однако очаги «дикого» бешенст-
ва еще сохранились в Европе и Азии. Ликвидация их пока
неосуществима, так как потребовала бы истребления несколь-
ких видов хищников (волки, лисицы, шакалы), что может
иметь вредные последствия для природных биоценозов.
В последние годы произошла активизация природных оча-
гов, связанных с лисицами.
Здесь же уместно напомнить о небольшой группе возбу-
дителей геморрагических лихорадок — филовирусах. Семей-
ство филовирусов (Filoviridae) и одноименный его род
(Filovirus) состоит из иммунологически родственных вирусов
Марбурга и Эбола — возбудителей тяжелых геморрагичес-
ких лихорадок. Их вирионы весьма плеоморфны и в натив-
ных препаратах выглядят как длинные нити или образова-
ния с неправильной формой. В культурах вирионы имеют
сферическую форму диаметром 80 нм. Нуклеокапсид имеет
спиральную форму с диаметром 50 нм. Он образуется нитя-
ми толщиной 20 нм, внешняя оболочка, формируется из мо-
дифицированной клеточной мембраны. РНК имеет негатив-
ную полярность и молекулярную массу 4,2x10е. В составе
142 I
вирионов обнаружены 5 белков: VP0 — полимераза (190 000);
VP1 — гли-копротеид наружных выступов (125 000—140 000);
VP2 (98 000—104 000) и VP3 (38 000—40 000) — нуклеокап-
сидные белки; VP4 (22 000—26 000)—белок с неизвестной
функцией.
Болезни, вызываемые этими вирусами,, характеризуются
природной очаговостью. Экология вирусов изучена недоста-
точно и поэтому рассуждения об их эволюции нецелесооб-
разны.
ГЛАВА 15. ПАРАМИКСОВИРУСЫ
Парамиксовирусы вместе с ортомиксо-, рабдо-, бунья- и аре-
навирусами образуют четко ограниченную группу вирусов с
негативно-полярным геномом. Их РНК неинфекционная и
не кодирует непосредственно синтез белков. Последнему
предшествует синтез комплементарной нити, которая выпол-
няет функцию мРНК, причем независимо от того, является
геном непрерывистым или прерывным, каждый ген транскри-
бируется отдельно, имея свои рамку считывания и регулятор-
ную область. Естественно, что синтез комплементарной нити
(или нитей), выполняющей функции мРНК, обеспечивается
вирусспецифической полимеразой, находящейся в вирионах.
Эта же полимераза (или полимеразный комплекс) синтези-
рует полную нить (или нити) комплементарной РНК, кото-
рая служит матрицей для синтеза дочерних РНК.
Таковы общие признаки этих 5 групп вирусов, отличаю-
щие их от вирусов любой другой группы. Между ними име-
ются и различия. Парамиксо- и рабдовирусы обладак>т не-
прерывным геномом, у аренавирусов он состоит из двух
фрагментов, у буньявирусов — из 3, а у ортомиксовирусов—
из 7—8. Различна и общая их величина: до 4,6хЮ6 у р'аб-
довирусов, до 4,8Х106 у аренавирусов, 5хЮ6 у ортомиксо-
вирусов, 5Х106—7Х1О6 у парамиксовирусов и буньявирусов.
Размеры вирионов при сферической форме 90—100 нм (бунь-
явирусы), 80—120 нм (ортомиксовирусы), ПО—130 (арена-
вирусы), 140—150 (парамиксовирусы); пуле- или палочко-
видные вирионы рабдовирусов имеют размер 50—90Х130Х
Х380 нм. Нуклеокапсид (рибонуклеопротеид) упакован по
спиральному типу симметрии. Круг поражаемых «хозяев» —
теплокровные животные (парамиксо-, ортомиксо- .и аренави-
русы), теплокровные животные или кровососущие перенос-
чики (бунья- и рабдовирусы). Большая группа последних
вирусов поражает растения и передается сосущими насеко-
мыми. Описаны также морфологически сходные вирусы,
143
обнаруженные у растений, у них же выявлены морфологи-
чески сходные структуры без оболочек (см. главу 14).
Сходство основных характеристик 5 групп вирусов с не-
гативно-полярным геномом позволяет думать о едином или
близком их происхождении, а круг «хозяев» — высшие жи-
вотные и растения, а также насекомые-переносчики (крово-
сосы или сокососы) — все это дает основание предполагать,
что появились эти вирусы не ранее 200—300 млн лет назад,
и, может быть, значительно позже. В то же время по край-
ней мере одна из рассматриваемых групп успела заселить
обширные экологические ниши (высшие животные, высшие
растения).
О происхождении вирусов с негативно-полярным геномом
можно высказать несколько предположений. Возможно, они
возникли из клеточных структур и далее дивергировали
вплоть до формирования ныне существующих 5 групп. Воз-
можно, у них не было единого предка, а сходные структуры
возникли повторно и затем самостоятельно эволюционирова-
ли. Но нам представляется более вероятным предположение
о происхождении их от вирусов с двухнитевой РНК — пер-
вой «защитой» автономного РНК-генома от действия клеточ-
ных нуклеаз. Такими структурами являются дрожжевые
киллеры. Дальнейшим этапом явились вирусы грибов, имею-
щие геном в виде двунитевой РНК и уже собственную РНК-
полимеразу. Заметим, что эти вирусы могли появиться очень
давно, когда возникли примитивные формы эукариотов —
грибы. Реовирусы могли стать одной из магистральных вет-
вей эволюции примитивных вирусов с двунитевой РНК.
Их обилие, а также заселение обширной экологической ниши
(высшие животные, высшие растения, переносчики — члени-
стоногие) свидетельствуют о реализации такого эволюцион-
ного направления. Но другим направлением мог стать воз-
врат к геному, состоящему из однонитевой РНК, так как в
вирионе такой геном хорошо защищен от действия клеточ-
ных нуклеаз, а репликативными формами по-прежнему явля-
ется двунитевая РНК. Естественно, при наличии вирионной
полимеразы геномом должна была стать минус-нить, что и
было реализовано в данном эволюционном направлении.
Отметим, между прочим, что ни один из вирусов с однони-
тевой РНК и вирионной полимеразой не имеет положитель-
но-полярного генома, не считая, конечно, ретровирусов.
В соответствии с этим предположением существующие
5 групп вирусов с негативно-полярной геномной РНК вряд
ли имели единого предка, скорее их было несколько, но тем
не менее они были эволюционно близкими. В пользу такого
предположения свидетельствуют ограниченные колебания
молекулярной массы генома (от 4Х106 до 7Х106). Среди
144
них нет «карликов» вроде мелких РНК-содержащих фагов
(масса генома около 10е). Размер генома не выходит за
пределы 7Х106—8хЮ6 у всех РНК-содержащих вирусов,
даже у рёовирусов, для которых величина 15хЮ6—16Х106
на самом деле означает «половинный» размер, так как ге-
нетическая информация закодирована только на одной нити
рнк.
Однако на самом деле эволюционный путь, который про-
делали эти вирусы (в частности парамиксовирусы), мог быть
гораздо сложнее. Об этом свидетельствуют данные по полу-
чению моноклональных антител против белка F вируса кори.
Из 11 таких антител 3 реагировали с белком (79 000) клеток
HeLa, синтез которого был индуцирован другими парамиксо-
вирусами, тепловым шоком, канамицином и др. Этот белок
называют стрессовым [Sheshbezadaran Н., Norrby Е., 1984].
Цитируемые авторы рассматривают данный феномен как
возможную основу аутоиммунных реакций, мы же хотим по-
ставить здесь вопрос — идет ли речь об эволюционной общ-
ности перекрестнореагирующих белков или имеет место мо-
лекулярная конвергенция.
После этих соображений о происхождении РНК-содержа-
щих вирусов с негативно-полярным геномом рассмотрим эво-
люцию парамиксовирусов; предварительно напомним некото-
рые необходимые сведения о них [Закстельская Л. Я., Зай-
дес В. М., 1982; Matthews R., 1982].
Как уже указывалось, геном парамиксовирусов представ-
ляет собой однонитевую негативно-полярную РНК с молеку-
лярной массой 5хЮ6—7хЮ6 и коэффициентом седимента-
ции 45—57 S. Некоторые вирионы (до 30%) содержат плюс-
нити, которые надо рассматривать как результат
небалансированных синтезов. На 5'-конце молекулы имеется
поли (А)-последовательность. Вирионная РНК неинфекци-
онна, но рибонуклеопротеид обладает инфекционными свой-
ствами. Матричные РНК гетерогенны и седиментируют при
18—35 S [Kingsbury D. et al., 1978].
Ген Р вируса кори содержит 1657 нуклеотидов и может
кодировать синтез белка, состоящего из 507 аминокислотных
остатков. На самом же деле он кодирует синтез двух бел-
ков, причем второй из них (С), содержащий 186 аминокис-
лотных остатков, синтезируется с совпадающей рамкой счи-
тывания [Bellini W. et al., 1985]. Этот феномен имеет место и
у других парамиксовирусов, в частности вируса Сендай
(рис. 22). Возможно, что белок С играет определенную роль
в предполагаемой ядерной фазе репликации вируса кори.
Внутренние белки NP, Р и М парамиксовирусов (вируса
Сендай) расположены следующим образом: белки NP —
вдоль всей нити РНК, белок Р формирует дискретные клас-
10—1536 146
----[унаууцууууу|гаа| уцццануууц |----.
Рис. 22. Структура генома вируса Сендай. Указано положение плюс-нитевой
лидерной последовательности (Z+); Е, 1 и S обозначают концевые соответ-
ственно интергенные и стартовые последовательности мРНК.
теры в разных местах нуклеокапоида, белок М в цитоплаз-
ме зараженных клеток образует скопление вдоль нуклеокап-
сида, а в вирионах окружает нуклеокапсид [Portner А.,
Murti К., 1986J.
Из 5—7 вирионных белков с молекулярной массой от
35 000 до 200 000 отметим нуклеопротеид NP (60 000), РНК-
зависимую РНК-полимеразу (белки Р и L с молекулярной
массой соответственно 75 000 и 160 000), белки внутренней
мембраны М (40 000—43 000), гемагглютинин-нейраминидазу
HN (67 000—76 000), фактор гемолиза и слияния клеток F
(55 000—60 000). Современные данные указывают на нали-
чие в сердцевинах вирионов 5 белков: NP0 (68 000), NP1
(58 000), NP2 (52 000), которые ассоциируются с 50S РНК,
L (240 000) —полимераза и Р (84 000) —фосфопротеид. Че-
тыре белка находятся в оболочках: F1+F2 (53 000+12 000),
HN (72000) и М (40 000) [Jambou R. et al., 1985].
У респираторно-синцитиального вируса после промотора
гены расположены следующим образом: 3'-1С—IB—N—Р—
—М.—IA—G—F—22 000—L-5'. Ген N кодирует синтез нуклео-
протеида, G и F — поверхностных гликопротеидов, М —
мембранного белка, Р и L — полимеразного комплекса. Гены
разделены последовательностями длиной 1—52 нуклеотида,
функции остальных генов не вполне ясны. Для сравнения
приведем расположение генов у рабдовирусов и двух родов
парамиксовирусов. У рабдовируса (вирус везикулярного сто-
матита): N—NS—М—G—Ц у парамиксовирусов (вирус Сен-
дай и вирус парагриппа человека типа 3): NP—Р+С—М—
—F—HN—L-, ОВ5: NP—P+Y—M—F—SH—HN—L.
В общем, несмотря на различия орто- и парамиксовиру-
сов (в частности, фрагментарный геном у первых и непре-
рывный у вторых), спектр белков у них на редкость сходный,
включая гликопротеиды внешней оболочки, которые расщеп-
146-
ляются на субъединицы и затем соединяются дисульфидны-
ми связями, принимая окончательную конформацию. Похо-
жи и морфология вирионов, и в основных чертах цикл ре-
продукции.
Парамиксовирусы сравнительно немногочисленны и пора-
жают исключительно высших животных — млекопитающих
и птиц. Среди них три рода — собственно парамиксовирусы
(12 видов), морбилливирусы (4 вида), пневмовирусы (3 ви-
да). Эволюцию можно представить как рассеивание по раз-
ным видам «хозяев», причем одни из них вызывают острые
инфекции, другие — хронические и персистирующие инфек-
ции.
Антигенные взаимоотношения между парамиксовирусами
птиц и свиней представлены на рис. 23 [Lipkind М. et al.,
1986].
Объединяя происхождением рабдо- и парамиксовирусы,
А. Д. Альтштейн и Н. В. Каверин (1980) считают, что раб-
довирусы произошли от вирусов растений и лишь позже их
круг «хозяев» расширился, охватив сначала насекомых,
а затем позвоночных. Приобретение способности размно-
жаться в клетках респираторных органов привело к появ-
лению парамиксовирусов.
Имеются основания считать орто- и парамиксовирусы
эволюционно родственными. Это видно из сравнительных
данных, указывающих на гомологию некоторых генов вируса
Сендай и вируса гриппа типа A [Giorgi С. et al., 1983] (сте-
пень гомологии отмечена разным размером букв).
Гены вируса Сендай:
NP; agacaggattTTAGGGTcAAAGtATc CACccTgA GGagCA
GGttcCAg АССС.
P/C-, TAAGAAAAACTTAGGGTgAAAGttcATcCAC TgA
tcGGctCA GG CAaggccacACCC..
M; TAAGAAAAACTTAGGGTgAAA GaaATttCACc
TaAcaGGcgCAatGG CAgatatctat.
Ген NP вируса гриппа:
AGcAAAA gcAGGGT atata ATctCAC TgAgt GG CA tcCA tatc.
' В то же время некоторые гены парамиксовирусов несут
«печать» клеточного происхождения, что выражается в свое-
образной антигенной мимикрии, выявленной у нуклеопротеи-
дов вируса кори и респираторно-синцитиального вируса
[Norrby Е. et al., 1986].
Основными критериями для выделения родов являются
наличие нейраминидазной активности (парамиксовирусы),
размеры нуклеокапсида (морбилливирусы) и другие струк-
10* 147
1
Рис. 23. Антигенная взаимосвязь парамиксовирусов. Стрелки направлены
от вируса, чья антисыворотка ингибирует другой вирус, по направлению к
вирусу, чья антисыворотка не ингибирует.
I — интериммунные сыворотки; II — сыворотки переболевших животных; 1 — значи-
тельное родство; 2 — умеренное родство; 3 — слабое родство; 4 — односторонняя связь.
турные особенности (пневмовирусы). Морбилливирусы, кро-
ме того, образуют группу серологически родственных виру-
сов. Уместно также отметить, что некоторые эти вирусы
полипатогенны. Например, вирус парагриппа типа 3 'Поража-
ет человека, овец, коров;-вирус парагриппа типа 5 — обезь-
ян, собак и птиц; вирус парагриппа типа 1 —человека и мы-
шей. (Речь идет не о лабораторных экспериментах, а есте-
ственных эпидемических и эпизоотических процессах.) Кро-
ме того, некоторые парамиксовирусы, поражающие живот-
ных, могут вызвать и заболевания людей. Так, вирус болез-
ни Ньюкасла, поражающий кур, может вызвать у человека
скоропроходящий конъюнктивит.
Нелишне также напомнить, что среди круга поражаемых
148
животных преобладают одомашненные человеком (рогатый
скот, собаки, куры), а также .заселяющие жилища человека
мыши. Поэтому эту группу вирусов следует считать сравни-
тельно поздним «образованием» — не более 10 000 лет на-
зад, а вирусы, поражающие человека, появились много поз-
же. О дериватном происхождении парамиксовирусов челове-
ка свидетельствует выраженный консерватизм генов HN ви-
русов коров и человека [Coelingh К. et al., 1986].
Остановимся на эволюции вируса кори, который относит-
ся к роду морбилливирусов семейства парамиксовирусов.
Попутно затронем вопрос о латентных вирусных инфекциях.
При этом речь будет идти не о возможном филогенезе воз-
будителей этих инфекций, а об условиях их возникновения и
эволюции на разных этапах развития человеческого обще-
ства.
Характерными особенностями всех инфекций, входящих в
эту группу, являются легкость заражения, высокая воспри-
имчивость к ним человека, острое течение, относительно ко-
роткий заразный период (от нескольких дней до нескольких
недель), отсутствие носительства и стойкий постинфекцион-
ный иммунитет. Все это свидетельствует о невозможности
существования данных инфекций при первобытнообщинном
строе, когда люди жили разрозненно, мало связанными друг
с другом и с другими племенами. Появление такой инфек-
ции привело бы к поголовной заболеваемости племени в те-
чение короткого срока, вслед за чем возбудитель неизбежно
должен был погибнуть, даже если бы он отличался большой
стойкостью (чего нет среди возбудителей этой группы болез-
ней). Не только кочевой образ жизни, но и переход к осед-
лости при относительной, изолированности племен и малой
численности населения еще не обеспечивали необходимых
условий для сохранения паразитических видов этой группы.
Правильность этих выводов лучше всего иллюстрируется
эпидемиологией кори. Корь — одна из самых широко расп-
ространенных детских болезней, и до проведения массовых
иммунизаций коревой вакциной каждый , человек в детстве
переносит эту инфекцию. Высокая заразность больного ко-
рью и воздушно-капельный путь передачи инфекции приво-
дят к тому, что, в современном обществе человек в течение
жизни многократно заражается этой инфекцией начиная с
раннего детства. Вследствие абсолютной восприимчивости
после первого же заражения, наступающего в детстве, ребе-
нок заболевает. Перенесенная инфекция формирует- стойкий
иммунитет на всю жизнь, вследствие чего повторные заболе-
вания не наступают. Это позволяет сделать вывод: чем бо-
лее скученно живет население и чем более выражено взаим-
ное общение, тем в более раннем возрасте наступает забо-
149
левание. В городах с большой плотностью населения дети
обычно переносят корь в возрасте до 3—4 лет. В сельских
местностях, особенно если они оторваны от железных дорог
и других путей сообщения, основная масса заболеваний
корью передвигается на более поздние возрастные группы
детей. Наконец, в местностях, изолированных от остального
мира, корь не является детской болезнью, и возникающие
при заносе кори эпидемии охватывают как детское, так и
взрослое население.
Классическим примером являются эпидемии кори на Фа-
рерских островах в XIX в. Первая эпидемия возникла после
65-летнего перерыва, на протяжении которого на островах
не было ни одного случая кори. В марте 1846 г. на один из
островов прибыл человек, перед отъездом имевший контакт
с больным корью. Через несколько дней после прибытия он
заболел корью, вслед за чем началась эпидемия кори, пора-
зившая все население островов. Эпидемия прекратилась пос-
ле того, как в окружении больных не осталось лиц, воспри-
имчивых к этой инфекции. После этого на островах в тече-
ние 16 лет кори не было. Новая эпидемия вспыхнула в
1882 г. после заноса кори больным, прибывшим на остров.
На этот раз инфекцией было охвачено население в возрасте
до 16 лет, так как остальное население переболело во время
предыдущей эпидемии. Еще через 13 лет, в 1875 г., вновь
была «занесена» корь из метрополии, и на этот раз эпидемия
охватила детей только в возрасте до 13 лет.^Таким образом,
по мере усиления связей с метрополией учащался «занос»
кори на острова и эта инфекция становилась только детской.
Однако корь не смогла удержаться на островах с населени-
ем 7000 человек, и каждая новая эпидемия возникала вслед-
ствие заноса возбудителя.
Приведенный пример показывает, что инфекция типа ко-
ри может существовать лишь на высокой стадии, развития
человеческого общества, когда образовались крупные госу-
дарства с обширными территориями, большими массами на-
селения и развитыми путями сообщений. Высокая плотность
населения и развитые пути сообщения обеспечивают распро-
странение инфекции на территории, а обширность террито-
рии и значительное число населения приводят к тому, что,
пока эпидемия успевает распространиться и пройти от одно-
го конца территории до другого, в начальном месте развития
эпидемии рождается и подрастает значительное число вос-
приимчивых детей. Таким путем эпидемия кори распростра-
няется в виде волн, обеспечивая непрерывность эпидемичес-
кого процесса.
Еще недавно вирус кори был мало изучен и казался
«одиноким» среди других вирусов, не имеющих родственных
150
возбудителей. В настоящее время известны вирусы, близкие
возбудителю кори по ряду биологических свойств (вирус
чумы собак, а также другие вирусы этой группы).
Чума собак протекает у щенков как острая септическая
инфекция, после выздоровления может наблюдаться состоя-
ние длительного носительства. У некоторых животных, осо-
бенно у взрослых собак, она может протекать в виде дли-
тельной латентной инфекции. Передается чума собак через
выделения слизистых оболочек, и заражение происходит ли-
бо алиментарным путем, либо при контакте животных, в ча-
стности, потомство нередко заражается от матерей — латент-
ных носителей вируса.
Изучение геномов вирусов кори и чумы собак методом
секвенирования показало высокую степень их гомологии.
В частности, это относится к гену нуклеопротеида, в котором
определены области высокой (77%), средней (59%) и низкой
степени гомологии [Rozenblatt S. et al., 1985]. Цитомегало-
вирусная болезнь чаще всего протекает как латентная ин-
фекция, но нередко у маленьких детей в виде пневмоний или
септических заболеваний с малохарактерными симптомами.
Корь всегда имеет клинически выраженную картину и острое
течение, сопровождающееся выработкой стойкого иммуните-
та, который сохраняется в течение всей жизни.
Мы провели параллель между тремя инфекциями не для
того, чтобы утверждать, что цитомегаловирусная болезнь
человека «произошла» от чумы собак, а корь является про-
дуктом ее дальнейшей эволюции. Эта параллель проведена
для того, чтобы показать весьма вероятный путь эволюции
возбудителей многих инфекций человека. Если в случае ос-
пы имеется адаптация возбудителя болезни домашних жи-
вотных к организму человека с одновременным формирова-
нием острой инфекции, то в случае кори этот процесс про-
ходил, по-видимому, в два этапа: сначала произошла адап-
тация паразита собак к организму человека, причем харак-
тер инфекционного процесса у человека остался таким же,
как и у животного, или, может быть, инфекция стала еще
более латентной; впоследствии произошло формирование
острой инфекции типа оспы, каковой является современная
корь. Можно лишь предполагать, почему в данном случае
эволюция была двухступенчатой. Возможно, это произошло
потому, что собака хотя и стайное животное, но контакт
между стаями вряд ли был регулярным. Вирус чумы собак
поэтому не мог сохраниться у этих животных, если бы не
приобрел способности длительно латентно сохраняться в их
организме. Естественно, что эти черты он сохранил, адапти-
ровавшись к организму человека, и лишь в дальнейшем эво-
люционировал, став возбудителем кори — острой инфекции,
151
при которой организм человека вырабатывает стойкий пост-
инфекционный иммунитет, исключающий возможность носи-
тельства и длительного латентного сохранения вируса в ор-
ганизме.
Это могло произойти как путем постепенного накопления
небольших изменений, так и путем мутаций. Корь могла по-
'явиться лишь в то время, когда общение между людьми
стало интенсивным на больших территориях, насчитываю-
щих многие миллионы человек, так как при иных условиях
резервуар восприимчивых людей был бы недостаточным для
сохранения возбудителя. Не надо забывать, что корью боле-
ют один раз в жизни, а воздушно-капельный путь передачи
и высокая восприимчивость приводят к тому, что каждая
эпидемия этой болезни «подчищает» почти до нуля вос-
приимчивую прослойку населения. Поэтому корь может су-
ществовать лишь непрерывно «блуждая» по большой терри-
тории. Когда же она снова «возвращается» на местность,
где прежде была эпидемия, то к этому времени рождается и
подрастает достаточно детей, составляющих заметную
прослойку восприимчивого населения. Но для этого нужны
большие территории с достаточно плотным населением и
выраженным постоянным общением между ними с тем, что-
бы вирус кори мог «обойти» эту территорию за срок не ме-
нее 3—5 лет.
Эволюция кори шла таким образом, что она все более
и более становилась эндемической детской инфекцией в гус-
тонаселенных районах земного шара, вызывая периодичес-
кие, регулярно повторяющиеся эпидемии и оставаясь занос-
ной инфекцией для менее населенных и изолированных тер-
риторий, где поражаются все возрастные группы населения.
В настоящее время корь — типичная инфекция развитого ци-
вилизованного общества. Есть лишь одна возможность
приостановить ее распространение — массовая иммунизация
детей эффективной вакциной. Это мероприятие позволило
почти сразу в 9—10 раз снизить заболеваемость корью.
Дальнейшее изучение эффективности иммунизации против
кори должно решить вопрос, будет ли эта инфекция ликви-
дирована, как это произошло с оспой, или же заболеваемость
ею будет поддерживаться на достаточно низком уровне.
По нашему мнению, задача ликвидации кори вполне реаль-
ная, но это требует интенсивных научных разработок.
По-видимому, сходный путь проделали и другие инфек-
ции человека — вызванные парамиксовирусами 4 сероваров,
а также респираторно-синцитиальным вирусом. Эволюция
их далеко не закончилась и два из них (парамиксовирус 3 и
респираторно-синцитиальный вирус) стали подлинным бед-
ствием, особенно для детей.
152
ГЛАВА 16. ВИРУСЫ ГРИППА
На примере гриппа наглядно иллюстрируется ранее вы-
сказанное соображение о том, что эволюция структур РНК
происходит в миллион раз быстрее, чем структур ДНК.
Действительно, за 10 лет эволюция вирусов гриппа проделы-
вает такой же, если не больший путь, какой прошла эволю-
ция приматов за 10 млн лет, завершившаяся становлением
человека. Для понимания темпов эволюции, однако, надо
добавить, что за 10 млн лет приматы . прошли примерно
500000 генераций, а вирусы гриппа за 10 лет — около 5000
генераций, поэтому на самом деле скорость их эволюции
оказывается всего 10-кратной. Из громадного по объему ма-
териала, относящегося к ортомиксовирусам, мы вкратце на-
помним лишь об основных данных, необходимых для пони-
мания путей эволюции вирусов гриппа [Кильбурн Э., 1978;
Burnet F., 1979].
Вирусы гриппа (Orthomyxoviridae) образуют два рода;
Influenzavirus (вирусы гриппа А и В) и род вируса гриппа
С. Известны также ортомиксовирусы, выделенные от членис-
тоногих, которые не классифицированы. Вирионы имеют
сферическую (в нативных препаратах нередко нитеобразную
и неправильную) форму, диаметр 80—120 нм. Нуклеокапсид
представляет собой туго свернутую спираль диаметром- 7нм,
длиной 50—130; нм для разных 8 его фрагментов. Он окру-
жен внутренней мембраной (матриксом), образуя сердцеви-
ну вириона. Наружная липидная оболочка содержит триме-
ры гемагглютинина и тетрамеры нейраминидазы — поверх-
ностных гликопротеидов. Молекулы гемагглютинина имеют
длину 14 нм, диаметр 4 нм. Молекулы нейраминидазы имеют
головку размером 4X8,5 нм и стебель размером 10X4 нм.
Геном вирусов гриппа состоит из 8 сегментов одноните-
вой РНК с негативной полярностью и размерами; РВ1 —
2341 нуклеотид, РВ2 — 2341, РА — 2233, НА — 1778, HP —
1565, НА— 1413, М — 1027 и HS— 890 нуклеотидов. Число
нуклеотидов и молекулярная масса их колеблются у разных
штаммов вирусов и существенно различаются у вирусов А
и В. Вирусы С имеют 7 сегментов РНК, у них отсутствует
ген нейраминидазы. Названные белки имеют молекулярную
массу: 96000 (РВ1), 87 000 (РВ2), 85000 (РА), 50000 —
60 000 (HP), 48 000 — 63000 (НА); субъединицы гемагглю-
тинина (в скобках указана дополнительная молекулярная
масса углеводов)—36 000 (11 500) и 27 000 (1300). Два гена
кодируют по два белка: Ml (27 000) и М2 (15000), HSI
(25000) и HS2 (12 000). Естественно, что у разных вирусов
эти величины варьируют.
153
Таблица 8. Сегменты генома и белки вируса гриппа А
Номер сегмента генома Кодируе- мый белок Число нуклеотидов Молекуляр- ная масса, Х10® Примечание
всего кодирующих
1 РВ2 2341 2277
2 РВ1 2341 2271 81—94
3 РА 2273 2148
4 НА 1742—1772 1686—1701 75—83 НА1 49 000— 58 000 НА2 25 006— 30 000
5 Р 1565 1494 55—65
6 NA 1409—1465 1359—1407 55—70
7 Ml 1027 756 21—27
М2 1027 291 15
8 NS1 890 690—711 25
NS2 830 363 12
Таким образом, 8 фрагментов РНК кодируют синтез
10 белков (табл. 8) [Жилинская И. Н., 1983; McCouley Y.,
Mahy В., 1983J.
Все гены вирусов гриппа неоднократно секвенированы,
а для гемагглютинина и нейраминидазы получены модели
трехмерных структур. Данные о нуклеотидных последова-
тельностях приведены в ряде работ, посвященных изучению
генов полимеразного комплекса [Winter G., Fields S., 1982;
Fields S., Winter G., 1983], гемагглютинина [Hauptmann R.
et al., 1983], нуклеопротеида [Steuler H. et al., 1985], нейра-
минидазы [Fields S. et al., 1981], мембранного [Winter G.,
Fields S., 1980] и неструктурного [Lamb R. et al., 1980] бел-
ков.,
Трехмерная структура молекулы гемагглютинина оказа-
лась сложной (рис. 24) [Wilson Y. et al., 1981; Wiley D. et al.,
1981]. Как видно из рис. 24, две антигенные детерминанты
размещены по бокам рецепторного мешка, первая из них
является петлей (аминокислотные остатки 140—146), вто-
рая— спиралью (остатки 187—196), третья находится у ос-
нования глобулярной части молекулы гемагглютинина в
области дисульфидной связи аминокислотных остатков Cys
52 — Cys 277, и наконец, четвертая образуется на стадии
глобулярных структур. Мутации в этих сайтах и обеспечива-
ют антигенный дрейф гемагглютинина. Гликозилирование
происходит также в строго определенных местах. Естествен-
но, антигенные сайты гемаглютининов различных серогрупп
расположены по-разному. Кроме того, антигенными свойства-
ми обладает олигопептид малой субъединицы молекулы ге-
магглютинина (аминокислотные остатки 1—И с КЕЬг-конца),
154
Рис. 24. Структура тримера гемаг-
глютинина.
cho — сайты прикрепления углеводных
цепочек, Ab site — антигенные сайты
Прерывистая линия указывает гидро-
фобный пептид, отщепляемый бром-
лайном.
который играет важную роль в проникновении вирионов в
клетку [Atassi М., Webster R., 1983].
Аналогичные исследования нейраминидазы [Varghese J.
et al., 1983; Colman P. et al., 1983] показали, что этот глико-
протеид является тетрамером с глобулярной частью, напо-
минает четырехлепестковый цветок, погруженный тонким
стеблем в липидный бислой внешней оболочки. В центре
каждого Лепестка находится активный центр «фермента, два
антигенных сайта расположены вблизи него и два — в неко-
тором отдалении. С антителами взаимодействуют 7 сегмен-
тов.
Проникновение вирионов в восприимчивые клетки проис-.
ходит после прикрепления к рецепторам. При .этом не только
разные типы ортомиксовирусов (соответственно А, В и С)
имеют различные рецепторы, но они отличаются у вирусов
гриппа А человека и животных [.Rogers G., Paulson J., 1983].
Это обусловлено разным составом сиалоолигосахаридов и ли-
пидных компонентов клеточных мембран, а также соответст-
венно разной конформацией «рецепторного кармана» моле-
кулы гемагглютинина. Прикрепление к рецепторам клеточ-
ных мембран происходит путем взаимодействия с ними этого
«рецепторного кармана», образуется эндоцитарная вакуоль,
и вирионы оказываются внутри клетки. Здесь завершается
155
PA
вРНН
мРНН
Рис. 25. Модель функционирования, взаимодействия и движения трех бел-
ков Р на начальных стадиях синтеза мРНК вируса гриппа. Последователь-
ности вРНК и мРНК относятся к гену NP. Верхняя часть показывает свя-
зывание РВ2 с кэп-клеточной РНК и нарезание в месте пурина (обычно А),
затем РВ1 катализирует продолжение затравки на матрице вРНК. Все три
белка движутся вместе вдоль матрицы.
' M, .....................IГ111111ТГГПТПТП-----------A (r>>
II I I I I I -1 I I I___________________________________LJ
1 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1027
Нуклеотиды
Рис. 26. Структура трех мРНК 7-го гена вируса гриппа типа А. Тонкими-
линиями обозначены некодирующие области, изогнутыми — интроны. На-
чальная структура — кэп-затравка клеточного происхождения.
частичная депротеинизация вириона и его сердцевина тран-
спортируется к ядру. На ядерной оболочке происходит вто-
рой этап депротеинизации — удаление белка М, и в ядро
проникает функционально активный нуклеокапсид (рибону-
клеопротеид).
Здесь же начинается транскрипция генов, в которой уча-
ствует полимеразный комплекс (белки РА, РВ1—РВ2) вмес-
те с белком NP (рис. 25). Вирус индуцирует синтез и про-
цессинг клеточных мРНК, от молекул которых белок РВ2
«откусывает» кэп-структуру- и прилегающие 10—13 нуклео-
тидов.. Они и являются праймером для синтеза мРНК- Мат-
ричная РНК транспортируется в цитоплазму и кодирует син-
тез соответствующего белка на рибосомах.
Транскрипция -фрагментов генома происходит своеобраз-
но. В.отличие от их репликации, когда синтезируется полная
комплементарная нить, а затем дочерние нити каждого
фрагмента, при транскрипции синтезируется лишь кодирую-
щая часть нити. При этом белки полимеразного комплекса и
NP мигрируют в ядро [Briedis D. et al., 1981], где форми-
руются дочерние рибонуклеопротеиды [Davey J. et. al.,
1985]. .При транскрипции сегментов 7 и 8 (соответственно
М и NS), как уже упоминалось, образуется по два белка
(рис,, 26). Формирование вирусных частиц происходит на
клеточных мембранах, в которые встроены гемагглютинины
и нейраминидаза,, а выход из клетки — путем типичного-для
оболочечных вирусов механизма почкования.
Для понимания происхождения вирусов гриппа их следу-
ет рассматривать вместе с другими вирусами с негативно-
полярным геномом: парамиксо-, рабдо-, бунья- и аренавиру-
сами. Все они, за исключением рабдовирусов, поражают
теплокровных животных, многие переносятся кровососущими
157
членистоногими. Рабдовирусы поражают как животных, так
и растения. Стратегия геномов этих вирусов в, общем сход-
на. Их геном неинфекционен и для своего функционирования
нуждается в полимеразе, которая должна быть в вирионах.
Эти свойства присущи всем 5 группам рассматриваемых ви-
русов. Наиболее близки между собой ло морфологии орто- и
парамиксовирусы, но строение их генома различное: линей-
ный у парамиксо- и фрагментарный у ортомиксовирусов.
В этом смысле к последним ближе бунья- и аренавирусы, но
архитектура их вирионов различна, как и архитектура пуле-
видных рабдовирусов. Вирусы всех 5 групп поражают выс-
ших животных и высшие растения, причем переносчиками
нередко бывают насекомые. В отличие от вирусов с двуни-
тевой РНК, среди которых имеются как бы переходные фор-
мы, здесь таких нет. Поэтому остается неясным, имели ли в
прошлом эти вирусы общего предка, а затем дивергировали
на сохранившиеся и процветающие ныне 5 групп или же
каждая группа возникла заново и независимо от других.
Наличие вирионных полимераз у вирусов всех рассматривае-
мых групп .вроде бы свидетельствует в пользу общности про-
исхождения. Об этом также свидетельствует сходство —
субъединичное строение — оболочечных гликопротеидов у
орто- и парамиксовирусов, хотя именно у них полимеразы
весьма различны. Отметим также, что вирусы всех 5 групп
имеют внешние оболочки, а их рибонуклеопротеид построен
по спиральному типу симметрии. Метод изучения гомологии
нуклеиновых кислот в данном случае мало пригоден, так как
за миллионы, десятки и даже, может быть, сотни миллионов
лет эволюции РНК могла настолько дивергировать, что
не сохранились сколько-нибудь заметные следы гомологии
для многих вирусов даже в пределах одной и той же груп-
пы вирусов. Поэтому необходимы специальные исследования,
чтобы решить вопрос о возможной общности происхождения
вирусов с негативным геномом. И совсем уже неясно, какие
субклеточные структуры дали начало вирусам с негативным
геномом.
При репликации, которая происходит также в ядрах кле-
ток, транскрибируется вся нить сегмента РНК, причем сна-
чала образуется плюс-нить, а затем на матрице — минус-ни-
ти дочерних РНК. Сборка нуклеокапсида осуществляется в
ядре, а гликопротеид после сборки транспортируется к кле-
точной мембране, встраиваясь в нее. В формировании вирио-
нов участвует белок М, и образовавшиеся вирионы покидают
клетку посредством механизма почкования.
Грипп представляет собой уникальную инфекцию, не
имеющую аналогов среди других инфекционных болезней.
Ежегодно с наступлением холодов начинается рост заболева-
158
емости. Число возбудителей приближается к 200. Среди
них — адено-, парамиксо-, корона-, рино-, рео- и энтерови-
русы, микоплазмы, хламидии, стрептококки, стафилококки,
пневмококки и др. На этом «фоновом шуме» обычно в де-
кабре, но иногда раньше (ноябрь) или позже (январь, фев-
раль) возникают эпидемии гриппа, охватывающие от 6—8%
до 30—35% населения города в течение 3—4 нед, страны —
в течение 1!/2 — 2 мес и полушария — в течение 2—3 мес.
В настоящее время эпидемии гриппа возникают почти еже-
годно, перекатываясь, подобно гигантской волне, из север-
ного полушария в южное (май — август) из южного — в се-
верное (ноябрь — февраль). В настоящее время грипп яв-
ляется подлинно глобальной инфекцией не только 'потому,
что он распространен во всех странах, но главным образом
и потому, что это — инфекция человечества в целом.
Причиной такой своеобразной эпидемиологии гриппа яв-
ляется уникальная изменчивость поверхностных антигенов-
вируса — гемагглютинина и нейраминидазы, с которыми свя-
зан иммунитет к гриппу. Такая изменчивость в свою очередь
во многом зависит от фрагментарности генома вируса
гриппа.
Известны 3 серологических варианта вирусов гриппа:
А, В и С. Из них только вирус гриппа А имеет пандемичес-
кое распространение. Вирус гриппа В вызывает более огра-
ниченные эпидемии, вирус' гриппа С — спорадические забо-
левания. Все дальнейшее изложение будет относиться к ви-
русу гриппа А, и лишь вкратце будет обсуждаться вопрос о
возможном происхождении вируса гриппа В и С. Фактичес-
кий материал о гриппе можно найти в монографиях и ру-
ководствах [Жданов В. М. и др., 1957; Жданов В. М.., Гайда-
мович С. Я., 1982].
Об иммунитете при гриппе еще недавно существовали
противоречивые мнения. С одной стороны, частая повторная
заболеваемость гриппом и почти ежегодное повторение эпи-
демий, вызванных одним и тем же типом вируса, как будто
свидетельствовали о непрочности приобретенного иммуните-
та. С другой стороны, уже давно был известен «феномен
первородного антигенного греха» при гриппе — пожизненное
сохранение иммунологической доминанты к серологическому
варианту вируса, с которым произошла первая «встреча»
в раннем детстве. Как будет показано ниже, на основании
изучения этого феномена удалось установить этиологию
эпидемий гриппа, которые имели место в прошлом, до от-
крытия вируса гриппа в 1933 г. Окончательный вывод о
прочности приобретенного иммунитета позволили сделать
наблюдения 1977—1978 гг., когда после 20-летнего отсутст-
вия «вернулся» вирус гриппа A (H1N1). Возникшая эпиде-
159
мическая волна охватила почти исключительно лиц моложе
20 лет. Таким образом, иммунитет к гриппу достаточно про-
чен, и не его «слабость», а необычайная, не имеющая анало-
гов среди других вирусов изменчивость вируса гриппа явля-
ется причиной повторных заболеваний и эпидемий.
Эти изменения бывают двух видов: антигенные шифты,
когда появляется вирус с новыми антигенами гемагглютини-
на и(или) нейраминидазы, и антигенный дрейф, при кото-
ром постепенно изменяется антигенная структура гемагглю-
тинина и нейраминидазы. Антигенные шифты происходили
несколько раз и каждый раз сопровождались пандемическим
распространением гриппа. В 1918 г. появился вирус «испанс-
кого» гриппа (H1N1), вызвав наиболее опустошительную
пандемию, унесшую за Р/г года около 20 млн жизней. Ни-
когда до и после этого заболевания гриппом не сопровожда-
лись такой высокой смертностью. В 1957 г. возник новый,
«азиатский» вирус гриппа (H2N2), который начал стреми-
тельно распространяться, вызвав пандемию, поразившую
около 2 млрд человек. Перед его появлением «исчез» его
предшественник (вирус H1N1), перестав циркулировать сре-
ди населения. Новый, «гонконгский» вирус (H3N2) появился
через 11 лет и вызвал пандемическую «волну», поразившую
около 1,5 млрд человек; одновременно перестал циркулиро-
вать его предшественник (вирус H2N2). В 1977 г., как уже
указывалось, возвратился вирус H1N1 и распространился по
всему земному шару. Хотя эпидемия, вызванная этим виру-
сом (как и все предшествовавшие эпидемии), началась в
Китае, вирус получил название СССР/1977, поскольку он был
впервые идентифицирован советскими учеными, когда эпи-
демия гриппа была занесена в СССР из Китая через Япо-
нию. В отличие от предыдущих шифтов на этот раз вирус
H3N2 не перестал циркулировать среди населения и оба ви-
руса циркулируют и в настоящее время (1988 г.), ежегодно
вызывая эпидемические «волны».
Начав циркулировать среди населения, новый «шифто-
вый» вирус претерпевает постепенные изменения антигенной
структуры, которые называются антигенным дрейфом. Этот
дрейф может быть весьма выраженным. Так, вирус H1N1,
появившийся в 1918 г., в течение"'39 лет, проделал настолько
выраженный дрейф, что исходные по старой номенклатуре
.(HswlNl) промежуточные (H0N1) и конечные (H1N1) его
члены считались шифтовыми вариантами. Вирусы гонконг-
ского ряда проделали примерно такую же эволюцию за 11—
12 лет (табл. 9), что свидетельствует о более выраженном
прессе коллективного иммунитета, лежащего на основе от-
бора мутантов вируса с измененной антигенной структурой,
чем это было 50 лет назад. В табл. 9 показаны титры сыво-
160
Таблица 9. Антигенный дрейф вирусов H3N2 с 1968 по 1981 г.
Вирус Титр сыворотки
1 2 3 4 5 6 7
А (Гонконг) 68 1280 320 160 20 20 0 0
А (Англия) 72 320 1280 640 80 20 10 0
А (Порт Чалмерс) 75 160 160 2560 240 160 0 10
А (Виктория) 75 80 320 480 2560 320 40 160
А (Техас) 77 20 40 80 960 1280 80 320
А (Гонконг) 79 10 10 20 20 480 1280 640
А (Индия) 81 0 0 0 10 320 320 5120
Пр и м е ч а н и е. Приведены обратные зиачення титров.
роток, нейтрализующие соответствующие вирусы, выделен-
ные с 1968 по 1981 г. Как видно, сыворотки .против исход-
ных вирусов не нейтрализуют конечные вирусы соответству-
ющих рядов и то же происходит с сыворотками против ко-
нечных вирусов, которые не реагируют с исходными виру-
сами.
Секвенирование генов М и TVS вирусов гриппа свиней А
(swine) Iowa 15/30 и человека A/PR 8/34 с общей антиген-
ной формулой H1N1 и оценка скорости эволюции (замен
нуклеотидов) позволили экстраполировать время появления
общего предшественника между 1915 и 1920 гг., что совпада-
ет со, временем пандемии 1918 г. [Nakajima К. et al., 1984].
Если причины антигенного дрейфа более или менее по-
нятны, механизмы антигенных шифтов стали проясняться
после того, как были изучены многочисленные вирусы грип-
па животных, которые вое принадлежат к группе вируса А.
Эти вирусы были выделены от домашних животных (свиньи,
лошади, .верблюды, телята, куры), многочисленных видов
диких млекопитающих и особенно птиц. В последние годы
их также изолировали из открытых водоемов. Ранее вирусы
животных обозначались соответствующими индексами —
sw (свиньи), eq (лошади), av (птицы), но поскольку все ви-
русы человека также были выделены от животных, новая
номенклатура вирусов (точнее гемагглютинина и нейрами-
нидазы) предусматривает сплошную нумерацию без обозна-
чения их происхождения — от человека или животных
(табл. 10) [World Health Organization, 1980].
Ясно, что в биосфере идет интенсивный обмен между ви- .
русами гриппа А, циркулирующими среди животных и лю-
дей. В то же время результаты серологических исследований
показали, что прекращение циркуляции «исчезающих» виру-
сов означает полный исход их из человеческой популяции
и весьма часто выход в животную популяцию. Так, в част-
ности, случилось с вирусом «испанского» гриппа, сохранив-
11—1536
161
Таблица 10. Номенклатура подтипов гемагглютининов и нейраминидаз-
вирусов гриппа А
Номенклатура ' Номенклатура 1980 г. 1971 Л Номенклатура Номенклатура 1980 г- 1971 р.
Г емагглютинины Н1 НО, Hl, Hswl Н2 Н2 НЗ НЗ, Heq2, Hav7 Н4 Hav4 Н5 Hav5 Н6 Hav6 Н7 Heql, Haul Н8 Hav8 НО Hav9 НЮ Hav2 НИ Hav3 Н12 Н13 Нейраминидазы N1 N1 N2 N2 N3 Nav2, Nav3 N4 Nav4 N5 Nav5 N6 Navi N7 Neql N8 Neq2 N9 Nav6
шегося среди свиней (отсюда прежнее его обозначение
HswlNl).
Уже отмечалось, что вирусы гриппа имеют фрагментар-
ный геном, а это в свою очередь лежит в основе феномена
рекомбинации, или пересортировки, генов при заражении
клетки двумя разными вирусами. Например, если заразить
клетки или куриные эмбрионы двумя вирусами с антигенными
формулами H1N1 и H3N2, то в потомстве появляются не
только исходные родительские вирусы H1N1 и H3N2, но и
их рекомбинанты H1N2 и H3N1. Рекомбинанты между всеми
вирусами гриппа человека и животных не только легко вое*
производятся в эксперименте, но и широко распространены в-
природе. Так, после появления вируса H1N1 в 1977 г. в тече-
ние 2 лет были обнаружены рекомбинанты (реассортанты)
между ним и вирусом H3N2, в частности, вирусы, содержав-
шие гены НА, NA, М и NS вируса H1N1 и гены Pl, Р2, РЗ и
NP вируса H3N2. В нескольких случаях были даже выделены
рекомбинанты с антигенной формулой H3N1. Важно также
отметить, что «эволюция» гемагглютинина в 1950—1957 гг. и
1977—1983 гг. шла совершенно разными путями [Raymond
F. et al., 1986], хотя исходным в обоих случаях был один и
тот же ген.
Как указывалось, вирус «гонконгского» гриппа появился в
1968 г. За 5 лет до этого от уток на Украине и от лошадей
в штате Майами были выделены вирусы, содержащие антиге-
ны НЗ (по номенклатуре 1971 г. антигены Hav7 и Heq2).
Анализ с применением современных методов исследования
(секвенирование генов, моноклональные антитела, олигопеп-
тидное картирование и др.) позволил установить большое
162
сходство антигенов НЗ и Hav7 (при секвенировании генов)»
НЗ и Heq2 (при использовании .моноклональных антител).
Если учесть, что эти вирусы были выделены в 1963 г., т. е. за
5 лет до появления вируса «гонконгского» гриппа, то с боль-
шой долей вероятности можно заключить, что источником по-
явления новых шифт-вариантов являются процессы рекомби-
нации генов вирусов гриппа человека и животных. И даже
вирус СССР/1977, который по антигенным свойствам наиболее
близок к вирусам, циркулировавшим в 50-х годах (штамм
.AjFort Warren/50), оказался близким к этому вирусу, а 8-й
(М) —совершенно отличным.
Была исследована молекулярная эволюция вирусов гриппа
С в период между 1947 и 1983 гг. Эволюция генов HS и НА
оказалась разной и независимой, что свидетельствует о пере-
сортировке генов в эпидемическом процессе. По сравнению с
вирусами гриппа А у вирусов гриппа С частота замен нуклео-
тидов в гене NS была большей [Buonagurio D. et al., 1986].
Пои сравнительном исследовании генов NS вируса гриппа и
VP1 вируса полиомиелита было показано, что у первого час-
тота мутаций равнялась 1,5Х1О-5, а у второго менее 2,1 X
Х10~5, Таким образом высокая частота мутаций у вируса
гриппа может быть причиной его быстрой эволюции [ParvinJ.
•et al., 1986].
Характер мутаций отличается тем^ что доминирующие
штаммы являются не этапами «столбовой дороги», а вариан-
тами разветвленной изменчивости, при которой их предшест-
венники могут быть утеряны, создавая впечатление магист-
рального пути эволюции.
Изучение генов вирусов гриппа, выделенных от человека и
животных методами олигопептидного и олигонуклеотидного
картирования и секвенирования нуклеиновых кислот, позволи-
,ло, во-первых, заключить, что эти вирусы представляют собой
единую, хотя и крайне гетерогенную популяцию вирусов с за-
щищенным генофондом (способность к пересортировке генов);
во-вторых, построить генеалогическое древо для генов гемаг-
глютинина. Эти гены образуют две подгруппы. В одну из
них входят гены Н1 и Н2 и 6 других генов вирусов гриппа,
выделенных от птиц; в другую — гены НЗ и 3 других гена
вирусов гриппа, также выделенных от птиц [Air G., 1981].
Дивергенция между этими двумя группами произошла, по-
'видимому, давно, и в то же время гены вирусов гриппа чело-
века остаются близкими ко многим генам вирусов гриппа
птиц (рис. 27). На рис. 28 представлены результаты более
подробного анализа вариантов гемагглютинина вируса гриппа
A [Webster R. et al., 1982]. Эта дендрограмма показывает
различие даже в пределах субтипов гемагглютинина, подтвер-
ждая сложность эволюции «укоренившегося'» штамма НЗ.
11*
163
500
Г~
400
Г“
300
I
200
Т“
100
т-
Ht
Н2
H5(Hav5>
Н11 (Hav3).
Н6 (Hav6)
Н8 (Hav8>
HI (Havl)
H12 (Hav10>
H7 (Havl)
H10 (Hav2)
H4 (Hav4)
H3
Рис. 27. Дендограмма эволюционных связей гемагглютининов вирусов грип-
па типа А. По оси абсцисс — относительные величины.
Итак, можно предположить, что источником происхожде-
ния вирусов гриппа человека являются вирусы гриппа птиц.
У птиц грипп протекает как кишечная инфекция, вирус раз-
множается в слизистой оболочке кишечника, нередко вызыва-
ет септический процесс и передается алиментарным путем че-
рез содержимое клоаки. Циркуляция вирусов гриппа птиц
осуществляется особенно интенсивно у перелетных колони-
альных видов, в силу обмена разными вирусами может про-
исходить и интенсивная рекомбинация. В эпизоотический про-
цесс могут вовлекаться и млекопитающие. Так, в 1980 г. на
атлантическом побережье Северной Америки было обнаруже-
но несколько сотен трупов тюленей, погибших от заражения
вирусом гриппа птиц, который для птиц был маловирулентен.
Не так ли произошло в 1918 г., когда маловирулентный для
животных рекомбинант оказался губительным для человека?
И может быть знаменитая «английская потница» XVIII в.
была также аналогом смертельного гриппа для тюленей или
«испанского» гриппа для людей? К сожалению, об этом мож-
но лишь догадываться.
В эпизоотический процесс гриппа диких птиц нередко во-
влекается и домашняя птица. Показательны результаты ис-
следования пекинских уток, экспортируемых в Гонконг из
КНР. Было выделено несколько сотен штаммов вирусов грип-
па А почти всех известных вирусов гриппа, а также вирусов
с ранее неизвестными антигенными формулами.
164
Рис. 28. Взаимоотношения штаммов
подтипа Гонконг в зависимости от
минимальных мутационных расстоя-
ний между кодирующими областями
НА1. Число мутаций определяется по
отношению к расстоянию NT68-BKJ79
(73 мутации).
ЧТ 68
QU 70»
AICHI 68 (Х31)
-------• НК 71
—• ENG 69
MG 75 »
ENG 75 X49 •—
Tex 77
--• ТОК 75
—о VIC 75 Х47
AC 76
SHA 80 » ВК 2 79
ВК 1 79
1889 г. начинались в Ки-
с
колониальных перелетных
Надо полагать, что грипп
человека стал формироваться
как антропоноз с момента об-
разования крупных поселений
и развития миграционных про-
цессов. Как для многих дру-
гих антропонозов, формирова-
ние гриппа человека сопро-
вождалось переменой меха-
низма передачи заразного на-
чала: грипп сразу становился
инфекцией с воздушно-капель-
ным путем передачи. Вероят-
но, местом формирования его
явилась Юго-Восточная Азия,
так как все известные пандемии
тае. Здесь на сравнительно ограниченной территории прожи-
вает более трети человечества, через Юго-Восточную Азию
пролегают миграционные пути
птиц, здесь они контактируют с домашними птицами и мле-
копитающими и здесь, наконец, белковое голодание повыша-
ет восприимчивость организма людей к вирусам гриппа.
Ставши антропонозной инфекцией, грипп человека типа
А не «оторвался» окончательно от .природных резервуаров, и
каждая большая эпидемия гриппа, особенно в наше время,
когда численность населения земного шара превысила 4 млрд
человек, сопровождается массивным выбросом части вирусной
популяции в популяции домашних и диких животных. Здесь
вирус «консервируется» (по антигенной структуре) вследст-
вие отсутствия давления коллективного иммунитета, который
не формируется в пестрых биоценозах животных и в то же
время подвергается постоянным рекомбинациям. В результате
этого могут возникнуть такие сочетания генов, которые дела-
ют возможной реинтродукцию вируса в человеческую популя-
цию. Это и лежит в основе шифтов и следующих за ними
пандемий.
Что касается вирусов гриппа В, то данные молекулярно-
биологического анализа показывают около 30% гомологии
(табл. 11) его генома с геномом вируса гриппа A [Kemdiri-
mea A., 1986J. В отличие от последнего у вируса гриппа В
165
Таблица 11. Гомология разных генов вирусов гриппа А и В
Номер сегмента РНК Белок Гомология, %
1; 2; 3 Полимераза (РВ1) 61
4 Гемагглютинин
НА1 24
НА2 39
5 Нуклеопротеид (NP) 37
6 Нейраминидаза (WA) 35
7 Мембранный
Ml 25
М2 14
8 Неструктурный
NS1 9,7
NS2 16,2
снизилась способность заражать животных, а следовательно,
вирус потерял источники шифтов, сохранив способность к
дрейфу антигенов. Этим, вероятно, объясняются более уме-
ренное его распространение и отсутствие пандемий, вызван-
ных этим вирусом. О происхождении вируса гриппа С трудно
что-либо сказать, тем более что дискутируется вопрос о при-
надлежности его к ортомиксовирусам, к которым относятся
вирусы гриппа А и В.
Здравоохранение в настоящее время вооружено’ многими
средствами борьбы с гриппом — вакцинами, препаратами им-
муноглобулинов, химиотерапевтическими средствами (реман-
тадин, виразол), интерфероном и его индукторами, а также
антибиотиками, применяемыми для лечения и профилактики
бактериальных осложнений. Тем не менее применение всех
этих средств не обеспечивает радикальной профилактики
гриппа и инфекция пока остается неконтролируемой. Можно
предположить два возможных пути радикального решения
проблемы: либо создание универсальной антигриппозной вак-
цины, либо получение комплекса химиотерапевтических ве-
ществ, обеспечивающих не только эффективное лечение, но и
ликвидацию инфекционного начала, а следовательно, и лик-
видацию источников инфекции. Универсальная антигриппоз-
ная вакцина должна содержать не только дрейф-варианты
вирусов, циркулировавших среди людей ранее (H1N1, H2N2
и H3N2), но и детерминанты известных вирусов гриппа жи-
вотных и возможные будущие антигенные детерминанты.
Объем предстоящей работы огромен и его выполнение по-
требует не одно десятилетие. Такая вакцина должна быть
создана генно-инженерными методами. Не меньший путь
придется пройти, прежде чем будет создан универсальный
набор химиотерапевтических веществ. Но может случиться
166
и другое — будет найдено неожиданное и необычное решение
проблемы, как это произошло в случае с полиомиелитом в
начале 50-х годов, когда была разработана техника одно-
слойных культур тканей, сделавшая возможным культивиро-
вание вирусов полиомиелита и получение инактивированных
и живых вакцин. Пока же этого нет, следует продолжать
выполнять громадный объем работы для того, чтобы найти
решение традиционными путями (вакцины, химиотерапия).
И решению этой труднейшей проблемы не помогут ни ад-
министративное нетерпение, ни волюнтаристские наскоки.
Впереди много труда и терпения.
В заключение — несколько слов об ортомиксовирусах,
выделенных от клещей [Львов Д. К., 1982; Clerk J. et aL,
1983]. Как и вирусы гриппа, они имеют 7—8 сегментов РНК,
их З'-конец имеет характерные последовательности UGGUUG
vpJJUGUUG общая молекулярная масса генома такая же,
как и у вирусов гриппа. Более того, даже белки имеют
сходную молекулярную массу. Мы слишком мало знаем о
них, чтобы пытаться понять их происхождение и связь с
классическими ортомиксовирусами. Широкое распростране-
ние вирусов гриппа среди теплокровных животных, особенно
птиц, делает вполне возможным включение клещей в цир-
куляцию этих вирусов. Вирус Thogoto, выделенный от кле-
щей в Африке, Азии и Европе, сходен с ортомиксовирусами.
Его геном содержит 7 сегментов однонитевой РНК. С ним
сходен вирус, выделенный в Португалии. При введении мы-
шам он вызывает поражения в легких, сходные с поражения-
ми при вирусном гриппе [Filipe А., 1986].
ГЛАВА 17. БУНЬЯВИРУСЫ
Семейство буньявирусов (Bunyaviridae) охватывает боль-
шое число вирусов, передающихся кровососущими членисто-
ногими. В пределах этого обширного семейства выделены
роды Bunyavirus, содержащий многочисленные группы серо-
логически родственных вирусов; Phlebovirus, в который вхо-
дят возбудители москитных лихорадок; Nairovirus, включа-
ющий возбудителей геморрагических лихорадок и других
заболеваний; Uukuvirus, прототипом которого является вирус
Uukuniemi-, Hataanvirus, куда входят возбудители геморраги-
ческих лихорадок с почечным синдромом, а также ряд не-
классифицированных вирусов. ’
Весьма обширная группа буньявирусов обладает рядом
свойств, отграничивающих их от других вирусов даже в
пределах вирусов с негативным геномом {Львов Д. К., 1982;
Bishop D. et al., 1980; Mattews R., 1982]. Вирионы имеют сфе-
167
Таблица 12. Молекулярная масса фрагментов РНК (ХЮ6)
и белков (ХЮ3)
РНК Буньявирусы Флебовирусы Уукувирусы Наировирусы Хантавирусы
L 3—5 3 2—3 4,1—4,9 2,2—3,6
М 1—2 2 0,9—1,3 1,5—1,9 1,4—1,9
S 0,4—0,8 0,7—0,8 0,5—0,8 0,6—0,8 0,6—0,8
Белки Буньявирусы Флебовирусы Уукувирусы Наировирусы
G1 108—120 55—70 75 72—84
G2 29—41 50—60 65 30—40
N 19—35 20—30 25 45—54
L 180 — 130—140 —
Прим еч а п и е.— мс пекулярная масса неизвестна.
рическую форму и состоят из циркулярного нуклеокапсида
со спиральным типом симметрии, содержащего три фраг-
мента, и внешней оболочки. Диаметр нуклеокапсида 2—
2,5 нм, длина его фрагментов 0,2—3,0 мкм, диаметр вирио-
нов 90—100 нм. Геном состоит из 3 фрагментов однонитевой
РНК с негативной полярностью и молекулярной массой
ЗХ106—5ХЮ6 (L), 106—2хЮ6 (М) и 0,4Х 106—0,8Х 106
(S). Размеры фрагментов значительно варьируют у разных
родов. Фрагмент L кодирует синтез предполагаемой транс-
криптазы L, М — синтез гликопротеидов G1 и G2 и неструк-
турного белка NSm., S — синтез двух белков в совпадающей
рамке считывания (N и NSs), Для всех РНК характерно на-
личие общего декануклеотида на З'-конце и комплементар-
ной последовательности на б'-конце молекулы. Молекуляр-
ная масса РНК и белков различаются у вирусов 4 родов
(табл. 12).
Интересно сравнение последовательностей на З'-конце
молекулы РНК у разных родов вирусов: буньявирусы —
УЦА УЦА ЦАУ Г..., флебовирусы УГУ ГУУ УЦГ..., наиро-
вирусы АГА ГУУ УЦУ..., уукувирусы УГУ ГУУ УЦУ ГГА
Г..., хантавирусы АУЦ АУЦ АУЦ УГ...
Репродукция буньявирусов сходна с репродукцией других
вирусов с негативным геномом. Вирус проникает в клетку
путем рецепторного эндоцитоза и последующего слияния
мембран. В цитоплазму выходит частично депротеинизиро-
ванный нуклеокапсид, в составе которого происходит транс-
крипция геномной РНК, при этом затравка, как и у вирусов
гриппа, имеет клеточное происхожение. Нуклеокапсиды фор-
мируются в цитоплазме, сборка вирусных частиц осуществля-
168
ется на клеточных мембранах с выходом их путем почкова-
ния в цитоплазматические вакуоли.
При исследовании флебовируса Punta Того выявлена но-
вая стратегия генома (двусмысленная геномная РНК);
SPHK кодирует синтез нуклеопротеида N З'-половиной комп-
лементарной мРНК, в то время как синтез неструктурного
белка NS кодируется 5'-половиной вирионной РНК. Таким
образом, флебовирусы, насчитывающие 36 представителей,
являются амбисенс-вирусами [lhara Т. et al., 1984].
Род буньяв!ирусов включает 145 вирусов, сгруппирован-
ные в группы Анофелес А (11), Анофелес В (2), Буньямве-
ра (23), Бвамба (2), С (14), Калифорния (14), Капим (9),
Гамбоа (7), Гуама (12), Кунгол (2), Олифантсвлей (3), Па-
тоис (6), Симбу (25), Тете (5), Турлок (6) и несгруппиро-
ванные (2). Среди них выделяются массовостью или тяже-
стью течения у человека лихорадки Буньямвера и Бвамба,
калифорнийский энцефалит. Род флебовирусов содержит
31 вирус, среди них возбудители москитных лихорадок, ли-
хорадки долины Рифта. Род нейровирусов включает 28 ви-
русов, сгруппированных в серологические группы Крымско-
Конголезской геморрагической лихорадки (3), Дера Гази
Хан (6), Хьюге (8), Найроби (3), Кальюб (2), Сахалин (6).
Наибольшее значение имеют геморрагические лихорадки.
Большинство наировирусов имеет между собой сложные се-
рологические связи [Casals J., Tignos G., 1980]. Род уукуви-
русов включает 8 вирусов, из которых наибольшее значение
имеет вирус уукуниеми. Выделены дополнительные 4 группы,
включающие вирусы Бакау (2), Кайсоди (3), Мапути (4),
Тогото (2) и неклассифицированные (11), — всего 22 вируса.
Таким образом, речь идет об обширной группе арбовирусов
с четко сложившейся экологией (природные очаги, . тепло-
кровные животные, кровососущие членистоногие). Арбовиру-
сы распространились на все материки и все климато-геогра-
фические зоны Земли. После этих заключений попытаемся
дать экологический анализ буньявирусов и проследить воз-
можные пути их эволюции.
Род буньявирусов включает свыше 100 представителей,
относящихся к 16 комплексам. Многие из представителей
рода, особенно из комплекса вирусов калифорнийского эн-
цефалита, патогенны для человека. Подавляющее большин-
ство вирусов этого рода экологически связано с комарами,
в ряде случаев с мокрецами, и распространено в Америке.
Представители некоторых комплексов частично (Буньямвера
и др.), преимущественно (Симбу и др.) или исключительно
(Бвамба и др.) обнаружены в_ Африке. Незначительное ко-
личество вирусов, главным образом из числа связанных с
птицами и домашними животными, распространено также в
169
Таблица 13. Распространение разных экологических и систематических
групп буньявирусов в различных климатических поясах
Род Переносчики Климатический пояс
экватор субэкватор тропики субтропики умеренный
Буньявирусы (114—142) К, М, Мк 52 51 23 19 12
Кл 0 0 0 0 0
Флебовирусы (29—31) К, М, Мк 8 11 3 2 0
Кл 0 0 0 0 0
6 2 1 1 0
Наировирусы (24) К, м, Мк 2 0 0 0 0
Кл 3 7 12 3 7
Уукувирусы (6—7) К, М, Мк 0 0 0 0 1
Кл 0 0 1 2 2
Примечание. В скобках — число вирусов. К — комары, Кл — клещи, М —
москиты, Мк — мокрецы.
Европе, Азии и Австралии. Помимо двух вирусов из антиген-
ной группы Кунгол (род буньявирусов), к началу 1982 г. в
Австралии выделено 5 вирусов из антигенной группы Симбу
(род буньявирусов). Как и подавляющее большинство виру-
сов этой группы африканского происхождения, австралийс-
кие вирусы группы Симбу связаны с мокрецами и крупным
рогатым скотом. Ареалы большинства представителей рода
ограничиваются экваториальным и субэкваториальным кли-
матическими поясами (табл. 13). В тропиках и субтропиках
число вирусов в 2 раза, а в умеренном поясе в 4 раза
меньше.
Род флебовирусов включает около 30 представителей,
в том числе возбудителей москитных лихорадок, лихорадки
долины Рифт, имеющих в эндемических районах большое
эпидемиологическое значение. В экологии флебовирусов
наряду с комарами определенное значение имеют москиты.
В распространении флебовирусов наблюдаются те же основ-
ные закономерности, что и буньявирусов: связь с американс-
ким, а для некоторых представителей с африканским кон-
тинентом, преимущественная приуроченность к экваториаль-
ному и субэкваториальному климатическим поясам. В тро-
пики —субтропики заходят ареалы 2—3 флебовирусов, свя-
занных с синантропными биоценозами. В умеренном клима-
тическом поясе флебовирусов нет.
Род наировирусов охватывает около 25 представителей,
в том числе возбудителей болезней домашних животных
(болезни овец Найбори) и человека (крымской геморрагиче-
170
ской лихорадки). Наировирусы распространены в Африке и
Азии. Исключение составляют несколько вирусов, экологи-
чески связанных с птицами и занимающих специфические,
но сходные между собой экологические ниши на стыках уме-
ренного и субарктического климатических поясов всех кон-
тинентов [Львов Д. К., Ильичев В. Д., 1979]. Практически
все наировирусы в отличие от представителей двух описан-
ных выше родов являются перманентными паразитами иксо-
идных клещей. Несколько больше наировирусов выявлено в
тропиках, причем там вирусы адаптированы в основном к
аргасовым клещам. Род уукувирусов включает 6—7 предста-
вителей, значение которых в патологии человека не выясне-
но. Они адаптированы к субтропическим и умеренным кли-
матическим условиям, являются паразитами иксоидных кле-
щей, хотя для некоторых из них доказана способность к реп-
ликации в организме комаров с последующей биологической
трансмиссией.
Круг позвоночных «хозяев» буньявирусов широк. Из виру-
сов, выделенных от позвоночных, больше 50% связаны с гры-
зунами и зайцеобразными, около 25%—с птицами, около
25%—с жвачными и другими домашними животными. Ряд
вирусов связан с сумчатыми, летучими мышами, приматами и
другими животными.
Характер взаимоотношений буньявирусов с членистоноги-
ми тот же, что и тогавирусов. При этом все буньявирусы в
отличие от некоторых представителей семейства тогавирусов
являются паразитами членистоногих, преимущественно насе-
комых— комаров, москитов, мокрецов (роды бунья- и фле-
бовирусов). Большинство буньявирусов передается комарами
подсемейства Culicinae, причем по крайней мере для неко-
торых из вирусов показана способность к трансовариальной
и половой передаче [Calosher С., 1980]. Сходна с тогавиру-
сами и приуроченность большинства буньявирусов к эквато-
риальному и субэкваториальному климатическим поясам. Все
это дает основание,, предполагать и похожие пути эволюции
вирусов этих двух семейств. Эволюцию относительно немно-
гочисленных, адаптированных к иксодовым клещам родов
наиро- и уукувирусов следует расценивать как адаптацию
популяций вирусов к относительно суровым засушливым об-
ластям тропиков — субтропиков и неблагоприятным в- тем-
пературном отношении районам умеренного климатического
пояса.
Буньявирусы имеют сегментированный геном (3 сегмен-
та), что объясняет высокую частоту рекомбинаций при реп-
ликации двух разных вирусов в одной клетке [Bishop D,,
Shope R., 1979]. В естественных условиях такая ситуация
может возникнуть при одновременном заражении «хозяина»
171
разными буньявирусами. Высокая частота рекомбинаций (по
крайней мере у близкородственных вирусов) с последующим
отбором рекомбинантов, обладающих высокой экологической
пластичностью, вероятно, лежит в основе эволюции буньяви-
русов.
Итак, буньявирусы, как и тогавирусы, можно рассматри-
вать в качестве паразитов членистоногих (прежде всего ко-
маров), с центром формирования первичного ареала в кли-
матических условиях, аналогичных условиям экваториально-
го и субэкваториального поясов.
Современное распространение представителей родов бу-
нья- и флебовирусов на всех континентах можно расценивать
как свидетельство в пользу их древнего происхождения. Ве-
роятно, паразитирующие в комарах прабуньявирусы возник-
ли в соответствующих климатических условиях Гондваны в
палеогене (30—40 млн лет назад). В дальнейшем формиро-
вались обособленные антигенные комплексы по мере отде-
ления Америки (эоцен — олигоцен) и Австралии (на грани-
це олигоцена и миоцена была кратковременная связь Австра-
лии с Южной Америкой). Формирование связанных с иксо-
довыми клещами наиро- и уукувирусов, учитывая их совре-
менное афро-евро-азиатское распространение, произошло
позднее, в конце миоцена — в плиоцене. Именно в это время
наибольшее развитие получили саванная и степная фауны.
Представители этих родов не сумели проникнуть на амери-
канский и австралийский континенты. Исключение составля-
ют некоторые вирусы из комплексов Хьюз, Уукуниеми и Са-
халин, экологически связанные с птицами. Обмен популяция-
ми вирусов на разных материках в этих случаях осуществля-
ется во время миграций птиц.
Ареал вирусов крымской геморрагической лихорадки
(КГЛ), охватывающий огромные территории в Африке, юж-
ной Европе и западной Азии, приурочен в основном к полу-
пустынным и степным ландшафтам. В этих условиях возбуди-
тель адаптировался к иксодовым клещам, в основном рода
Hyalomma. Расширение ареала возбудителя на север про-
изошло за счет адаптации к клещам Rhipicephalus rossicus и
Dermacenter marginatus, которые более приспособлены к пе-
реживанию в холодные зимы по сравнению с основным ре-
зервуаром вируса Hyalomma marginatum. В суровых для
передающихся комарами буньявирусов условиях вирус пе-
реживает за счет длительной персистенции в разных стадиях
метаморфоза клещей с трансстадиальной и трансойариаль-
ной передачей. В организме позвоночных длительность жиз-
ни популяции вирусов ограничивается лишь 7—10 днями.
Широту ареала возбудителя в пределах трех континентов
можно объяснить перегонами на протяжении многих веков
172
•скота по караванным путям и переносом зараженных клещей
на огромные расстояния. Существующие эпидемиологически
значимые очаги КГЛ могут исчезать при изменении экологи-
ческой структуры. Например, развитие ирригационного хлоп-
ководства ведет к исчезновению в условиях Средней Азии
эпидемиологически значимых переносчиков.
Другим примером эволюции буньявирусных инфекций
является лихорадка Рифт-валли. До 70-х годов инфекция
была известна в восточной и южной Африке, где она вызы-
вала тяжелые эпизоотии, особенно среди овец. С середины
70-х годов эпизоотии появились также в Судане. В 1977 г.
тяжелая эпизоотия среди овец, коров, буйволов и верблюдов
возникла в АРЕ. Занос возбудителя в АРЕ из Судана про-
изошел, вероятно, в результате импорта больных верблюдов
или других домашних животных. В АРЕ эпизоотия сопро-
вождалась Обширной эпидемией среди людей с высокой
смертностью. Заражение людей осуществлялось главным об-
разом при употреблении в пищу мяса больных животных
[Bishop D., Shope R., 1979]. В связи со значительным экс-
портом домашних животных из АРЕ в другие страны Сре-
диземноморского бассейна имеется серьезная угроза даль-
нейшего распространения ареала лихорадки Рифт-валли.
Как уже отмечалось, происхождение обширной группы
буньявирусов остается неясным, и можно лишь повторить то,
что было сказано о тогавирусах. По-видимому, расселение
этих вирусов по Земле и формирование разных типов при-
родных очагов произошли в середине кайнозоя, и с тех пор
буньявирусы мало эволюционировали, сохранив антигенное
родство видов, расселившихся далеко друг от друга и раз-
общенных в течение многих миллионов лет. Ни один из этих
вирусов не стал постоянным паразитом человека или до-
машних животных и деятельность человека привела лишь к
тому, что иногда :в эпизоотию активно включаются домашние
животные (болезнь овец Найроби). Вероятно, деятельность
человека приводит к разрушению биоценозов, необходимых
для циркуляции этих вирусов, а невысокая патогенность
большинства из них для человека и домашних животных де-
лает маловероятным формирование антропургических оча-
гов.
Однако контакт человека с буньявирусами не всегда был
благополучен, примером чему может служить история КГЛ.
Хотя упоминание об этой болезни встречается в таджикских
летописях XII в., однако эпидемия привлекла внимание к бо-
лезни только в 1944 г., когда на освобожденной от немец-
ких захватчиков территории Крыма возникли вспышки тя-
желой геморрагической лихорадки среди войск и гражданс-
кого населения,-При изучении этой болезни была установле-
173
на ее природная очаговость. Заражение наступает при уку-
сах клещей родов Hyalomma, Rhipicephalus и Dermacenter^.
Теплокровными «хозяевами» и возможными носителями ви-
руса являются зайцы, а также рогатый скот. Нарушение су-
ществовавшего экологического равновесия в результате вой-
ны подвергло людей влиянию биотических факторов, в ре-
зультате которого и возникли эпидемические вспышки
КЕЛ. В дальнейшем было установлено, что эта болезнь, точ-
нее, ее природные очаги, встречаются в степных и полупус-
тынных районах Средней Азии, Северного Кавказа, Прикас-
пия, Закавказья, а также в Болгарии и Югославии. Наблю-
дались внутрибольничные заражения медицинского персонала.
Сходный, иммунологически родственный вирус был обнару-
жен в Конго (Заире), Уганде, Нигерии, где он также выз-
вал вспышки заболеваний среди людей. Будущие исследова-
ния покажут, являются ли эти два изолированных друг от
друга ареала реликтовыми или они связаны между собой
(например, при помощи перелетных птиц), или же, наконец,
существуют и другие природные очаги родственных вирусов.
Сходными эпизодами явились вспышки заболеваний лю-
дей и животных, вызванные вирусом лихорадки Рифт-валли,.
вирусами калифорнийского энцефалита, вирусом Оропуш и
др. Поэтому дальнейшие контакты человека с природными
очагами буньявирусных инфекций могут принести неожидан-
ности.
Отдельного упоминания заслуживают москитные лихорад-
ки. Эти заболевания вызываются группой иммунологически
родственных буньявирусов. Заболевания встречаются на
всех материках в тропической и субтропической зонах. Их
природные очаги обусловлены циркуляцией вирусов среди
мелких грызунов (для очагов в Средней Азии) и москитов.
Однако на Средиземноморском, Черноморском и Каспийс-
ком побережьях, а также в прилежащих глубинных районах
Африки, Европы и Азии на природные очаги москитной ли-
хорадки повлияла деятельность человека. Периодически на-
блюдаются вспышки москитной лихорадки в городах, где
вирус передается москитами от человека человеку, временно
«отрываясь» от своих природных резервуаров. Создается си-
туация, аналогичная той, которая неоднократно наблюдалась
в городских очагах японского энцефалита.
Заключим эту главу упоминанием о геморрагических ли-
хорадках с почечным синдромом, ареал возбудителей кото-
рых распространяется от Кореи до Балкан и Западной Евро-
пы. Корейская геморрагическая лихорадка привлекла осо-
бое внимание вследствие тяжести болезни, и вирус, назван-
ный Хантаан, был выделен от полевой мыши Apodemus agra-
rius [Lee H. et al., 1978]. Широкий ареал этой группы забо-
174
леваний и наличие ряда различных вирусов, составляющих
данную группу [Schmaljohn С. et al., 1985], позволяют вы-
делить их в отдельный род данного семейства, который уже
сейчас насчитывает не менее 4 серологических групп
[Lee R. et al., 1984]. Данная группа заболеваний не только
схватывает практически всю Евразию, но имеются серологи-
ческие доказательства [Gajdusek D., 1982], а также прямые
выделения вируса в Северной и Южной Америке.
ГЛАВА 18. АРЕНАВИРУСЫ
Семейство аренавирусов (Arenaviridae) объединяет четко
очерченную группу вирусов. Большинство вирусов вызывает
тяжелые геморрагические лихорадки, передается без крово-
сосущих членистоногих и имеет между собой серологические
связи. Немногочисленные представители (13 вирусов) этого
семейства объединены в один род (Arenavirus).
Вирионы аренавирусов имеют размер 110—130 нм, со-
стоят из сердцевины (нуклеокапсида) и внешней оболочки
с выступами длиной 10 нм. Внутри оболочки обнаруживают-
ся одна или несколько рибосом клетки-хозяина — «песчинок»
(arena). Вирионная РНК представлена двумя вирусспецифи-
ческими фрагментами с молекулярной массой 1,1X10®—
1,6X10® (S) и 2,1X10®—3,2X10® (L). Кроме того, в вирио-
нах содержатся 3 фрагмента рибосомной РНК: 28S, 18S и
4—6S [Leung W. et al., 1981]. Вирионные L и S-РНК. содер-
жат сходные последовательности длиной около 30 нуклеоти-
дов с 3'- и б'-конца молекулы. Вирионы включают неглико-
зилированный белок (63 000—72 000), образующий рибону-
клеопротеид, и два гликозилированных белка GP1 (54 000—
72 000) и GP2 (34 000—44 000). Их синтез кодируется S-
фрагментом РНК. В составе вирионов имеются также транс-
криптаза и поли (У)—поли (А)-полимеразы. Особенностью
транскрипции генов аренавирусов является биполярность S-
фрагмента РНК: половина его, примыкающая к б'-концу,
имеет негативную, а вторая половина — позитивную поляр-
ность, причем они разделены шпилькой. Поэтому с вирион-
ной РНК транскрибируется, мРНК для белка N, а второй,
неструктурный белок транскрибируется с правой половины
ее комплементарной копии. Репликация происходит, как и у
вирусов с негативным геномом, в два этапа: сначала синте-
зируется полная комплементарная нить, а затем дочерние
РНК.
После адсорбции на рецепторах клеточной мембраны ви-
рионы проникают в клетки посредством виропексиса, одно-
временно происходят слияние клеточных и вирусных мем-
175
бран, а также освобождение нуклеопротеида, который начи-
нает функционировать в цитоплазме. Транскрибированные
гены функционируют как мРНК, кодируя синтез вирусных
белков. Затем осуществляются синтез вирионных дочерних
РНК, сборка капсидов и формирование вирионов, покидаю-
щих клетку путем почкования.
Число представителей с ;мейства, составляющих единст-
венный род Arenavirus, нез мико (13). Все они в естествен-
ных условиях поражают гр дзунов, вызывая у них перси-
стентную инфекцию. Наряду с горизонтальной передачей су-
ществует вертикальная. Хотя в эксперименте показано раз-
множение аренавирусов в клещах, аренавирусы распростра-
няются без переносчиков (табл. 14). По крайней мере 4
представителя этого семейства вызывают тяжелейшие забо-.
левания, протекающие обычно с геморрагическим синдро-
мом: лимфоцитарный хориоменингит (ЛХМ), лихорадки
Ласса, Мачупо и Хунин. Все аренавирусы являются возбу-
дителями персистирующих, частично бессимптомно протека-
ющих инфекций грызунов. Лишь вирус Такарибе был, по-
мимо грызунов, выделен от летучих .мышей и комаров. Воз-
можно, эти лихорадки случайны [Murphy F., 1977].
Эндемичные очаги в настоящее время расположены в эква-
ториальном, субэкваториальном, тропическом и субтропиче-
ском климатических поясах. Исключение составляет лимфо-
цитарный хориоменингит (см. ниже). Аренавирусы широко
распространены в природе как среди диких, так и полуси-
нантропных грызунов (луговые формы). Именно последние
являются причиной вспышек заболеваний среди людей. Это
происходит в результате сезонных миграций грызунов в жилье
человека (лихорадка Ласса, боливийская геморрагическая
лихорадка) или во время сельскохозяйственных работ (сбор
маиса в очагах аргентинской геморрагической лихорадки).
Заболеваемость носит сезонный характер. После ухода гры-
зунов или их истребления заболевания прекращаются. Среди
грызунов вирус распространяется как горизонтальным, таки
вертикальным путем [Rawls W., Leung W., 1978]. Люди за-
ражаются через пищу, воду, воздух, поврежденные участки
кожи, загрязненные выделениями грызунов (главным обра-
зом мочой).
Формирование аренавирусов, вероятно, «закладывалось»
в палеоцене, когда существовала связь между Южной Аме-
рикой и Африкой. В экспериментах показана высокая часто-
та рекомбинаций с ^-мутантами вируса Пичинде. Нельзя
исключить роль рекомбинации в эволюции, хотя возможность
репликации двух разных аренавирусов в организме одного
грызуна мала. Следует учесть достаточную узкую приурочен-
ность различных аренавирусов к отдельным видам грызунов.
176
Таблица 14, Распространение аренавирусов и их связь с грызунами
12—1536
177
В Южной Америке аренавирусы экологически связаны с од-
ной трибой семейства хомякообразных (Cricetidae), попавших
в Южную Америку из Северной Америки в течение миоце-
на — плиоцена. Этот процесс сопровождался активным об-
разованием видов. Возможно, с этим периодом связано фор-
мирование и южноамериканских видов аренавирусов [Са-
losher С., 1980]. Появление аренавируса Тамайами в Север-
ной Америке (Флорида), по-видимому, носит вторичный ха-
рактер. Вирус паразитирует в Sigmodon hispidus, имеющих
южноамериканское происхождение в плейстоцене с вторич-
ным проникновением через Центральную Америку в южные
части Северной Америки [Arata A., Gratz М., 1975].
Основным природным резервуаром африканского арена-
вируса Ласса является многососковая крыса Praomys (mas-
tomys) natalensis, таксономически занимающая промежуточ-
ное положение между домовой мышью и корабельной (чер-
ной) александрийской крысой. Грызуны обитают в зоне са-
ванн к югу от Сахары. На африканском континенте это наи-
более распространенный и многочисленный вид, населяющий
кустарники и обработанные поля, легко перемещающийся от
жилья человека к местам обитания диких грызунов. Вид
ведет свое происхождение со времен плейстоцена и возник
в ходе последовательных периодов изоляции в зонах перехо-
да саванн в леса [Bellier, 1975]. В Старом Свете аренави-
русы связаны с одним из 6- подсемейств мышинообразных
Muridae. Обе указанные группы грызунов Старого и Нового
Света являются наиболее многочисленными и жизнеспособ-
ными, в пределах своих ареалов по численности они преоб-
ладают над другими грызунами [Arata A., Gratz М., 1975].
Вероятно, существуют длительные экологические связи меж-
ду южноамериканскими аренавирусами и группой близко-
родственных грызунов из родов Oryzomus, Calamus, Akodon,
Neacomys, Thomasomys, Sigmodon.
Видообразование вируса ЛХМ связано, вероятно, со ста-
новлением человеческого общества и повсеместным распрост-
ранением домовых мышей. Этот вид мышей до начала 70-х
годов считался единствённым резервуаром вируса. Однако в
последние десятилетия описан ряд вспышек заболевания лю-
дей, заразившихся от содержавшихся в домашних условиях
сирийских хомяков, переболевших ЛХМ чаще в виде пер-
систирующей инфекции, иногда клинически выраженной.
Природные очаги ЛХМ практически не изучены. Известны
случаи выделения вируса от полевок Apodemus sylvaticus и
A. flavicollis [Lehmann-Grube F. е. а., 1971]. Род Apodemus
таксономически близок к роду Mus и относится к палеаркти-
ческим формам. Первоначальные ареалы этих родов час-
тично совпадают. Прародиной домовых мышей является
178
Центральная Азия, где, вероятно, ,и следует искать сохранив-
шиеся в настоящее время природные очаги ЛХМ. Из центра
формирования вид распространился в двух направлениях — в
северно-западном (М. musculus musculus) и юго-западном.
(М. musculus domesticus). Эти популяции в настоящее время
не смешиваются, но обе являются носителями ЛХМ.. Первич-
ное их инфицирование, вероятно, произошло в центре ви-
дообразования — на юге Среднеазиатского региона.
ГЛАВА 19. РЕОВИРУСЫ И СХОДНЫЕ
ГРУППЫ ВИРУСОВ
Помимо обширной группы реовирусов (семейство 7?ео-
viridae), двунитевую РНК имеют многие другие группы ви-
русов: вирусы дрожжей и плесневых грибов с линейной не-
прерывной РНК (10 вирусов); вирусы грибов с двумя сег-
ментами РНК — бипартитные (около 20 вирусов), трехсег-
ментные— трипартитные (4 вируса), монопартитные бисег-
ментные вирусы грибов (4 вируса), монопартитные бисег-
ментные вирусы животных (4 вируса). К ним надо добавить,
дрожжевые киллеры, представляющие собой двунитевую
РНК без белковых оболочек [Matthews R., 1982]. О назван-
ных 5 группах вирусов мы упомянем лишь кратко, так как
сведения о них недостаточны для того, чтобы строить какие-
либо представления об их эволюции.
Вирусы первой группы имеют геном с молекулярной мас-
сой ЗхЮ6—5,7хЮ6. Вирионы представляют собой полиэдры
диаметром 35—40 нм, построенные из белковых молекул с
молекулярной массой 73 000—160 000. Выделяют две подгруп-
пы (рода): Helminthosperium maydis и Saccharomyces cer-
viridae.
Вирусы второй группы обнаружены в плесневых и других
грибах. Их геном состоит из двух моноцистронных фраг-
ментов двунитевой РНК с молекулярной массой 0,9хЮ6 —
1,6Х106, которые заключены в разные частицы (бипартитный
вирус). Кроме того, встречаются дефектные частицы с не-
полными фрагментами генома. РНК упакована в белки с
молекулярной массой 42 000—72 000, частицы имеют форму
икосаэдра диаметром 30—35 нм. Вторым белком является
полимераза с молекулярной массой 56 000. У более изученно-
го вируса этой группы (вирус Penicillium solaniticum груп-
пы P’sV-S) имеется несколько видов частиц с разной плот-
ностью— от 1,3 до 1,39 г/мл, зависящей от разного содер-
жания в них РНК, включая пустые капсиды. По совокуп-
ности свойств среди бипартитных вирусов грибов выделяют
около 10 групп в ранге видов. Все они, как и следовало
12*
179
ожидать, кроме капсидного белка, имеют вирионную поли-
меразу. Эти две группы вирусов недавно выделены в само-
стоятельные семейства — Totiviridae и Partitiviridae [Brown
F., 1986].
Вирусы следующей группы имеют геном в виде двуните-
вой РНК, являются трппартитными вирусами и обнаружены
также у плесневых грибов. Сегменты моноцистронные, их
молекулярная масса около 2хЮ6, они упакованы в разные
частицы икосаэдрической формы диаметром 35—40 нм, об-
разованные белком с молекулярной массой 110 000—120 000.
В частицах содержится также вирусная полимераза.
Отдельную группу образуют двухсегментные монопар-
титные вирусы животных, содержащие двунитевую РНК.
Вирусы поражают широкий круг «хозяев» (рыб, моллюс-
ков, кур, уток, индюшек, дрозофилу). Один из наиболее
изученных вирусов этой группы — вирус инфекционного
панкреатического некроза лососей — морфологически вы-
глядит в виде икосаэдра диаметром 60 нм, имеет плот-
ность 1,32 г/мл. Его геном состоит из двух фрагментов с мо-
лекулярной массой 2,5хЮ6 и .2,ЗХ106. РНК неинфекционна,
а в вирионах содержится вирусспецифическая полимераза.
В составе капсида имеются 4 белка с молекулярной массой
105000, 54 000, 31000 и 29 000 в разных соотношениях (соот-
ветственно 22, 544, 550 и 122 молекулы на вирион). Кроме
того, в ходе репликации синтезируются невирионные белки,
созревание структурных белков происходит путем протеоли-
тического расщепления предшественников. Несмотря на ши-
рокий круг «хозяев»/, эти вирусы образуют компактную груп-
пу, имеют исходную характеристику нуклеоновых кислот и
белков [Dobos Р. et al., 1979]. Некоторые из них серологи-
чески родственны. Предлагается выделить их в самостоятель-
ную группу Birnavirus, у вирусов которой капсид состоит из
132 морфологических единиц с кубической симметрией и
Т-13 [Schwanz-Pfitzner I. et al., 1984]. Недавно их выдели-
ли в самостоятельное семейство Bimaviridae с единствен-
ным одноименным родом [Brown F., 1986].
К бирнавирусам относят вирус X дрозофилы. Его двуни-
тевая РНК состоит из двух сегментов — А и В (2,3X10® и
2,2ХЮ6). Вирионы содержат 5 белков: большие (110000),
средние (49 000 и 45 000) и малые (34 000 и 27 000). В зара-
женных клетках синтезируются 5 неструктурных белков
(110 000, 67 000, 34 000 и 27 000), а также белок молекуляр-
ной массой 49 000, являющийся продуктом расщепления бел-
ка с массой 67 000. Стратегия генома этого вируса, таким
образом, отлична от стратегии генома других вирусов с дву-
нитевой РНК [Nagy Е., Dobos Р., 1984].
180
Таким образом, упомянутые выше 4 группы вирусов, не-
смотря на их явную разобщенность, имеют много общего.
В частности, стратегия их генома, по-видимому, весьма
сходна, так как их РНК неинфекционна и функционирует
лишь при наличии вирусной полимеразы, присутствующей
либо в вирионах, либо в частицах дву- и трипартитных ви-
русов. Как будет показано ниже, это сближает их с рео-
вирусами. Быть может, к ним надо добавить еще одного
представителя—Фаг Ф6, поражающий псевдомонад. Его
геном составляют три фрагмента двунитевой РНК с общей
молекулярной массой 10,4Х106. Молекулярная масса фраг-
ментов 2,ЗХ 10s; 3,1 Х106 и 5,0Х106. Вирусная РНК кодиру-
ет синтез 11 белков, включая транскриптазу (молекулярная
масса их от 6000 до 82 000). Вирус имеет капсид кубической
симметрии (диаметр 60 нм) и липидную внешнюю оболочку
(диаметр вирионов 75 нм) [Day L., Minilich L., 1980]. Ви-
рус выделен в отдельное семейство Cystoviridae.
Дрожжевые киллеры также состоят из двунитевой РНК-
Они, по-видимому, не имеют собственных белков. В этом от-
ношении они больше напоминают плазмиды, хотя геномом
их является не ДНК, а РНК. В их геноме находится ген
для синтеза токсина, являющегося кислым белком с молеку-
лярной массой 10 000—20 000, который убивает дрожжи без
киллеров. По механизму действия — образование каналов в
мембранах, через которые выходят ионы, — киллерный ток-
син напоминает бактерицины, хотя химически это разные
вещества, различна и их молекулярная масса, и структура,
не говоря уж о том, что колицины являются ДНК-содержа-
щими плазмидами [Kagan В., 1983].
Семейство Reoviridae включает роды Reovirus (собствен-
но реовирусы), Orbivirus (вирусы передаются кровососущи-
ми членистоногими), Rotavirus (возбудители кишечных забо-
леваний), Phytoreovirus (возбудители тканевых опухолей
растений), Fijivirus (растительные реовирусы второй под-
группы), Cynovirus (возбудители цитоплазматических поли-
эдрозов). Все они являются вирусами с. двунитевой мульти-
сегментной РНК-
Вирионы имеют сферическую форму, диаметр 75 нм, со-
стоят из двухслойного капсида, внутри которого находится
вирионная РНК- Внешний капсид является икосаэдром с
12 вершинами, число капсомеров точно не определено (от
92 до 180). Они объединены в гексоны и пентоны и пред-
ставлены в виде цилиндров диаметром 18—20 нм с кана-
лом диаметром 4—6 нм. Внутренний капсид, или сердцеви-
на, имеет диаметр 52 нм, является также икосаэдром с 12
вершинами. Геном состоит из 10 фрагментов двунитевой
РНК с общей молекулярной массой около 16Х106. Соответ -
181
Рис. 29. Строение капсида реовируса (схема).
1 — наружный капсид; 2 — внутренний капсид.
ственно по размеру выделяют 3 класса мо-
лекул РНК: большие (L/—L3) с молеку-
лярной массой 2,7X10® и 4500 пар нуклео-
тидов, средние (Ml—М3) с молекулярной
массой 1,3X106 и 2300 пар нуклеотидов,
малые (S1—S4) с молекулярной массой
0,6Х106 — 0,8ХЮ6 и 1200 пар нуклеоти-
дов. Каждый сегмент кодирует синтез од-
ного структурного или неструктурного бел-
ка. Синтез белков сердцевины кодируется
сегментами L1 и L3. Белки обозначаются
соответственно XI и ХЗ, а также сегмента-
ми Ml и М2 (pl и р.2) и S2 (а2). Синтез
белков внешнего капсида кодируется сег-
ментами М2 (pic), S1 и S3 (al, оЗ). В ви-
рионе внешний капсид образуют не только'
ее белки, но также выступающие внутрен-
ние белки (рис. 29). Белок oi является ге-
магглютинином. В ходе репликации обра-
зуются два неструктурных белка, кодируемые генами М3
(pNS) и S3 (oNS), с молекулярной массой 75 000 и 36 000.
Молекулярная масса белков X составляет соответственно
155 000, 140 000 и 135 000, белков и — 80 000, 72 000 и
70 000, белков о — 42 000, 38 000 и 34 000.
Напомним вкратце характеристику основных групп (ро-
дов) этого обширного семейства.
Реовирусы (более 10 вирусов) поражают человека,,
обезьян, крупный и мелкий рогатый скот, летучих мышей,,
птиц, т. е. только теплокровных животных. Геном их состо-
ит из 10 фрагментов двунитевой РНК, упакованных в дву-
слойный капсид икосаэдральной формы диаметром 60—76 нм
с 12 полыми выступами на поверхности. Общая молекуляр-
ная масса генома 14X10®— 15X10®, масса его отдельных
фрагментов варьирует в пределах 0,2X10® — 2,7X10®. РНК
имеет большие (Б), средние (М) и малые, а также короткие-
цепи, состоящие из 2—20 нуклеотидо’в. Плюс-нить вирион-
ной РНК на 5'-конце содержит кэп-структуру m7GpppGmpCp
[Урываев Л. В., 1982]. Соответственно обозначают и коди-
руемые ими белки X, ц и а. В составе вирионов имеется 10
полипептидов, включая транскриптазу, нуклеотидфосфогид-
ралазу >и кэппинг-фермент. Серологические типы вируса пе-
рекрестно реагируют. Для реовирусов, включая орбивирусы,
характерна консервативность З'-концевых последовательно-
182
стей как разных генов, так и генов различных вирусов, от-
носящихся к одному 'и тому же роду [Mertens Р., Saugar D.,
1985]. Другие роды в общем имеют сходные характеристи-
ки и некоторые отличия.
Большая группа (род) орбивирусов, насчитывающая бо-
лее 100 представителей, подразделяется на 13 серологичес-
ких групп, из которых наиболее многочисленны группы ви-
русов синего языка овец, Кемерово, Чангвинола, африканс-
кой болезни лошадей [Spence R. et al., 1985]. Тотальный
геном орбивирусов, состоящий из 10 фрагментов, у вируса
синего языка имеет молекулярную массу 14,9Х106. Геном
вируса лихорадки Колорадо содержит 12 сегментов с общей
молекулярной массой 18Х106. Сегменты генома имеют сход-
ные последовательности на З'-концах, являясь, по-видимо-
му, сайтами распознавания для вирусной транскриптазы.
Благодаря фрагментарности генома в естественных услови-
ях и эксперименте образуют реассортанты, что показано на
вирусах синего языка овец. Четыре мажорных и 3 минорных
белка орбивирусов по размерам распределяются примерно
так же, как у реовирусов. Всего же в ходе репликации об-
разуется 12 белков с молекулярной массой от 20000 до
141 000.
Группа (род) ротавирусов поражает человека, обезьян,
крупный и мелкий рогатый скот, свиней, лошадей, диких
млекопитающих (антилоп, оленей, грызунов, и пр.), собак,
,птиц. Общее число ротавирусов трудно определить, так как
их разные серовары сходны у человека и животных. Рота-
вирусы — возбудители кишечных инфекций, возможно бес-
симптомное носительство. Геном ротавирусов состоит из
11 фрагментов с молекулярной массой от 0,2ХЮ6 до 2,2Х
Х106, общая молекулярная масса ЮхЮ6—-12Х106. В со-
ставе вирионов находятся 8—10 полипептидов. Вирионы
имеют форму икосаэдров диаметром 65—75 нм. При сме-
шанной инфекции двумя близкими ротавирусами возникают
реассортанты, причем не только в культурах тканей, но и
при заражении животных. Они являются источниками для
селекции, проявляющейся по-разному в различных услови-
ях [Gombold J., Ramig R., 1986]. У ротавирусов пересорти-
ровка генов происходит особенно легко. В частности, удается
получить реассортанты между хорошо культивируемыми ро-
тавирусами животных (например, коров) и «некультивируе-
мыми» ротавирусами человека. Этот подход может быть
использован для получения живых, аттенуированных для
человека вакцин [Midthun К. et al., 1985]. Вполне естествен-
но предположить, что эти процессы происходят в природе,
и, может быть, в этом заключается причина обширных пе-
рекрестных антигенных связей между ротавирусами челове-
183
ка и животных. Так, показано [Allen A., Dosselberger U.,
1985], что ротавирусы, выделенные от детей с иммунодефи-
цитом, хронически .инфицированных, являются реассортанта-
ми между ротавирусами человека и коровы.
Серологические взаимоотношения между ротавирусами
довольно сложны. Например, ротавирусы, выделенные от
кошек, серологически близки к ротавирусам обезьян
(SA11) и человека (тип 3), но не других сероваров [Birch
С. et al., 1985]. Прикрепление к клетке и выработка вирус -
нейтрализующих антител связаны с гликопротеидом внеш-
ней оболочки с молекулярной массой 38 000 — 41900 [Saha-
ra М. et al., 1985].
Помимо этих групп (родов) вирусов, имеются некласси-
фицированные ротавирусы животных, например, синцити-
альный вирус кроликов.
Среди обширной группы реовирусов растений выделяют
роды Phyloreovirus (первая подгруппа растительных реови-
русов), Fijiuirus (вторая подгруппа), в каждую из которых
входит несколько вирусов. Первый род включает более 30-
вирусов раневых опухолей растений, а также вирусы карли-
ковости риса. Геном их состоит из 12 фрагментов с молеку-
лярной массой от 0,ЗхЮ6 до 3X10®; общая молекулярная
масса 16X10®. В вирионах содержится 7 полипептидов. Ви-
рионы представляют собой икосаэдры диаметром около 70 нм,.
имеют двуслойную оболочку с сердцевиной диаметром 59 нм.
Вирусы передаются тлями, размножаются как в растениях,,
так и тлях. Род фидживирусов включает многие сотни се-
роваров, сгруппированных в группу вирусов карликовости
маиса (около 400 разновидностей), дающих перекрестные
серологические реакции, группу вирусов болезни Фиджи
(119 разновидностей) и группу вирусов стерильной карлико-
вости маиса (около 220 разновидностей). Пеном состоит из
10 фрагментов с молекулярной массой от 10® до 2,9X10®;
общая молекулярная масса 18X10®— 20X10®. Впрочем,,
некоторые авторы приводят меньшие цифры. Например,
общая молекулярная масса генома вируса rice ragged stunt
составляет 11,63X10® [Boccardo G., Milne R., 1980]. В ви-
рионах содержится 7 белков, вирионы являются икосаэдра-
ми диаметром 65—71 нм с 12 выступами 5-кратной симмет-
рии. Оболочка двуслойная, диаметр сердцевины 50—55 нм.
Передаются тлями.
К реовирусам относятся также многочисленные возбу-
дители цитоплазматических полиэдрозов (две группы). Пер-
вая группа включает 12 вирусов, типичным из которых явля-
ется вирус цитоплазматического полиэдроза тутового шелко-
пряда. Его геном состоит из 10 фрагментов с молекулярной
массой от 0,3X10® до 2,7X10®; общая молекулярная масса
184
около 15Х106 [Payne С., Rivers С., 1976]. В вирионах со-
держится до 5 пептидов, а также транскриптаза, нуклеотид-
фосфогидролаза, кэппинг-фермент. Вирионы имеют диаметр
50—65 нм и 12 выступов. Вирусы поражают чешуе- и дву-
крылых, .других насекомых, а также ракообразных.
Циловирусы имеют геном, состоящий из 10 сегментов с
общей молекулярной массой 13Х106—16Х106. Вирионы име-
ют диаметр 50—65 нм, 12 трубчатых выступов размещены
на вершинах икосаэдра, внешний капсид не имеет этой
структуры. Вирионы реовирусов всех родов имеют в своем
составе РНК-зависимую РНК-полимер азу (транскриптазу),
ферменты формирования кэп-структур (включая их метили-
рование).
Другая группа содержит около 150 недостаточно класси-
фицированных вирусов, поражающих тлей, цикаделлид. Не-
которые из этих вирусов могут также размножаться в расте-
ниях. Геном их состоит из 8 фрагментов с молекулярной
массой от 0,5x 106 до 2,5Х1О6; общая молекулярная масса
около 12Х106.
После адсорбции на клеточных рецепторах вирионы про-
никают в клетки посредством виропексиса (эндоцитоза),
причем в этом процессе решающая роль принадлежит бел-
ку о1 (гемагглютинину). При этом происходит частичная
депротеинизация проникших вирнонов клеточными протеа-
зами, в результате чего внешний капсид удаляется и обна-
жается сердцевина. Вслед за этим осуществляется синтез
мРНК с помощью вирионной транскриптазы (продукт АЗ
гена L1 и продукт ц1с гена М2).. Причем в первую очередь
синтезируются и подвергаются процессингу (образование
кэп-структур) мРНК, кодирующие синтез белков АЛ—3,62 и
iiNS. Вновь синтезированные РНК выходят из сердцевины
через отверстия в выступах. Вслед за этим происходят
трансляция и репликация генома, а затем транскрипция и
трансляция поздних генов. Разные гены транскрибируются с
разной скоростью: так, сегмент М2 (кодирующий синтез бел-
ка у.1) транскрибируется в 6 раз быстрее и транслируется
в 30 раз интенсивнее, нежели сегмент L1 и его продукт АЗ.
Сборка вирионов осуществляется в цитоплазме, вирионы по-
кидают зараженные клетки после их лизиса.
Переходя к обсуждению возможных путей эволюции ви-
русов с геномом в виде двунитевой РНК, можно высказать
следующие соображения. Прообразом этих вирусов можно
считать дрожжевые киллеры, которые по своим свойствам
сходны с плазмидами. Они представляют собой «голые» мо-
лекулы РНК, двунитевидность которых служит хорошей за-
щитой от клеточных нуклеаз («голая» однонитевая РНК
вряд ли. может сохраниться в цитоплазме). Размножение их
185
происходит с участием клеточных РНК-синтезирующих' сис-
тем, которые существуют у низших эукариотов (грибов),
•поскольку собственных систем синтеза РНК эти структуры
не имеют. Другие вирусы грибов с двунитевой РНК (моно-,
би- и трипартитные), могут служить примером дальнейшей
эволюции. Они имеют уже два «приобретения», делающие
их классическими вирусами: собственный белок капсида и
собственную РНК-репликазу — транскриптазу. Это весьма
существенное «приобретение», позволившее вирусам с дву-
нитевой РНК занять новые экологические ниши — не только
древних по происхождению эукариотов (грибы), но ,и выс-
ших животных (бирнавирусы). Фрагментарность генома и
мультипартитность имеют свои преимущества и свои недос-
татки и поэтому это могло явиться альтернативой в эволю-
ции вирусов данной категории. В частности, по мере увели-
чения размеров генома он подразделялся на фрагменты,
каждый из которых являлся отдельным геном, конечно, го-
раздо более устойчивым к действию внешних факторов, чем
громадный геном с молекулярной массой 15Х106 — 20x10s.
Не следует забывать, что такой геном не мог бы эффектив-
но реплицироваться, поскольку величина 7Х106—8Х106
(правда, этот расчет сделан для однонитевой РНК) явля-
ется предельным размером РНК.
Несмотря на сходство сравниваемых вирусов, между ни-
ми существуют и определенные отличия в стратегии генома.
Дрожжевой вирус, имеющий ассоциированную с капсидом
полимеразу, реплицируется консервативно, таким же путем
осуществляется и транскрипция. У фага Ф6 и у других ви-
русов грибов транскрипция происходит полуконсервативно.
У реовирусов и транскрипция, и репликация осуществляют-
ся консервативно [Nemeroff М., Bruenn J., 1986].
Итак, собственный капсидный белок и вирионная поли-
мераза явились весьма ранним «приобретением», которое,
быть может, возникло около миллиарда лет назад. Не слу-
чайно поэтому среди вирусов с двунитевой РНК имеются
примитивные представители (один капсидный белок — одна
полимераза, иными словами, минимальное число генов), па-
разитирующие на наиболее древних эукариотах — грибах.
Мы не знаем, вероятно, промежуточных групп, так как рео-
вирусы — значительно более поздние образования, парази-
тирующие на членистоногих, теплокровных животных и рас-
тениях. Все это; могло возникнуть не ранее 300 млн лет
назад, а скорее всего значительно позже, так как, несмотря
на широкий круг «хозяев», они на редкость сходны и не
слишком разнообразны.
Реовирусы служат хорошей- иллюстрацией извилистых и
на сегодня мало понятных путей эволюции вирусов. Харак-
186
терной особенностью является наличие в качестве генома
фрагментарной двунитевой РНК, двуслойного капсида и
вирионной РНК-зависимой РНК-полимеразы. Молекулярная
масса генома, состоящего из 10—12 фрагментов, колеблется
в пределах 10Х 10е— 18X106, каждый ген кодирует синтез
одного соответствующего вирусспецифического белка. Ви-
русы репродуцируются в цитоплазме, причем транскрипция
и репликация их генома обеспечиваются собственным фраг-
ментом.
Экологически эти вирусы образуют 5 групп. Собственно
реовирусы паразитируют в клетках дыхательных путей и
пищеварительного тракта человека, обезьян, крупного и
мелкого рогатого скота, собак и птиц (около 20 вирусов).
Другой род — ротавирусы — включает возбудителей диареи
детей, болезни телят Небраски, диареи мышей и других
животных [Дроздов С. Г. и др., 1982]. Третий род — орби-
вирусы — являются типичными арбовирусами, передаваемы-
ми комарами, мокрецами и клещами (около 15 вирусов).
Среди них встречаются вирусы, имеющие большое значение
для ветеринарии (вирусы синего языка овец, африканской
болезни лошадей, клещевой лихорадки Колорадо, геморра-
гической болезни оленей). Четвертую группу составляют
возбудители цитоплазматических полиэдрозов шелкопряда
и других насекомых (около 150 вирусов). И, наконец, в пя-
тую группу входят вирусы карликовости риса и маиса,
болезни Фиджи и раневых опухолей растений (около 10 ви-
русов), передающиеся насекомыми (тлями).
Поразительное сходство геномов у всех 5 родов вирусов
(по молекулярной массе и числу фрагментов), наличие в
вирионах уникального фермента РНК-зависимой РНК-поли-
меразы и в то же время отсутствие антигенных связей меж-
ду вирусами разных групп позволяют заключить, что эволю-
ция их как изолированных групп происходила в течение
длительного времени. Вероятно, наиболее древней является
группа вирусов цитоплазматических полиэдрозов. Это почти
симбиотические вирусы, вызывающие не острые патологичес-
кие процессы, а скорее хроническую персистенцию у чешуе-
и двукрылых. Вирионы инкапсидированы в капсулообразую-
щие белки. Обилие вирусов и поражаемых ими видов насе-
комых, а также описанный выше характер инфекционного
процесса свидетельствуют о своеобразном экологическом -
равновесии, установившемся между паразитом и «хозяином».
Можно предположить, что эти вирусы или их предшествен-
ники явились источниками двух ветвей эволюции — реови-
русов растений и орбивирусов. В обоих случаях насекомые
(членистоногие) сохранились в качестве переносчиков, при-
чем не механических, так как растительные вирусы размно-
187
жаются в -организме тлей, а орбивирусы— в организме на-
секомых и клещей. Две остальные группы — собственно
реовирусы и ротавирусы — имеют, вероятно, более позднее
происхождение, и потеря переносчика является вторичной.
Конечно, такое заключение сугубо гипотетическое, и пред-
стоит объяснить, когда и почему представители разных эво-
люционных ветвей потеряли антигены. Для этого, в част-
ности, следует изучать серологические взаимоотношения
между многочисленными вирусами цитоплазматических по-
лиэдрозов насекомых, растительных рео- и орбивирусов.
Орбивирусные инфекции являются природно-очаговыми,
как, например, эпизоотическая геморрагическая болезнь
оленей, передаваемая мокрецами; вполне возможно, что
олени являются вторичными «резервуарами» — индикаторами
природных очагов этого орбивируса. К природно-очаговым
инфекциям относится и клещевая лихорадка Колорадо. Не-
которые орбивирусы пока ничем себя не проявили, будучи
выделенными из переносчиков (вирусы Кемерово, Охотский).
В то же время имеются вполне сформировавшиеся зоонозы
домашних животных, к которым относятся болезнь синего
языка овец, африканская чума лошадей, болезнь Ибараки
крупного рогатого скота. Болезнь синего языка, передавае-
мая мокрецами (Culicoides), вначале была распространена
в Южной Африке, но затем распространилась на север Аф-
рики, Ближний Восток, юг Европы и в странах Америки.
Известны 16 сероваров вирусов. Распространение болезни
далеко за пределами первоначального ареала свидетельст-
вует об «отрыве» ее от природного очага, что связано с
повсеместным распространением переносчиков — мокрецов и
участием в циркуляции вируса комаров (Aedes), кровососок
(Malophagus), а также птиц, заносящих вирус в новые мест-
ности [Сюрин В. Н., Фомина Н. В., 1979]. Сформировавшим-
ся зоонозом домашних животных является также африканс-
кая чума лошадей, передающаяся мокрецами и комарами.
Известны 9 сероваров вируса. Болезнь из Южной Африки
распространилась в страны Ближнего и Среднего Востока и
на юг Европы. Это также относится к болезни Ибараки
крупного рогатого скота, распространенной в Японии, Индо-
незии и на о. Тайвань. Ни один из этих вирусов не стал
патогенным для человека.
Собственно реовирусы и ротавирусы являются, по-види-
мому, результатом далеко зашедшей эволюции. Реовирусы
серовара 3 наряду с человеком поражают широкий круг
диких и домашних животных. Все эти вирусы вызывают за-
болевания в первую очередь кишечника, а также дыхатель-
ных путей (отсюда и название вирусов Respiratory Enteric
Orphans), обычно доброкачественные, с тенденцией к бес-
188
симптомному носительству. Отсутствие клинически выражен-
ной картины заболевания, полиморфный характер патогене-
за и антропозоонозный характер реовирусных заболеваний че-
ловека— все это создает впечатление, что реовирусы продол-
жают интенсивно эволюционировать. С этой точки зрения
реовирусные болезни птиц носят более определенный харак-
тер. У кур реовирусы вызывают развитие тендосиновита и
бурсита, у индюшат — синдром синего гребня, у уток —сеп-
тический процесс. Все эти заболевания вызываются разными
реовирусами, непатогенными для человека. Заражение про-
исходит через корм и воду [Сюрин В. Н., Фомина Н. В.,
1979].
ГЛАВА 20. РЕТРОВИРУСЫ
Большая группа ретровирусов — семейство Retroviridae—
представляет собой довольно компактную группу вирусов,,
построенную по одному плану [Matthews R., 1982]. Геном их
состоит из инвертированного димера — линейных одноните-
вых РНК с позитивной полярностью, связанных б'-концами
с помощью водородных связей между парами нуклеотидов.
На б'-концах имеются кэп-структуры tn7 G^pppG^'NmpNp,
а на З'-концах — поли (А)-последовательности. Молекуляр-
ная масса каждой нити РНК около ЗхЮ6, она составляет
около 2% массы вирионов. На обоих концах имеются тер-
минальные повторы. На расстоянии около 100 нуклеотидов
от б'-конца с помощью водородных связей между парами
оснований прикреплена клеточная тРНК, разная у различ-
ных ретровирусов, которая служит праймером для обрат-
ной транскрипции.
У всех вирусов этого семейства геном устроен одинако-
во ,и содержит 3 гена и соответственно 3 открытые рамки
считывания. Вблизи б'-конца расположен ген, кодирующий
синтез внутренних белков (gag), затем — ген, кодирующий
синтез обратной транскриптазы (pot), и около З'-конца—
ген, кодирующий синтез поверхностных белков (env). Ген'
pol ретровирусов птиц содержит также ген для синтеза эн-
донуклеазы (32 000), которая играет определенную роль в.
процессе интеграции, удаляя нуклеотиды с концов LTR
[Grandgenett D. et al., 1986]. У разных групп ретровирусов
могут быть и другие гены: у онкогенных вирусов обычно
вблизи З'-конца — онкогены, у лентивирусов (СПИД) между
генами pol и env— ген фактора трансактивации. В целом
же геном ретровирусов напоминает транспозоны прокарио-
тов. РНК ретровирусов неинфекционна.
18Ф
Вирионы имеют сферическую форму, диаметр 80—100 нм.
Капсид икосаэдрический, содержит спиральный рибонуклео-
протеид, заключенный во внутреннюю белковую мембрану,
окружен наружной липидной оболочкой, в которую встроены
наружные гликопротеиды в виде выступов с диаметром
8 нм. Морфологически вирионы выглядят в виде плотного
нуклеоида, окруженного двумя оболочками.
Репродукция вирусов осуществляется следующим обра-
зом. Гликопротеиды внешней оболочки взаимодействуют с
рецепторами клеточной мембраны, и вирионы проникают в
клетку в результате слияния вирусной и клеточной мембран.
Затем происходит обратная транскрипция вирионной РНК
в двунитевую ДНК в результате синтезов РНК — ДНК,
ДНК — ДНК и разрушения исходной матрицы РНК, в ре-
зультате чего образуется линейная ДНК с большими терми-
нальными повторами (5'3' — 3'5') • ДНК приобретает цирку-
лярную форму и интегрирует в ДНК хромосом клетки напо-
добие транспозонов прокариотов. После этого происходит
транскрипция интегрированной ДНК с помощью клеточной
РНК-полимеразы II, в результате чего образуются как до-
черняя вирионная РНК, так и мРНК. Последние проходят
сплайсинг, после чего взаимодействуют с рибосомами, ко-
дируя синтез вирусспецифических белков. Первичные поли-
протеиды расщепляются, в результате этого образуются зре-
лые функционально активные белки (рис. 30). Нуклеоид
формируется путем самосборки, внешние оболочки форми-
руются на клеточной мембране, и выход вирионов происхо-
дит путем почкования.
Семейство Retroviridae подразделяется на три подсемей-
ства — Oncovirinae (РНК-содержащие опухолеродные виру-
сы), Spumavirinae (пенящие вирусы) и Lentivirinae (мед-
ленные вирусы группы maedijvisna). В свою очередь Onco-
virinae подразделяются на 3 рода — вирусы типа С, В и D.
В группах онковирусов типа С выделяют вирусы млекопита-
ющих, птиц и рептилий. Однако это подразделение весьма
условно, поскольку между онковирусами С, В и D существу-
ют серологические связи, а между некоторыми вирусами ти-
па С серологическое родство отсутствует. Неясно также, куда
следует отнести вирусы HTLVA, HTLV-1I (о HTLV-III/
LAV будет сказано ниже).
Одним словом, классификация ретровирусов еще далека
от завершения и уже требует пересмотра.
Неясно и происхождение всей в общем довольно ком-
пактной группы ретровирусов. Компактной потому, что, во-
первых, геном этой обширной группы вирусов устроен при-
мерно одинаково, одинакова и его стратегия у разных виру-
сов, во-вторых, вирусы поражают в общем только высших
190
1
Рис. 30. Репликация генома ретровирусов и синтез вирусных белков
(схема).
1 — структура вирусного РНК-генома (одноиитевая РНК); 7? — концевые повторы,
U3, U5 — уникальные последовательности; 2 — структура иеинтегрированной (свобод-
ной) линейной ДНК (двунитевая); 3 —структура неиитегрированной (свободной)
кольцевой ДНК (двунитевая); 4 — структура иитегрироваииой ДНК (провируса); 5 —
вирусная РНК (геномная и мРНК); 6 —первичные продукты трансляции; 7 —зрелые-
белки.
позвоночных — пресмыкающихся, птиц и млекопитающих..
Можно поэтому заключить, что эти вирусы возникли отно-
сительно недавно — не ранее, чем появились пресмыкающие-
ся. На самом же деле это не совсем так. У дрозофилы обна-
ружены сходные с ретровирусами частицы, содержащие
191
РНК длиной 5 кб, гомологичную подвижным генетическим
элементам (транспозонам) copia, находящимся в хромосо-
мах [Shiba Т., Saigo К-, 1983]. Цитированные исследовате-
ли предполагают, что эти вирусоподобные частицы (VLP)
представляют собой дефектный вирус дрозофилы, их геном
интегрирован в ДНК хромосомы «хозяина». Характерно,
что РНК этих частиц может индуцировать синтез полипеп-
тидов, которые преципитируются анти-УЛР-сывороткой,
в частности, главный белок с молекулярной массой 31 000.
В этих частицах обнаружена активность обратной транс-
криптазы. Фермент функционирует в присутствии двухва-
лентных катионов, стимулируется poly (гА) oligo (dT) и его
активность снижается в присутствии рибонуклеазы. Что же
касается генетического элемента copia, то он состоит из
внутреннего сегмента длиной 4,5 кб с длинными терминаль-
ными повторами, ограниченными динуклеотидами Ъ'-TG—
СА-3' и фланкированными короткими повторами «хозяйс-
кой» ДНК. Также обнаружено, что подвижный генетический
элемент дрозофилы 17,6 высокогомологичен РНК вирусов
птичьих лейкозов — саркомы [Kugimiya W. et al., 1984].
У дрозофилы есть также гены, гомологичные онкогенам
src и abl (см. ниже). Если также учесть, что структура ге-
номов ретровирусов сходна со структурой бактериальных
транспозонов, то происхождение ретровирусов не представ-
ляется столь однозначным. При изучении локуса TL большо-
го комплекса гистосовместимости (клеточного генома мы-
шей, клонированного в плазмидах и космидах) были выде-
лены две последовательности: TLev2, гибридизируемая с
-областью pol провируса AKR, и TLevl, гибридизируемая с
областями gag, pol и env лровируса AKR [Pampeno С.,
Meruelo D., 1986]. К этому уместно добавить, что в 'Нор-
мальных клетках плаценты, злокачественной опухоли пря-
мой кишки и молочной железы найдены последовательности,
соответствующие гену env млекопитающих, кодирующему
синтез белка gp70 [Robson A. et al., 1985], и даже последо-
вательности полного генома предполагаемого ретровируса
человека [Repaska R. et al., 1985].
При исследовании библиотеки ДНК человека оказалось,
что имеется 30—40 копий родства (52% гомологии) гену
.pol MMTV [Deen К., Sweet R., 1986].
Согласно Н. Temin (1982), длинные терминальные пов-
торы (LTR), находящиеся на обоих концах проретровируса:
клетка — U3 R U5 — кодирующая последовательность —
U3RU5 — клетка — выполняют несколько функций: обеспе-
чение синтеза вирионной РНК, синтеза вирусной мРНК, об-
ратной транскрипции вирионной РНК обратной транскрип-
тазой и интеграции вирусной ДНК в клеточную ДНК. LTR
492
образуется во время обратной транскрипции путем копиро-
вания регионов U5 ,и R от б'-конца вирусной РНК и перено-
са их к З'-концу вирусной РНК. Затем они действуют как
праймер для копирования региона на З'-конце вирусной
РНК, делая одну копию LTR. Затем эта копия служит мат-
рицей для синтеза другой копии LTR, которая переносится к
5'-концу вирусной РНК [Temin Н., 1981] (рис. 31); LTR
имеет гомологию с б'-некодирующим и З'-некодирующим
регионам эукариотических генов, что указывает на возмож-
ную их роль в транскрипции РНК. Они также имеют гомо-
логию с клеточными мобильными генетическими элемента-
ми, что свидетельствует об их возможной роли в интегра-
ции. Таким образом, LTR имеет последовательности,
которые делают ретровирусы автономно реплицирующимися
элементами, т. е. «вирусами».
Гипотеза Н. Temin критикуется. Оппоненты исходят из
того, что эндемичные ретровирусы являются нормальными
компонентами клеток, предназначенными для переноса ге-
нетической информации в организме, они способны соби-
раться в вирусный геном. А. Д. Альштейн и Н. В., Каверин
(1980) считают, что все ретровирусы имеют общее происхож-
дение и дивергировали в ходе эволюции.
Можно предположить, что вирусы, имеющие РНК-геном
и реплицирующиеся через обратную транскрипцию, возни-
кали на разных этапах развития органического мира и ис-
точником их возникновения явились мобильные генетические
элементы (транспозоны). Вряд ли можно вести происхож-
дение ретровирусов позвоночных от вирусоподобных образо-
ваний насекомых, обнаруженных у дрозофил; скорее речь
здесь может идти о полифилетическом их происхождении и
молекулярной конвергенции. Их транспозонобразующаяся
структура, свойство мобильности и интеграбельности яви-
лись исходным свойством, объединяющим транспозоны про-
кариотов, мобильные генетические элементы растений и
животных. Вероятно, решающим моментом их эволюции
явилось формирование гена обратной транскриптазы и воз-
можность появления РНК как автономной генетической
структуры.
Обратная транскрипция присуща и нормальным клеткам
эукариотов, особенно растениям, ее наличие у животных
было спорным. В этом плане заслуживают упоминания
другая группа вирусов — гепаднавирусы и их аналоги среди
вирусов растений, что будет специально рассмотрено в со-
ответствующей главе. Поэтому ретровирусам не надо было
«изобретать» обратную транскрипцию, достаточно было
усовершенствовать предшествовавшую в клетках систему.
Такое событие могло происходить неоднократно, как на бо-
13—1536
193
Рис. 32. Филогенетическое древо взаимоотношений лентивирусов с ретрови-
русами, основанных на первичной структуре гена pol. Длина ветвей соот-
ветствует единицам М, где М — частота совпадающих нуклеотидов.
лее ранних (насекомые), так и более поздних (позвоночные)
этапах эволюции органического мира. Но возможны и дру-
гие пути эволюции ретровирусов, например, передача их от
насекомых позвоночным. Специальные исследования, на-
правленные на поиски ретровирусов у насекомых и в других
группах беспозвоночных, а также на изучение гомологии их
геномов, позволят выяснить возможные пути их происхожде-
ния.
В некоторых работах были суммированы данные о виру-
сах и других генетических элементах, с которыми связана
активность обратной транскриптазы. Круг их оказался ши-
роким, включая ретровирусы, гепадна- и каулимовирусы,
внутрицистернальные частицы А, гены VL30, транспозонооб-
разные элементы Ту дрожжей, гены дрозофилы, генетические
элементы Bsl и Cinl кукурузы. Все эти структуры сходны с
интегрированными ретровирусами. На рис. 32 [Hull, Covey,
1986] схематически представлены некоторые из этих эле-
ментов. ,
Теперь остановимся на возможных путях эволюции раз-
ных групп ретровирусов и прежде всего наиболее изученной
группы онковирусов.
Рис. 31. Этапы репликации генома ретровирусов от РНК до свободной дву-
нитевой линейной ДНК.
tb— участок связывания тпРНК, ррг плюс-нитевая затравка; 1 — структура геномной
РНК, стрелками показаны минус-иить, тРНК-затравки и плюс-иить затравки; 2 — син-
тез минус-нити ДНК; 3 — РНКаза Н разрушает 5'7?РНК в гибриде РНК * ДНК; 4 —
минус-инть ЯДНК связывается с З'ЯРНК; 5 — синтез минус-иити ДНК от З'-коица
РНК матрицы; 6 — начало синтеза плюс-иити ДНК (LTR+tb); 7 —синтез минус-нити
ДНК через tb\ 8 — РНКаза Н разрушает tb РНК в гибриде РНК: ДНК; 9 —минус-
нить tb связывается с плюс-нитью tb\ 10 —синтез второй (левой) мииус-нити LTR на
матрице плюс-нити ДНК; 11 — синтез плюс-нити ДНК.
33*
Происхождение ретро-, гепадна- и каулимовирусов про-
анализировано Hull и Covey (1986). Авторы обратили вни-
мание на сходство РНК-геномов (или соответственно РНК-
стадий ДНК-содержащих вирусов) названных вирусов с
геномами внутрицистернальных частиц А позвоночных,
а также некоторых транспозабельных элементов типа эле-
ментов copia дрозофилы, DIRS-I, элементов дактиостелий,
элементов кукурузы Bsl и Cinl и элементов Ту дрожжей.
Для всех них характерны обратная транскрипция РНК в
ДНК и наличие в геноме этих вирусов элементов обратной
транскриптазы. На рис. 33 представлена генетическая орга-
низация этих транспозонов, плазмид и вирусов. Как видно,
общими для них являются два сцепленных, а иногда пере-
крывающихся гена — ген gag, кодирующий синтез белка
(или белков), связывающегося с геномом (РНК или ДНК),
а также ген полимеразы, обеспечивающий либо копирова-
ние генома, либо его транскрипцию, либо обратную транс-
крипцию (все эти функции обеспечиваются продуктом гена
pol, в составе которого имеется протеаза и эндонуклеаза
или активные сайты, обеспечивающие эти функции). У транс-
позабельных элементов copia дрозофилы и элементов Ту.
дрожжей геном больше ничего не содержит, так как эти
элементы распределяются между дочерними клетками при
их делении, а у дрозофилы — также по клеточным анасто-
мозам. Отметим также, что у всех сравниваемых вирусов
и транспозабельных элементов, за исключением, может
быть, копиеобразных элементов 17,6 дрозофил, на обоих кон-
цах молекулы РНК (ДНК) имеются терминальные повторы.
Уже у элементов 17,6, а также у всех вирусов появляет-
ся третий ген — env, кодирующий синтез белков, которые
взаимодействуют с рецепторами клеточных мембран и поэто-
му обеспечивают возможность горизонтального (из клетки
в клетку, из организма в организм) перехода вируса или
соответственно транспозона. У различных сравниваемых
представителей этот процесс происходит по-разному. У тран-
спозонов 17,6 появляется дополнительный ген, аналогичный
генам env ретровирусов. У онковирусов (вируса саркомы
Рауса), помимо него, обычно захватывается и усваивается
также ген one (хотя, как это показано на примере вируса
лейкемии Молони, не обязательно). Более сложные соотно-
шения наблюдаются у вирусов Т-клеточного лейкоза (допол-
нительная область X) (рис. 34) и особенно у вируса имму-
нодефицита человека (ВИЧ). У последнего имеется трансак-
тивирующий ген (tat-IIT), экспрессирующийся путем слож-
ного механизма сплайсинга. Не менее сложно устроен от-
носительно крупный геном вируса цветной мозаики капусты*
у которого тандему gag — pol — env предшествует группа
196
Ill VI
V////////W77X
• ^г~~
Рис. 33. Организация геномов вирусов мозаики цветной капусты (1), гепа-
тита земляной белки (2), саркомы Рауса (3), лейкемии мышей Молони (4),
HTLv-\\ (5), ЯТЧУ-Ш (6), Ту-элемента дрожжей (7), copia-эле'ментов
дрозофилы 17,6 (8) и copia дрозофилы (9).
r7VI1’ А’„5> Х’,sag, pot, env, src-гапл-, а —концевые повторы; б — гидрофобные
ооласти; ЛТ — обратная транскриптаза; Ш — интеграза; стрелками показаны области
связывания; Р — фосфопротеид; субгеиомиые РНК показаны под геиомиыми РНК.
Рис 34. Филогенетическое древо
геномов онковирусов. По осн
ординат — гомология последо-
вательностей аминокислот (в
%).
1 — SMRV (D); 2 — MMTV (В);
3-МР (Л); 4 — ЛЗК (А—С); 5 —
HTLV-1; 6 — MuLV (С).
четырех генов (VII, I, II, III), обеспечивающих структуры,
в области которых происходит обратная транскрипция и
сборка вирионов (рис. 35). '
В свете этих данных происхождение ретровирусов и’
ДНК-содержащих вирусов с обратной транскрипцией в на-
стоящее время представляется значительно и более древ-
ним, и более всеобщим, чем в недавнем прошлом, когда
предполагалось, что они поражают лишь позвоночных, при
том преимущественно теплокровных. Вместе с тем обратная
транскрипция в свете этих данных является столь же древ-
ней, как простейшие эукариоты.
Рис. 35. Строение ДНК н РНК геномов ретровируса и вируса мозаики
цветной капусты (схема).
1 - плюс-нить затравки; 2 — минус-нить в области связывания затравки.
198
Онковирусы
Онковирусы выделяются среди других ретровирусов вы-
раженными потенциями вызывать неопластическую транс-
формацию клеток позвоночных животных — млекопитаю-
щих, птиц, пресмыкающихся. Строение генома онковирусов
типично для такового других ретровирусов. На нити РНК
последовательно располагаются три гена: 5'-gag— pol —
env-З'. Стратегия генома включает обратную транскрипцию
РНК в линейную двунитевую ДНК, причем происходит фор-
мирование длинных терминальных повторов. Линейная
ДНК образует «кольцо», которое интегрирует в геном клет-
ки «хозяина»; все дальнейшие события происходят, как и у
других ретровирусов.
Синтез белков, кодируемый указанными тремя генами,
осуществляется через образование полипротеидов и после-
дующее их расщепление. Ген gag кодирует полипротеид
Pr65&as, продуктами двустадийного расщепления которого
являются белки Рг27&а£ (р15+р12) и Рг40&а£ (р30+р10).
Протеолитическое расщепление обеспечивается вирионной
протеазой, которая у онковирусов птиц ассоциируется с
белком р!5, «закодированным» у З'-конца РНК. У онкови-
русов мышей протеаза закодирована в области gag — pol,
состоит из 125 аминокислотных остатков и имеет молекуляр-
ную массу 13 315. Ее СООН-конец примыкает к НН2-концу
обратной транскриптазы, а НН2-конец — к С-концу белка
рЮ. В целом же этот участок генома выглядит следующим
образом [Yoshinaka Y. et al., 1985]: 5'-р15—р12—рЗО—
р!0 — протеаза — обратная транскриптаза — эндонуклеаза —
епо-З'. Подобному расщеплению подвергаются и другие по-
липротеиды; полипротеид, кодируемый геном env, нарезает-
ся на гликопротеиды наружной оболочки.
Онковирусы обладают некоторыми особенностями, выде-
ляющими их среди других ретровирусов, — способностью за-
хватывать клеточные гены, с функционированием которых
связан канцерогенез. С этой точки зрения онковирусы под-
разделяются на две группы — вирусы лейкоза, не имеющие
онкогенов, и вирусы саркомы, имеющие онкогены. Причем
нередко захват клеточных онкогенов сопровождается деле-
ниями вирусных генов, и такие вирусы являются дефектны-
ми, способными реплицироваться в присутствии полноценно-
го родственного вируса-помощника. Не вдаваясь в подроб-
ности, напомним, что в вирусной теории рака .[Зильбер Л. А.
и др., 1975; Huebner R., Todaro G., 1969] постулировано, что
все неопластические процессы вызываются вирусами, в то
время как другим факторам (канцерогены, радиация) при-
надлежит вспомогательная роль. Несмотря на ошибочность
199
этой посылки, данная теория сыграла большую положитель-
ную роль как в современном понимании молекулярных ме-
ханизмов канцерогенеза, так и в выяснении механизмов
трансформации, вызываемой онкогенными вирусами, в част-
ности онковирусами.
Онковирусам придавалось особое значение в канцероге-
незе, особенно после того, как было установлено существо-
вание наряду с экзогенными эндогенных онковирусов, инте-
грированных в виде провирусов во все клетки (включая
половые) того или иного биологического вида и передаю-
щихся по закону Менделя. Эти провирусы в ходе эволюции
могут стать дефектными по полимеразе или другим генам
вследствие мутаций и в этом случае они уже не могут дать
начало экстрахромооомным вирусам. Вместе с тем при вве-
дении в клетки сходных экзогенных вирусов, имеющих де-
фект по другим генам, возможны процессы рекомбинации
между ними и появление таким образом полноценного по
репликации рекомбинанта [Schwartzberg Р. et al., 1985].
Полный эндогенный провирус человека (ERV-3) был вы-
делен из библиотеки генома человека с помощью гибридиза-
ции его с ДНК эндогенного вируса павианов и субклоном
pol-env эндогенного провируса шимпанзе [O’Connell С. et al.,
1984]. Он имеет выраженную гомологию с другими ретрови-
русами типа С и занимает один локус в хромосоме 7.
Несмотря на различия в онкогенных взаимодействиях с
клеткой онковирусов и других ретровирусов, вероятно, лю-
бые из последних могут обладать онкогенными потенциями,
и наоборот, такие типичные онкогенные вирусы, как вирус _
мышиного лейкоза Молони, может вызвать нейродегенера-
тивные процессы [Bilello J. et al., 1986].
В дальнейшем было показано, что онковирусы могут
быть ксено- и эктотропными. Первые поражают собственный
вид, так как каждая клетка этого вида содержит провирус
и не способна реинфицироваться этим же вирусом. Вторые
являются вариантом первых, способным инфицировать клет-
ки собственного вида. Затем было выявлено существование
амфотропных вирусов [Cloyd М., Chattopadhyay S., 1986].
Развитие исследований онковирусов привело к идее о
существовании онкогенов, продукты которых вызывают
трансформацию клеток. Р. Duesberg и Р. Vogt (1973) обна-
ружили, что в геноме вируса саркомы птиц в отличие от ге-
нома вируса лейкоза птиц имеется дополнительный ген —
фрагмент ДНК, который впоследствии был обозначен как
ген src. Аналогичные гены были открыты у всех онковиру-
сов, вызывающих, трансформацию клеточных культур и раз-
витие опухолей у экспериментальных животных. Обычно, но
не всегда, они локализированы вблизи З'-конца генома он-
200
ковирусов. Функциональные свойства продуктов этих генов
разнообразны: одни из них обладают фосфопротеинкиназной
активностью, другие сходны с рецепторами эпидермального
фактора роста, третьи связывают ди- и тригуанидинфосфа-
тазу, четвертые сходны с тромбоцитарным фактором роста,
пятые локализируются в ядре. В табл. 15 приведены некото-
рые сведения об изученных онкогенах РНК-содержащих ви-
русов. Было также показано [Duesberg Р., 1983], что сход-
ные гены, обладающие трансформирующей активностью,
есть в нормальных клетках и, таким образом, онкогены
РНК-содержащих вирусов имеют клеточное происхождение,
что предполагалось и раньше [Vogt Р., 1972].
Некоторые онковирусы обладают повышенной способ-
ностью захватывать клеточные гены. Так, высокоонкогенный
вирус ретикулоэндотелиоза птиц за счет делений генов env,
gag и pol включает в состав своего генома разные фрагмен-
ты клеточной ДНК, действуя в этом случае как сильный
транспозон [Miller С., Temin Н., 1986]. В отличие от кле-
точных сложно устроенных генов вирусные онкогены пост-
роены более просто и содержат только кодирующие после-
довательности. В дальнейшем была показана не только вы-
сокая гомология между онкогенами онковирусов и
онкогенами раковых и нормальных клеток, но и выраженный
их консерватизм. Это было выявлено при сравнении онкоге-
нов эволюционно отдаленных видов, например, птиц и мле-
копитающих и даже дрозофилы [Parada L. et al., 1982; Boy-
le W. et al., 1986].
При изучении вирусных и клеточных онкогенов оказа-
лось, что они, возможно, играют определенную роль в диф-
ференциации и трансформации. С этой точки зрения боль-
шой интерес представляет исследование онкогена, обнару-
женного у птиц и человека, который оказался эволюционно
высококонсервативным [Sheiness D., Bishop J., 1979].
Сходный с ним ген с-тус был обнаружен в клеточной ли-
нии HL-60, полученной от больного острым промиелоцитным
лейкозом. В культуре этих клеток происходит дифференци-
ация в макрофаги или гранулоциты под воздействием неко-
торых веществ. С помощью гена тус удалось показать экс-
прессию гена с-тус как в неопластических, так и профили-
рующих нормальных клетках человека. В культуре клеток
HL-60 этот ген амплифицирован до 16 копий с-тус, го же
наблюдается и в первичных лейкемических клетках самого
больного.
После открытия многочисленных вирусных онкогенов
(v-onc) и установления их клеточного происхождения были
обнаружены аналоги вирусных онкогенов — клеточные онко-
гены (с-опс). Естественно, что эти онкогены имеют нор-
201
Таблица 15, Вирусные онкогены и их продукты
Животные Вирус Ген Продукты онкогена Группа Локализация, некоторые свойства
вирусного клеточного
Птицы (Куры) Саркомы Рауса (RSV) SFC P60src P60c~src Тирозиновые Клеточная мембрана
Саркомы птиц (FSV) То же, штамм PRCII fps P140eas-tts pl05gag-fvs pggc-fpa Протеинкиназы » В протоплазме Во внутриклеточ- ных мембранах
То же, штамм PRCIV pl70gag-fvs — » —
» То же, штамм URI » pl50eag-fps — » —
» То же, штамм 16L » p]42g^g-fPs — »
Саркома птиц Ямагу- ши, штамм Y73 yes pPQgag-yes p80gag~yes — » Плазматическая мембрана
То же » p8(Pag~’J'-s — »
» То же, штамм UR2 ros p68gag~ros — » Фосфорилирует белки также по серину
Миелоцитоматоза, штамм МС29 тус pllQg^-rnyc р53е~тУс (человек) р57с-т»° (человек) » Продукт локали- зован в ядре, свя- зывается с двуни- тевой ДНК
То же, штамм СМИ ppggag-myc p55c~mvc (курица) p53c-myc (человек) p57c~m’Jc (человек) » » То же » » » »
> То же, штамм МН2 » p57my> То же Продукт локали- зован в цитоплаз- ме, связывается с однонитевой РНК
То же, штамм ОК10 p200eae~‘P°l~mvc p55myc » » » —
Миелобластоза, штамм BAI-A myb p48myb pllOc~myb Нет киназной активности —
Лейкоза птиц, штамм Е26 » pl30gag~myb~eis — То же —
То же, штамм Е26 ets pl30gag~myb~ets — —
Эритробластоза птиц, штамм Е54 erbA , p7ggag-erb Л — Нет киназной активности, не связывается с ДНК и РНК В цитоплазме
» То же * егЬВ p66erbB p68erbB — Гомологичен рецептору эпи- дермального фактора роста Гликопротеид . локализован в цитоплазматиче- ской мембране
» Эритробластоза, штамм Н To же — То же То же
» Ретикулозидотемиоза, штамм Т rel — — — —
» Карциномы птиц, штамм SK770 ski pll()gag-ski-P0l ol25gag~shi~?°l — — Продукт локали- зован в ядре
Миелоцитоматоза, штамм МН2 mil (mht) pl00gag~mil — — —
Саркомы птиц, штамм S13 — pl55env~onc Гликопротеид, нет киназной активности
го о Мыши, крысы Лейкозы мышей Абельсона abl pl20gag~abl р150с-аЫ Тирозиновая протеинкиназа В плазматической мембране
Продолжение
Животные Вирус Геи Продукты онкогена Группа Локализация, некоторые свойства
вирусного клеточного
Мыши, крысы Саркомы Кирстена (KiMSV) rasM p21ra‘ p2 lc~Tas To же, облада- ет ГТФ-связы- вающей актив- ностью На внутренней стороне плазмати- ческой мембраны
Саркомы Харви (HaMSV) rasHa p21TIU p21c~ras Тирозиновая протеинкиназа На плазматиче- ской мембране
Саркомы мышей (ВАСВ) bas p21bas p21c~bas То же То же
» Саркомы крыс Вашида (RaMSV) rasRa p29gag-tat p21e-rai » »
Неизвестен ras-N — To же — » »
Саркомы Молони (MoMSV). штамм ts 110 mos p85gag-mos •0 <0 о о £ £ 1 I Протеинкина- за для серина и треонина —
То же, штамм 124 p37env~“mO8 To же Нет протеин- киназной ак- тивности В цитоплазме
» Саркомы Газ-Дара (GZ-MSV) — To же » » То же —
Остеосаркомы мышей, штамм FBI fos p55f°* p39c~f°s » » В ядре
> То же, штамм FBr raf p75gag-f03 To же То же —
Саркомы мышей, штамм 3611 P75gag-raf pSOgag-raf — Нет протеин- киназной ак- тивности Второй продукт (р90) гликозили- рован
Кошки Саркомы, штамм ST (BCK-ST) FeSV \ То же, штамм GA-FeSV fes p85eae-ie‘ p95gag-!es p<)2c~fes p92c~fe> Тирозиновая протеинкиназа То же Связан с плазма- тической мембра- ной То же
То же, штамм HZl-FeSV » To же To же » » —
» То же, штамм GR-FeSV Саркомы сиамских ко- шек fgr rasKi p7Qgag-itT — То же, облада- ет ГТФ-связы- вающей актив- ностью На внутренней стороне плазма- тической мембра- ны
Саркомы, штамм SM-FeSV fms pl80sag~fms pl40gag-fms pl20^~fms — Тирозиновая протеинкиназа Гликопротеид связан с внутри- клеточными мемб- ранами в около- ядерном простран- стве
То же, штамм PI-FeSV sis pjggag-sis — Не имеет про- теинкиназной активности Связан с клеточ- ной мембраной, гликозилирован
Обезьяны Саркомы ворсистых обезьян To же p28env-sis — То же Гомологичен фак- тору роста тром- боцитов
р53) могут играть
клеточные белкн (например, белок
важную
нет данных.
Примечание. Одни и те же —±---- —
циации, так и трансформации, приобретая при этом дополнительные эпитопы. Прочерк
роль в процессах как дифферен-
205
мальные, пока недостаточно изученные функции. В некото-
рых случаях удалось показать, что клеточные онкогены
играют существенную роль в эмбриональном развитии
[Muller J. et al., 1982]. Это было продемонстрировано на
примере вируса мышиной остеосаркомы (FBJ), онкоген кото-
рого (v-fos) имеет клеточный аналог (c-fos). Продуктами
обоих генов является белок с молекулярной массой 55000.
Экспрессия гена c-fos была обнаружена в периоде прена-
тального развития плаценты у мышей, в частности, в накоп-
лении трофобластов, которые рассматриваются как псевдо-
злокачественные клетки. Наконец, было показано, что при
инъекции миелоидных лейкемических клеток мышей в мы-
шиные 10-дневные эмбрионы эти клетки участвуют в эмбри-
огенезе. В результате развиваются нормальные животные,,
их гранулоциты содержат маркеры, присущие введенным
лейкемическим клеткам.
Так называемые онкогены на редкость консервативны.
Так, белок pp60src вируса саркомы Рауса перекрестно реа-
гирует с клеточными белками рр6(Р'с тканей птиц и млеко-
питающих [Parsons S. et al., 1984].
У дрожжей были обнаружены гены rasl и ras2, обладаю-
щие высокой степенью гомологии с генами ras млекопитаю-
щих. У патогенных онковирусов эти гены вызывают транс-
формацию клеток, изменяя их пролиферативные свойства..
В опытах с перемещением генов rasl и ras2 показано, что
сами они не являются существенными генами. Однако спо-
ры, содержащие гены rasl~ и ras2~, не способны к вегета-
тивному прорастанию [Kataoka Т. et al., 1984].
Хотя считалось, что онковирусы типа С обнаруживаются
в эволюционном ряду начиная с пресмыкающихся, недавно-
частицы типа С были выявлены у щуки с эпидермальной
гиперплазией, вызванной герпесвирусом [Yamamoto Н. et
al., 1984]. Морфология и морфогенез их («почкование») ти-
пичны для онковирусов типа С.
В ДНК клеток человека обнаружены два семейства род-
ственных ретровирусам последовательностей: сходные с гено-
мами ретровирусов типа С, генами pol вирусов А и В мле-
копитающих и С (птиц), а также D [Horn Т. et al., 1986].
При изучении трансформирующего гликопротеида вируса
саркомы обезьян (SSK) была показана иммунологическая
близость его к тромбоцитарному фактору роста человека
[Thiel Н., Hafenrichter R., 1984]. Показано также, что белок
сердцевины ретровирусов имеет области гомологии и- анти-
генного родства с фактором стимуляции предшественников
эритроцитов (ЕРА) и тканевым ингибитором металлопроте-
аз (TIMP). При исследовании 6 ретровирусов птиц, млеко-
питающих и человека были найдены 4 консервативных до-
206
мена, соответствующих ЕРА и TIMP [Patarca R., Hasel-
tine W., 1985]. В связи с этими находками сложились новые
представления о канцерогенезе и роли протоонкогенов (нор-
мальных клеточных генов), активных клеточных и вирусных
онкогенов в канцерогенезе [Георгиев Г. IL, 1981; Дуби-
нин В. Б., 1984; Жданов В. М., 1984; Заборовский Е. Д.,
1985; Cairns J., 1981; Bishop J., 1983].
В соответствии с этими представлениями, протоонкоге-
ны, являясь генами нормальных клеток, выполняют разно-
образные функции, регулирующие рост и развитие клеток,
которые находятся под строгим контролем. Причиной пре-
вращения их в онкогены, вызывающие злокачественную
трансформацию клеток, являются мутации, перенос или
встраивание под сильные промоторы, встраивание в транс-
позоны или онкогенные вирусы, где они выходят из-под
контроля клетки.
Интеграция, экспрессия и туморогенез детально изучены
на модели вируса рака молочных желез мышей [Ponta Н.
et al., 1985], который передается вертикально и горизонталь-
но. У мышей имеется, до 20 локусов в хромосомах, содер-
жащих этот провирус или его отдельные гены. Провирус,
как и у других ретровирусов, содержит гены gag, pol и env и
ограничен LTR (1328 нуклеотидов), включающими в себя
регулирующие элементы и кодирующими синтез белка с мо-
лекулярной массой 36 000. Провирусная ДНК не содержит
онкоген, и трансформация клеток происходит непрямым пу-
тем. Экспрессия провирусов регулируется клеткой, и поэто-
му большинство провирусов неактивно. Активация отдель-
ных провирусов может «обеспечиваться» гормонами и стать
цепью событий, завершающихся туморогенезом.
Несбалансированный синтез продуктов онкогенов превра-
щает нормальную клетку в злокачественную, причем этот
процесс может происходить в два этапа: сначала имморта-
лизация, затем злокачественная трансформация. Встраива-
ние генов под транспозоны является, таким образом, основ-
ным механизмом канцерогенеза. Кроме того, онковирусы по
структуре сходны с транспозонами.
Мы намеренно упростили представления о- молекулярных
механизмах канцерогенеза, так. как он не является предме-
том настоящего обсуждения. Отметим далее, что протоон-
когены и сходные с ними белки не только широко распрост-
ранены в клетках высших животных, но и аналоги их обна-
ружены у насекомых [Shilo В. et al., 1981; Lev Z. et al.,
1985], а также в митохондриях [Gay N. et al., 1983]. Меж-
ду прочим, эти данные свидетельствуют, во-первых, о выра-
женном консерватизме протоонкогенов, важной роли их в
метаболизме организмов. Гены позвоночных возникли более
207
300 млн лет назад, если же учитывать сходные гены бес-
позвоночных, то время их возникновения отдаляется на
800 млн — 1 млрд лет назад.
Прежде чем рассматривать возможные пути эволюции
отдельных групп онковирусов, следует высказать соображе-
ния о темпах их эволюции. При сравнении клеточных и
вирусных одноименных онкогенов было показано, что ско-
рость замены на сайт в год составляет для c-mos 1,71 ХЮ9,
а для v-mos 1,31 Х103, иными словами, скорость мутаций
вирусного гена в 10® раз больше [Goiobari Т. et al., 1985];
Это и понятно, поскольку клеточный ген не только уника-
лен, но и необходим для нормального функционирования
клетки и поэтому его мутации, большинство из которых
нарушает функции этого гена, детальны и отбор стабилизи-
рует эти гены, чем и обусловлена их крайняя консерватив-
ность. Этого не происходит с геном, захваченным провиру-
сом, на механизм которого естественный отбор не оказыва-
ет стабилизирующего действия, с чем и связаны быстрые
темпы его изменчивости.
Как указывалось, онковирусы образуют несколько групп,
различающихся по морфологии вирионов, серологически,
а также по особенностям цикла репродукции и другим био-
логическим свойствам. Была предпринята попытка на осно-
вании гомологии гена для синтеза полимеразы вирусов ти-
па А, В и С (птиц и млекопитающих), D, HTLV-J составить
филогенетическое древо этих вирусов исходя из предположе-
ния о монофилетическом их происхождении (табл. 16) [Оно
М. et al., 1985]. Для сравнения были взяты ретровирус бе-
личьей обезьяны (SMRV) D, вирус опухолей молочной желе-
зы (MMTV) В, интрацистерный- вирус сирийского хомяка
(JAP) А, вирус саркомы Рауса (RSV) С, вирус лимфатиче-
ского лейкоза человека (HTLV-I) и вирус лейкемии мышей
Таблица 16. Гомология аминокислот в области эндонуклеазы,
кодируемой геном pol ретровирусов
Геном вируса Тип Гомология (%) с
SMRV MMTV IAP RSV HTLV-I MuLV
SMRV D 100
MMTV В 54 100
ТАР А 50 49 100
R.SV С птиц 38 39 37 100
HTLV-I MuLV С млеко пи- 36 30 32 31 100 100
тающих 27 28 25 23 32
Примечание. Гомология последовательностей аминокислот определена как
процент идентичных остатков.
208
Рис. 36. Распределение общих
антигенных детерминант онко-
вирусов (схема). Эллипсоиды
обозначают общие антигенные
детерминанты.
(MuLV) С. Однако эти данные нуждаются в коррективах,
так как мажорные структурные белки онковирусов типа В,
С и D имеют межвидовые антигенные детерминанты, причем
перекрестные серологические реакции сложны и неоднознач-
ны. Так, имеются несколько перекрестов: один из них объ-
единяет вирусы типа В и D, другой — вирусы типа С мле-
копитающих и вирусы типа D [Barbacid М. et al., 1930]. На
рис. 36 показаны перекресты между вирусами В (MMTV),
D (MPMV) и С [эндогенный вирус лонгура P-l-Lu, SMRV,
вирус морской свинки (GPV), змеиный вирус (KRV), вирус
саркомы Раушера (RMuLV), саркомы обезьян (ВВДУ),
вирус гиббона (Ga.LV), вирусы лейкемии кошек (FeLV,
RD 114), эндогенный вирус павиана (BEV), вирусы птиц
типа С (RSV, AMV), вирус лейкоза коров (BoDV)]. Как
видно из рис..36, взаимоотношения между разными вируса-
ми достаточно сложны и, помимо дивергентной эволюции,
здесь возможны рекомбинационные процессы, приведшие к
обмену генами у разных вирусов. С этой точки зрения заслу-
живают внимание данные, указывающие на высокую степень
гомологии гена pol вируса лейкоза коров с соответствующим
. геном птичьих, но не мышиных онковирусов, в то время как
ген для синтеза белка gp30 имеет большую степень гомоло-
гии с мышиными, но не птичьими онковирусами. Величина
и организация генома вируса лейкоза коров сходна с тако-
вой генома вируса HTLV-I человека [Sagata N. et al., 1985].
Особый интерес в последнее время привлекают вирусы
Т-клеточного лейкоза человека. [Киселев Ф. Л., 1986]. Вна-
чале был открыт вирус, получивший в последующем обозна-
14—1536
209
р19 р24 р15
Рис. 37. Провирусный геном лимфотропного вируса н белки. «Ветвистые»
линии обозначают гликозилированные области.
чение IITLV-I [Poiesz В. et al., 1980], который оказался рас-
пространенным в ряде стран. Затем был обнаружен отлич-
ный от него иммунологически и по нуклеотидной последо-
вательности вирус HTLV-II [Chen S. et al., 1984]. В осталь-
ном геномы этих вирусов весьма сходны. Размер их состав-
ляет около 8800 пар нуклеотидов, на обоих концах геномов
имеются длинные терминальные повторы. При различных
нуклеотидных последовательностях геномов этих вирусов
длинные терминальные повторы (области U3, R и U5) ока-
зались крайне консервативными. Так, штаммы вируса
HTLV-I, выделенные в США и Японии, имели различия
лишь в 15—16 из 754 оснований, составляющих терминаль-
ные повторы [Josephs S. et al., 1984]. Оба вируса лейкоза
взрослых больных передаются здоровым людям половым
путем, через молоко матери, препараты крови и при тесном
бытовом контакте (повреждения кожи, слизистых оболочек).
Существуют бессимптомные формы болезни. Основными ан-
тигенами, определяющими иммунитет у больных, являются
белки внутренних компонентов вирионов (р24) и наружной
оболочки (gp61), а также минорные gp68, р54, р46 и р12.
Инфекция может поражать обезьян (японских макак).
До 20—30% животных имеют антитела против вируса серо-
типа I. В общем вирус серотипа I вызывает более тяжелые
заболевания, нежели вирус серотипа II. Структура их гено-
ма показана на рис. 37 [Yamamoto N., Hinuma Y., 1985].
Как видно из рис. 37, она сходна со структурой генома дру-
гих онковирусов, но отличается наличием области рХ у З'-
конца генома. Эта область гомологична геномной ДНК нор-
мальных крыс и. мышей, что может свидетельствовать о про-
210
нахождении этого гена от грызунов, как равным образом и
вируса от вируса грызунов [Fukui К. et al., 1984]. Эта об-
ласть, являющаяся длинной открытой рамкой считывания
(LOR), кодирует синтез белка с молекулярной массой
42 000. Последний служит трансактиватором транскрипции
вирусных генов [Goh W. et al., 1985]. При секвенировании
генома HTLV-II, провирус которого содержит 8952 пар нук-
леотидов, был обнаружен ген, кодирующий протеазу. Этот
ген частично захватывает области генов gag и pol и имеет
соответственную рамку считывания. Таким образом, гены в
геноме расположены следующим образом [Shimotohuo К.
et al., 1985]: LTR— gag-—ген протеазы — pol — env—x—
LTR. Сходную структуру генома имеют вирусы лейкоза ко-
ров и СПИДа, а также, по-видимому, еще один вирус этой
группы, ассоциирующийся с множественным склерозом
[Koprowski Н. et al., 1985], и Т-лимфотропный вирус афри-
канских обезьян (STLV) [Watanabe Т. et al., 1986].
К вирусу HTLV-I близок вирус обезьян PT-STLV, выде-
ленный из свинохвостой обезьяны: гомология нуклеотидных
последовательностей этих провирусов составляет 90% [Ino-
ue J. et al., 1986]. Любопытно, что нуклеотидная последова-
тельность рируса HTLV-I обнаруживает с геномом Т-лим-
фотропного вируса африканских обезьян (95%) большую
гомологию, чем с вирусом азиатского подтипа (90%). С ви-
русом Т-клеточного лейкоза человека сходны два Т-лимфо-
тропных вируса обезьян (STLV), имеющих с ним высокую
степень гомологии LTR. Один из этих вирусов поражает ма-
как в Азии, другой — зеленых мартышек и шимпанзе в
Африке [Watanabe Т. et al., 1986]. Вирус человека более
родствен африканскому, нежели азиатскому подтипу. (О свя-
зи этих вирусов со СПИД см. ниже.)
В эволюции онковирусов можно обнаружить две проти-
воречивые тенденции. С одной стороны, их эволюция про-
исходит сопряженно с эволюцией «хозяев», онковирусы как
бы заключены в рамки эволюционирующей ветви живот-
ных. С другой стороны, онковирусы «перескакивают» на
отдаленные ветви эволюции органического мира. Первая
тенденция хорошо иллюстрируется данными, полученными
при изучении эндогенных вирусов типа. С млекопитающих.
У обезьян Старого Света, человекообразных обезьян, а так-
же у человека в геномах клеток имеются последовательнос-
ти, родственные РНК эндогенного вируса павианов.' Степень
гомологии при исследовании образцов разных видов про-
грессирует [Benveniste R., Todaro G., 1976]. Как видно из
рис. 38, эволюционный ряд приматов представляет собой
дивергентно’эволюционную ветвь, в которой прослеживается
прямая ветвь от приматов к человеку через азиатских обе-
14»
211
Рис. 38. Гибридизация ДНК-
зонда вируса павиана типа С с
клеточными ДНК приматов.
Степень гибридизации опреде-
ляли после обработки гибридов
ХДнуклеазой. По оси орди-
нат— ДГт (°C) для ДНК-гиб-
ридов относительно гибрида
[3Я]-ДНК вируса павиана с
гомологичной клеточной ДНК;
по оси абсцисс — количество
гибридов после обработки фер-
ментом (%).
зьян (гиббона и орангу-
танга), в то время как
горилла и шимпанзе «об-
разуют» самостоятельную
ветвь. Сделано заключе-
ние, что большая часть
эволюции человека про-
исходила вне Африки,
вероятно, в Азии.
Другую тенденцию
можно видеть при изуче-
нии гомологии онковиру-
сов, поражающих разные
виды животных. Принци-
пиальная возможность
перехода онковирусов на
эволюционно отдаленные виды была показана в опытах
по заражению грызунов вирусами саркомы птиц. Реали-
зация,этих возможностей встречается на каждом шагу. Так,
онковирусы кошек весьма близки к онковирусам грызунов. Как
уже упоминалось, иммунологические перекресты имеются поч-
ти у всех онковирусов млекопитающих и птиц. Есть веские ос-
нования предполагать, что многие из них являются рекомби-
нантами. Мы хотели бы возможность переходов онковиру-
сов в новые виды организмов проиллюстрировать на приме-
ре вируса RD 114. Этот вирус является вторым эндогенным
вирусом кошек; первый из них, вернее, первая группа эндо-
генных вирусов, произошла явно от вирусов грызунов. Ви-
рус RD114 весьма близок к эндогенному вирусу павианов,
и его иммунологическая близость к нему свидетельствует о
сравнительно позднем происхождении вируса. При исследо-
вании геномов семейства кошек было установлено, что про-
вирус RD114 имеется у мелких кошек и отсутствует у круп-
ных кошек (львов, тигров, леопардов й др.). Поскольку кб-
212
шачьи разделились на крупных и мелких кошек 3—4 млн
лет назад, то и заселение вирусами организма мелких ко-
шек не могло произойти раньше. Этот небольшой срок был
достаточен не только для перехода вирусов болезней обезь-
ян в новую экологическую нишу, но и для заселения ими
организма всех особей этой эволюционной ветви кошачьих,
для которых вирус RD 114 является эндогенным.
Возникает вопрос, когда возникли онковирусы и почему
они получили столь широкое распространение, ставши эндо-
генными. На этот вопрос можно ответить предположительно.
Тот факт, что онковирусы обнаружены у позвоночных начи-
ная с рыб или пресмыкающихся, свидетельствует о сравни-
тельно позднем их происхождении, хотя, как уже было ука-
зано, структуры, сходные с ретровирусами, обнаружены и у
беспозвоночных (насекомые). Среди ретровирусов онковиру-
сы выделяются способностью захватывать клеточные гены,
в то же время они, как и другие ретровирусы, имеют струк-
туру транспозонов (наличие терминальных повторов, содер-
жащих промоторы). В силу этого ретровирусы в целом и
особенно онковирусы можно трактовать как транспозоны
[Жданов В. М., 1984].
Какую роль они могут играть в эволюции позвоночных и
какие факторы способствуют их сохранению, а не элимина-
ции? Как транспозоны онковирусы, безусловно, полезны,
и, чтобы не повторяться, мы отошлем читателя к разде-
лам книги, в которых описана эволюция генетического ма-
териала. Не следует забывать, что интеграция провируса
создает иммунитет клетки против сходного экзогенного ви-
руса, — отсюда возникает ксенотропность многих онковиру-
сов. Что же касается неоплазий, вызываемых онковирусами,
то они поражают старых особей, потерявших способность к
репродукции, и поэтому онкогенность вируса вряд ли нано-
сит вред популяции. В то же время онковирусы, вернее, их
интегрированные провирусы, могут играть определенную
роль в процессах дифференциации и регенерации.
Установлено, что антигены дифференциации (лучше все-
го изучены антигены вилочковой железы) или по крайней
мере часть их детерминируется онковирусами типа С. Не
случайно поэтому активация эндогенных онковирусов на-
блюдается в эмбриогенезе. Основываясь на этих данных,
А. С. Шевелев (1977) выдвигает предположение, что у эука-
риотов существует феномен трансгрессии, т. е. передача
онковирусами генетической информации, детерминирующей
полезные для вида физиологические функции клеток.
Об особой роли онковирусов в распространении генети-
ческой информации могут служить наблюдения С. Bergmann
и соавт. (1981). Они обнаружили в ДНК всех позвоночных
213
филогенетически высших, чем рыбы, нуклеотидные последо-
вательности, около 1000 нуклеотидов, общих с таковыми
трансформирующего гена вируса миелобластоза птиц. Кон-
серватизм этих последовательностей указывает либо на ста-
билизирующий отбор данного гена на протяжении сотен
миллионов лет эволюции, либо о векторном их распростра-
нении онковирусами, как это имело место, например, в слу-
чае вируса RI)114 кошек, происшедшего от вируса приматов.
С этими данными согласуются соображения R. Dulbecco
(1985) о роли ретровирусов в природе. Он считает ретрови-
русы транспозонами особого вида, у которых транспозиция
основана на обратной транскрипции. Их биологическая
роль как и других транспозонов, использующих обратную
транскрипцию, связана с эволюцией. Будучи интегрирован-
ными в геном клеток, они передаются по законам Менделя,
в то же время в результате активации и образования вирио-
нов они могут передаваться горизонтально. Однако имеются
ретрогены, которые никогда не генерируют полных внекле-
точных вирионов, хотя находятся в сотнях копий в геномах
мышиных клеток — интрацистернальные частицы типа А.
Наличие в длинных терминальных повторах ретровирусов
промоторов, терминаторов, энхансеров, полиаденилатных
сайтов, а также мобильность делают их важными регулято-
рами работы клеточного генома. Мобильность их приводит
к тому, что они могут активировать функционирование кле-
точных генов или, наоборот, разрушать их. Но эти же свой-
ства, а также способность захватывать клеточные гены мо-
гут явиться причиной неопластической трансформации кле-
ток. Наконец, указанные свойства ретровирусов делают
возможным перенос генов от одного вида другому (что от-
ражается в сложных серологических отношениях), а также
родство онкогенов, обнаруженных у разных онковирусов,
которые поражают разных животных.
Мы лишены возможности рассматривать пути эволюции
подсемейства спумавирусов. Что же касается лентивирусов,
то возможные пути эволюции их будут рассмотрены на при-
мере вирусов СПИД.
Вирусы иммунодефицита человека1
Синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД) был
выделен в самостоятельную нозологическую единицу в
1981 г. Центром по контролю болезней США, который тогда
1 Здесь мы оставляем авторский текст без существенной правки, далее
будет изложено современное (данные на 1989 г.) состояние вопроса. —
Примеч. ред.
214
же признал эпидемическую природу заболевания [CDC,
1981]. Болезнь была выявлена в связи с увеличением числа
случаев пневмоцистных заболеваний и саркомы Капоши.
Ранее эти заболевания регистрировались у лиц, получав-
ших иммунодепрессивную терапию, а с 1978 г. были обна-
ружены у здоровых людей, у которых отмечались нарушения
в системе клеточного иммунитета, не врожденные, а приоб-
ретенные и не связанные с применением иммунодепрессан-
тов.
В основе СПИД лежит избирательное поражение одной
из популяций Г-клеток, а именно Т’-хелперов (Т^-лимфоци-
тов). В результате поражения и гибели популяции Т’-хелпе-
ров абсолютное число их уменьшается и отношение Т’-хел-
перы: Г-супрессоры (ОДТ4:ОКТ8), которое в норме состав-
ляет 1,5—2,0, падает до долей единицы. Поскольку
Т’-хелперы играют важную роль в активации клеточного им-
мунитета, а Т’-супрессоры угнетают его, нарушается вся
система клеточного иммунитета. С этим патогенетическим
механизмом СПИД связаны и его проявления: увеличение
лимфатических узлов и нарушение их структуры; развитие
пневмонии, вызываемой Pneumocystis carinii, генерализация
саркомы Капоши, длительная диарея, продолжительная ли-
хорадка, большая потеря массы тела, а также разнообраз-
ные оппортунистические инфекции вирусной, грибковой и
бактериальной природы. Болезнь протекает тяжело и около
50% заболевших умирают в течение первого года после по-
явления выраженных признаков заболевания. Более под-
робное определение СПИД дано в сводке ВОЗ [WHO,
1986].
Ретровирусная этиология заболевания была установлена
группой ученых под руководством L. Montagnier, обозначив-
шими выделенный вирус Lymphadenopathy-associated virus—
LAV [Barre-Sinoussi P. et al., 1983], и подтверждена амери-
канскими исследователями, обозначившими вирус human Т
lymphotropic virus III — HTLV-III [Gallo R. et al., 1984] и
AIDS-related virus — ARV-2 [Levy J. et al., 1984]. Вирус из-
бирательно поражает популяцию Т’-хелперов [Sarin Р., Gal-
lo R., 1986]. Вирус обнаружен также в сперме, костном моз-
ге, лимфатических узлах, мозговой ткани и даже в моче
[Salahuddin S. et al., 1985]. Однако в наибольшей концен-
трации вирус выявляется в крови и сперме, в связи с чем
и определяется эпидемиология СПИД как кровяной и поло-
вой (венерической) болезни. Позже Международным коми-
тетом по номенклатуре вирусов вирус был обозначен HIV
(ВИЧ) — вирус иммунодефицита человека.
Пожалуй, ни одна из болезней не вызвала столь паниче-
ских настроений у населения, как СПИД. Это и неудиви-
215
Таблица 17. Время удвоения числа случаев СПИД в США
(данные приводятся на 13 января 1986 г.)
Число случаев СПИД Дата Время удвоения, мес
129 Сентябрь 1981 г.
257 Февраль 1982 г. 5
514 Июль 1982 г. 5
1029 Январь 1983 г. 6
2057 Август 1983 г. 7
4115 Апрель 1984 г. 8
8229 Февраль 1985 г. 10
16 458 Январь 1986 г. 11
тельно: со времени регистрации первых заболеваний число
их в США и некоторых странах Европы удваивалось каж- i
дне полгода, а смертность среди зарегистрированных боль-
ных достигла 50% или лаже превысила эту величину.
В табл. 17 представлены данные по США, где к тому вре- !
мени регистрировалось основное число (до 90%) заболева-
ний. Возрастной и социальный профиль заболевших весьма 1
характерен (табл. 18). За этот же период в остальных го-
сударствах Америки' было зарегистрировано 1685 случаев,
в том числе в Бразилии 540, в Канаде 435 и в Гаити 377 j
случаев.
Число заболеваний в Европе [WHO, 1986] за это время
превысило 2000 человек, умерли 1005 человек (50,1%). Наи-
большее число заболеваний зарегистрировано во Франции
(573), ФРГ (377), Великобритании (287), Италии (140),
Бельгии (131). Выходцы из Африки составляют небольшую
часть заболевших (175 человек, 8,8%). Среди заболевших
преобладают мужчины (91%) и примерно те же группы на-
селения — гомо- и гетеросексуалисты, наркоманы, проститут-
ки и в меньшей мере лица, получившие гемотрансфузию,
и больные- гемофилией. В разных странах удельный вес этих
групп колеблется в довольно широких пределах [Curran J.
et al., 1985; Dowdle W., 1985]. В этом отношении интересны
наблюдения, проведенные в Испании [WHO, 1986] (табл. 19).
Среди групп риска наиболее пораженными оказались больные
гемофилией, наркоманы, дети «серопозитивных» матерей и
только на 4-м месте гомо- и гетеросексуалисты, хотя во всех
этих группах йроцент пораженных оказался необычайно вы-
соким. Возможно, однако, что имели место ложноположитель-
ные реакции, связанные с применением иммуноферментного
метода.
В США при первичном обследовании с использовани- \
ем этого теста 593831 донора положительные результаты
216
217
Таблица 19. Число случаев обнаружения антител против вируса СПИД
у лиц, принадлежащих к различным группам риска, в Испании
(по данным на 1985 г.)
Группа риска Число обследованных, имеющих антитела против вируса СПИД
общее абс. число (%
Наркоманы 538 342 64
Гомосексуалисты (бисексуаль- ные мужчины) 226 29 13
Гомосексуалисты (бисексуаль- ные мужчины, получавшие лекар- ственные препараты внутривенно) 18 10 56
Больные гемофилией 297 203 68
Дети «серопозитивных» матерей 5 3 60
Прочие • 50 11 22
Общее число 1134 598 53
были получены в 0,80%, а при повторном—. результаты сов-
пали в 0,25% случаев. В связи с этим были предприняты по-
пытки усовершенствовать методы определения антител против
вируса СПИД, в частности, было введено применение под-
тверждающих тестов типа метода иммуноблотта.
СПИД обнаружен' в Африке, особенно в. государствах
Центральной Африки. В отличие от Северной Америки и Ев-
ропы здесь мужчины и женщины болеют одинаково часто,
велика заболеваемость среди детей, у которых нередко раз-
вивается саркома Капоши. Главным путем заражения явля-
ются половой и семейный контакты. В Азии заболевания
СПИД относительно редки [Kapita В., 1986].
О все более возрастающем значении СПИД как проблемы
здравоохранения красноречиво свидетельствовали цифры, при-
веденные G. Mahler (1986). К концу 1985 г. было зарегистри-
ровано более 20 000 больных СПИД, из которых более 50%
умерли. Из них 45% зарегистрировано в 1985 г. и более 75%
за 1984—1985 гг. Ко времени конференции в Париже (июнь
1986 г.) 22 025 случаев были в Америке, 2283 — в Европе,
379 —в Африке, 214 —в Океании и 50 — в Азии. Хотя число
заболеваний, зарегистрированных в Африке, пока невелико,
по данным В. Kapita (1986), антитела против вируса обна-
руживаются при обследовании населения в 4—6% (Сенегал,
Заир) до 18—23% (Руанда, Уганда) случаев. Еще более-
устрашающие цифры были приведены в докладе J. Curran
(1985). По расчетным данным, хорошо совпадающим со ста-
тистикой в США, к 1991 г. будет 1,5 млн инфицированнйх,
из которых заболеют до 270 000 человек (возможные колеба-
ния от 201 000 до 311 000). Из них умрут 179 000 (колебания
218
от 141 000 до 201000) и в 1991 г. заболеют 74 000 человек.
При расходе на лечение одного больного 46 000 долларов
стоимость лечения больных СПИД достигнет 8 млрд дол-
ларов.
Учитывая это, имеются веские основания предполагать,
что инфекция чаще всего протекает бессимптомно, реже в вы-
раженной форме, а та статистика, по данным которой 50%
заболевших умирают в течение ближайшего года, является
своего рода вершиной айсберга. В этом смысле можно пони-
мать оценки, согласно которым в США поражены 1—2 млн
человек, а в Африке — до 10 млн человек.
При СПИД наиболее часто появляются антитела против
белков наружной оболочки {gp41en'°) и нуклеокапсида
[р248а£). При этом частота реакций с внутренним белком за-
висит от тяжести болезни: она велика при выраженных при-
знаках болезни и меньше — маловыраженных. По-видимому,
антиген выходит в кровь и вызывает образование антител при
массовом разрушении лимфоцитов, что характерно для дале-
козашедшей болезни. Для инфицированных вирусом СПИД
характерно образование антител не только против процесси-
рованных белков, но и против предшественников. При этом
спектр антител зависит от стадии развития и выраженности
болезни.
О малой заразности свидетельствует редкость заболеваний
среди медицинских работников; единичные заражения описа-
ны только после уколов иглами при взятии крови у больных
СПИД.
Однако вернемся к вирусу СПИД, который, напомним, по-
лучил обозначение LAV/HTLV-Ш, отражавшее сложный ха-
рактер приоритетов, а затем унифицированное наименование
HIV (ВИЧ)—вирус иммунодефицита человека {human
immunodeficiency virus). Спор между Р. Галло и Л. Монтанье
окончился в пользу последнего, и ВИЧ теперь относят к лен-
тивирусам, к которым также относятся вирус инфекционной
анемии лошадей и вирус Висна овец [Montagnier L., 1985].
Однако ближайшими родственниками ВИЧ (теперь его обо-
значают как ВИЧ-I) являются серологическая разновидность
ВИЧ, распространенная в Западной Африке (ВИЧ-I распро-
странен в Центральной Африке) и обозначаемая как ВИЧ-П
а также вирус иммунодефицита обезьян STLV-III. Все три
вируса имеют иммунологически родственные антигены core и
отличаются по антигенам env, причем вирусы ВИЧ-I и ВИЧ-П
менее, а вирусы ВИЧ-П и STLV-III более родственны между
собой. Вирусы иммунодефицита человека и обезьян имеют
отдаленное родство с 3 другими лентивирусами (инфекцион-
ной анемии лошадей, Висна и артроза — энцефалита коз) по
внутренним антигенам, включая гены полимеразы и регуля-
219
торные гены [Pyper J. et al., 1986]. На основании молекуляр-
ной} структуры было составлено [Gonda М. et al., 1986] генеа-
логическое древо лентивирусов.
Структура генома ВИЧ и родственных им вирусов изучена
достаточно детально. На геноме размещены гены в следующем
порядке: 7/-LTR — gag — pol — sor — tat — trs/art — env — orf-
3'. Продуктом гена gag является пропептид Pr55, который
подвергается расщеплению с помощью вирусной протеазы
сначала на промежуточные продукты Рг42 и Рг15, а затем на
конечные полипептиды р17, р24 и р7/р9. Продуктом гена env
служит гликозилированный белок Рг160, расщепляющийся на
gpl20 и gp41. Продуктами гена pol являются белки комплек-
са полимеразы (обратная транскриптаза) р66/р51 и эндонук-
леазы р34. Возможно, их предшественником служит продукт
Рг150, расщепляющийся на р22, р64/р53 и р34. Предположи-
тельные продукты генов sor и Orf — это белки р23 и р27. Про-
дуктом гена tat является р13 — трансактивирующий фактор
транскрипции 1 at IJJ, присутствие которого увеличивает уро-
вень синтеза вирусной РНК в 20—100 раз. Белок tatlll коди-
руется двумя участками ДНК в области 5376—5590 и 7936—
7979 (табл. 20).
Необходимо отметить, что в отличие от всех ранее описан-
ных механизмов регуляции транскрипции эукариотических и
вирусных генов область LTR, находящаяся под контролем
tatlll, расположена правее стартовой точки инициации син-
теза мРНК и обозначена TAR. У некоторых больных обнару-
жены антитела против, белка tat. Есть данные' о том, что
трансактиватор, продукт гена tat, действует не только на уров-
не транскрипции, но и на посттранскрипционном уровне.
В, отличие от этого белка продукт гена trs/art, также являю-
щийся трансактиватором, действует только на посттранскрип-
ционном уровне. Третий трансактиватор, продукт гена sor,
действует на поздних стадиях репродукции, предположитель-
но на стадии сборки вирусных частиц. Таким образом; все 3
трансактиватора действуют последовательно, активируя раз-
ные стадии инфекционного цикла.
Как уже указывалось, основные проявления патогенеза
СПИД связаны с поражением популяции Т’-хелперов, в кото-
рых происходит размножение ВИЧ, сопровождающееся ги-
белью клеток этой популяции. Однако эта первоначальная
схема нуждается в серьезных коррективах. Действительно,
рецепторами ВИЧ являются ТЧ-рецепторы лимфоцитов, с ко-
торыми взаимодействуют ' поверхностные гЛикопротеиды
(gpl20) вируса. Но для гибели лимфоцитов не обязательно
размножение в них вируса, так как трансмембранные глико-
протеиды {gp!20/gp41) могут вызывать образование сим-
пластов и гибель клеток и без размножения [Maddon Н. et al.,
220
Таблица 20. Продукты генов ВИЧ
221
1986]. Кроме того, чувствительны к вирусу макрофаги [Gen-
delman Н. et aL, 1986], которые первично поражаются виру-
сом, поскольку на поверхности также имеют рецепторы для
ВИЧ. Между прочим, причиной частого поражения СПИД
гомосексуалистов является не только высокая концентрация
вируса в сперме, но и обилие скоплений макрофагов-в стен-
ках прямой кишки. Что же касается поражений мозга, то и в
этом случае вирус размножается преимущественно в макро-
фагах [Koenig R. et al., 1986].
Поражение макрофагов приводит к нарушению синтеза и
процессинга СЗ-компонента комплемента, причем это являет-
ся ранним симптомом: у инфицированных ВИЧ характерная
полоса СЗ-компонента комплемента исчезает задолго до про-
явления заболевания и инверсии отношения Т4 : Т8. Таким
образом, поражение Т-хелперов является вторичным, хотя и
решающим проявлением патогенеза СПИД. В противополож-
ность этому В-лимфоциты активируются, с чем, по-видимому,
связано раннее появление специфических антител при СПИД.
Для изучения вариабельности генома ВИЧ были сравнены
нуклеотидные последовательности генов env, а также участ-
ков генов gag и pol. Оказалось, что небольшим вариациям
подвержены участки молекулы гена env, выступающие сна-
ружи ободочки вириона, которые кодируют потенциальные
антигенные сайты. В то же время значительные участки этого
гена, а также генов gag и pol в, высокой степени консерватив-
ны, что позволяет сдержанно относиться к предвзято негатив-
ной оценке возможности получения вакцин против этой ин-
фекции.
По ряду свойств ВИЧ сближается с другим лентивиру-
сом — вирусом инфекционной анемии лошадей. Его гликопро-
теиды gp90 и gpl5 меняют антигенную структуру в ходе ин-
фекционного процесса, чем обусловлены особенности течения
этой инфекции — длительные ремиссии, сменяющиеся обост-
рениями. Внутренние белки (р15, р26, р9) такой изменчиво-
стью не обладают [Salinovich О. et al., 1986].
Как уже указывалось, ВИЧ имеет четко выраженный тро-
пизм к Т-хелперам, что связывают с тропизмом вируса к
Т4-рецепторам, которые в то же время являются рецепторами
для интерлейкина-2 [Dalgleish A. et al., 1984].
Существенным компонентом рецепторов для ВИЧ является
антиген СД4 (Т4)—антиген популяции Т-хелперов. Это было
показано в опытах с инфекцией клеток псевдотипом вируса
везикулярного стоматита и ВИЧ и нейтрализацией этих ан-
тигенов, препятствующей развитию инфекции [Dalgleish А.
et al., 1984].
По-видимому, репликация ВИЧ мало отличается от реп-
ликации других ретровирусов, за исключением того, что ВИЧ
222
имеет выраженные цитолитические свойства, буквально ист-
ребляя популяцию Т-хелперов. Пока что не вызывают опти-
мизма попытки химиотерапии СПИД (начиная от иммуности-
муляторов и кончая ингибиторами обратной транскриптазы)
[Rouvray D. et al., 1985; Lane H. et al., 1985; Norman C., 1985;
Fox J., 1986]. Поэтому большое значение придается изменению
социального поведения лиц, относящихся к группам повышен-
ного риска.
У шимпанзе ВИЧ вызывает персистентную инфекцию
[Fultz Р. et al., 1986] с поражением центральной нервной сис-
темы [Gajdusek D. et al., 1985], сходным с поражением ее у
людей [Snider W. et al., 1983]. Похожие на СПИД человека
заболевания у низших обезьян (макак) вызываются разными
вирусами, в частности, онковирусами типа Д, отличными от
вируса Мезона —Пфайзера [Marx Р. et al., 1984]. Однако для
проблемы СПИД человека не эти вирусы представляют ин-
терес, а вирусы иммунологически родственные ВИЧ. От аф-
риканских зеленых мартышек (Cerroplithe cus aethiops) был
выделен вирус, серологически близкий LAVIHTLV-III [Кап-
ki Р. et al., 1985]. Проблема вирусов, вызывающих СПИД у
обезьян, явилась предметом специального обсуждения ВОЗ
[WHO, 1985]. Было показано, что наряду с вирусами, родст-
венными Т-лимфотропному онковирусу человека (HTLV-I)
и вирусу Мезона — Пфайзера, от обезьян с признаками СПИД
были выделены вирусы, иммунологически родственные виру-
су LAVIHTVL-III.
Теперь после изложения элементарных данных о вирусе и
вызываемых им заболеваниях можно рассмотреть проблему
происхождения и эволюции СПИД. Прежде всего следует
отбросить как неверное утверждение о том, что СПИД — но-
вая болезнь, возникшая если не в 1981 г., то, скажем, в 1978 г.
Она так же «нова», как болезнь легионеров, которую до из-
вестной вспышки не диагностировали, или как инфаркт мио-
карда, который в прошлом столетии называли разрывом серд-
ца. Рассмотрим СПИД в СССР, который начали изучать
только в 1984 г.
Первой выявленной и зарегистрированной больной оказа-
лась девочка 11 лет, которая в возрасте около 2 лет получала
гемотрансфузии, а в 5 лет заболела лимфоаденопатией. Диаг-
ноз СПИД был установлен с помощью серологических и им-
мунологических тестов. Девочка заболела в 1977 г., а зара-
зилась в 1974 г. А когда же был инфицирован один из доно-
ров, чью кровь она получила? Наверное, ранее 1974 г.
Аналогично можно рассуждать и в отношении случаев СПИД
в США и в любой другой стране. Таким образом, совершенно
ясно, что СПИД начал существовать не в 80-е и не в 70-е го-
ды, а значительно раньше. Или, например, в Африке эпиде-
223
миология СПИД наиболее «натуральна», так как заражение
происходит путем естественного полового и бытового контак-
та и характерные проявления болезни в виде саркомы Капо-
ши часто и давно встречаются у детей. Нет решительно ни-
каких оснований говорить о СПИД как о новой болезни для
Африки.
Нам представляется СПИД такой же древней болезнью,
как и человечество. Вероятно, «колыбель» его — Африка —
явилась местом происхождения, там был и источник проис-
хождения вируса. Сходный вирус макак резусов или зеленых
мартышек [Montagnier L., 1986] имеет гомологию нуклеотидов
и серологическое родство с вирусом СПИД. Возможно, что
речь идет о дивергентном развитии нескольких вирусов, один
из которых эволюционировал вместе с человеком, возможна
и рекомбинантная природа этого вируса на основе взаимо-
действия онковирусов типа В и С [Toh Н., Miyata Т., 1985].
«Становление» этого вируса могло произойти 3—5 млн лет
назад, и с тех пор он проделал определенную эволюцию как
в месте своего происхождения (Африка), так и на других
континентах, где расселился человек. Обращает на себя вни-
мание отсутствие «собственных» заболеваний в Юго-Восточ-
ной Азии. Что это — низкая восприимчивость монголоидной
расы к вирусу, или низкая заселенность вирусом этой эколо-
гической ниши, или просто отсутствие достоверных сведений
о распространенности СПИД в этом регионе?
Применительно к СССР можно оценить автохтонную по-
раженность порядка 1 : 100 000. Если исходить из этой цифры,
то ежегодно заражаются около 2500 человек, а за 10 лет
«кумулируется» 25 000 инфицированных. У значительной ча-
сти (80%), по-видимому, инфекция бессимптомная или в суб-
клинической форме. Поэтому если даже будет обследовано
10% населения, то будет выявлено не более 2500 инфициро-
ванных, а среди них только 500 больных. Конечно, эти расче-
ты весьма произвольны, но цель их — поставить вопрос: а мог
ли при такой небольшой интенсивности эпидемического про-
цесса выжить вирус? Думается, что мог, так как невысокая
заразительность инфицированного компенсируется длитель-
ным, иногда пожизненным носительством вируса. Таким об-
разом, имеются и «медленный» вирус, и «медленная» инфек-
ция, и «медленная» эпидемиология. Вероятно, этот тип эпи-
демического процесса был характерен для первой половины
нашего столетия в странах Европы и Америки. Во второй
половине XX в. многие страны освободились от колониальной
зависимости и общение между людьми резко интенсифициро-
валось. В частности и в особенности это относится к странам
Африки, где, несомненно, существуют свои «естественные»
очаги СПИД, мужчины и женщины поражаются с примерно
224
одинаковой частотой, среди населения 3—7% человек имеют
антитела против вируса СПИД, а у проституток частота их
обнаружения доходит до 35—30% [Georges А., 1985]. Отме-
тим, что гомосексуализм в этих местах относительно редок.
Для колониальных стран процесс реинтродукции вируса
СПИД начался раньше — во второй половине прошлого сто-
летия, и население именно этих стран, владевших колониями
в Африке (Франция, Бельгия и др.), оказалось наиболее по-
раженным СПИД.
В особом положении оказались США, так как, во-первых,
ввоз рабов в США и страны Карибского бассейна начал ин-
тенсивно проводиться еще с конца XVIII в., во-вторых, в на-
чале 60-х годов в США произошла так называемая «сексуаль-
ная» революция (она охватила и ряд стран Западной Евро-
пы), легализировавшая промисквитет и гомосексуализм и
другие аналогичные проявления «свободной личности». Все
это не могло не привести к взрыву эпидемии СПИД, приняв-
шей характер национальной катастрофы. Быть может, реин-
тродуцированные африканские штаммы вируса СПИД обла-
дали повышенной вирулентностью по сравнению с эндемиче-
скими штаммами Европы и Северной Америки. Уже говорят
об обратном оттоке СПИД из США и Европы в Африку
[Biggar R„ 1986].
Перспективы борьбы со СПИД пока не слишком оптими-
стичны, поскольку эффективных лечебных средств пока не
найдено [Fox J., 1986], а выраженная изменчивость вируса
ставит препятствия на пути получения эффективных вакцин.
Впрочем, оценки темпов изменчивости этого вируса некото-
рыми авторами [Haseltine W., 1986] нам представляются явно
завышенными. Не следует также недооценивать санитарных
мер, диагностики СПИД у доноров и, наконец, изменения
уклада общественной жизни вплоть до необходимости «ущем-
ления» юридическими законами прав «свободных личностей»,
угрожающих здоровью и жизни народа. В этом отношении
здравый смысл советского народа и юридических законов
является залогом того, что нашей стране СПИД не угрожает
катастрофой, хотя и остается серьезной проблемой медицины
и здравоохранения.
Дополнение к авторскому тексту'. Немногим
более двух лет прошло со времени написания настоящей кни-
ги, а уже появились новые данные о возбудителе СПИД, бо-
лезни, принявшей характер пандемии. Если учесть, что ВИЧ
был открыт в 1983 г., а его этиологическая роль при СПИД
окончательно доказана в 1984 г., то период исследований из-
меряется 5—6 годами. За такой короткий срок был достигнут
1 Раздел написан А. Г. Букринской.
15—1536
225
поразительный прогресс в этой области знаний. Большую роль-
сыграли молниеносная перестройка научных исследований,,
создание новых лабораторий и даже институтов, установление
широких научных международных контактов, которые обес-
печили высокий темп научных исследований. Нет сомнения
в том, что ВИЧ является наиболее сложным среди других,
патогенных для человека -вирусов. Однако в настоящее время
о нем известно больше, чем о многих других патогенных аген-
тах. На примере ВИЧ были открыты новые классы явлений:
и механизмы патогенности, а некоторые из них впоследствии
были обнаружены и у других вирусов.
Несомненно, ошеломительные успехи в изучении возбуди-
теля СПИД оказались возможны благодаря высокому мето-
дическому уровню исследований по молекулярной биологии,
и генной инженерии. Следует упомянуть, что всего лишь 3 го-
да назад рядом ученых высказывалось мнение о том, что че-
ловечество не подготовлено к решению такой сложной проб-
лемы, как СПИД, и на фоне наших скудных знаний о моле-
кулярных основах жизнедеятельности клетки едва ли?
возможно выявить причины многочисленных и необычных
патологических изменений при СПИД [Haseltine W. А., 1986].
По мнению У. Хазелтайна, любой успех в области контроля
СПИД будет случайной удачей исследователя и «подобен*
удачному в-ыстрелу в темноте» (так и называется его статья:
«Выстрелы в темноте», 1986 г.), поскольку не будет основан:
на научных знаниях. Однако пессимизм ведущего специалиста
в области молекулярной биологии СПИД оказался чрезмер-
ным, и за короткий срок, через 2—3 года, были получены,
ответы на большинство поставленных им вопросов. К сожа-
лению, в настоящее время приобретенные знания не получили
непосредственного выхода в область профилактики и лечения
СПИД. Это положение отражает сказанная на III междуна-
родной конференции по СПИД в 1988 г. крылатая фраза:
«Блестящие победы в лаборатории и полный провал на ули-
це». Тем не менее нет сомнения в том, что эти неудачи вре-
менные и вскоре будут выработаны меры борьбы с пандемией
СПИД такие же не тривиальные, как и сам вирус.
.Не будет преувеличением сказать, что В. М. Жданов, как.
опытный эпидемиолог (одна из его основных специальностей)-,
первый в нашей стране распознал ту угрозу, которую несет-
СПИД для населения страны. На фоне общего благодушия
прозвучал его тревожный голос со страниц центральных газет
и научных журналов как предупреждение о том, что нам не-
избежать эпидемии СПИД и на нашу страну неуклонно на-
двигается ее угроза. В своей последней статье он писал: «Хотя
число заболеваний СПИД в СССР невелико и большая часть
их приходится на лиц иностранного происхождения, было бы-
226
величайшей и непростительной беспечностью полагать, что
пандемия СПИД пройдет мимо нас стороной... СПИД — не
национальная, а глобальная проблема, требующая для своего
решения объединения международных усилий под эгидой Все-
мирной организации здравоохранения, необходима наступа-
тельная стратегия и тактика борьбы со СПИДом. Здесь может
пригодиться опыт, накопленный при искоренении оспы. Но
борьба со СПИДом значительно сложнее, потребует несрав-
ненно больше сил и средств, займет не одно десятилетие.
Нельзя допустить, чтобы СПИД стал чумой XXI века, истреб-
ляющей сотни миллионов» [Жданов В. М., 1987]. В. М. Жда-
нов настаивал на том, что необходимы безотлагательные ме-
ры для заслона ввоза вируса в нашу страну, пока еще не
поздно. Вскоре после смерти В. М. Жданова принят ряд со-
ответствующих правительственных указов.
В последние годы жизни В. М. Жданова СПИД стал ос-
новной проблемой, над которой он работал и в которую вло-
жил много сил и здоровья. В Институте вирусологии им.
Д. И. Ивановского АМН СССР, который он возглавлял, очень
оперативно были развернуты научные исследования по изу-
чению вируса и созданию двух диагностических тест-систем,
по получению рекомбинантных вирусных белков и монокло-
нальных антител. В. М. Жданова волновал вопрос о про-
исхождении вируса и его эволюции, о взаимоотношении его
с другими ретровирусами и лентивирусами животных.
Вскоре после открытия возбудителя СПИД появились со-
общения, в том числе и в нашей стране, об искусственном
происхождении вируса и его создании в лабораториях Пента-
гона как вида биологического оружия. Эта кампания, исполь-
зуя неубедительные аргументы, нанесла большой вред науч-
ным контактам СССР и США и на несколько лет затормозила
начало совместной работы советских и американских ученых.
В. М. Жданов категорически выступал против этой концепции.
По его мнению, чрезмерно сложная структура генетического
аппарата вируса полностью исключает возможность создания
вируса с помощью человеческих рук. Правота этого сообра-
жения подтвердилась позже. Лишь совсем недавно стали из-
вестны генетические элементы вирусного генома, функциони-
рующие в сложном взаимодействии друг с другом и с други-
ми вирусными генами.
Во время работы В. М. Жданова над книгой появились
первые сообщения о выделении на территории Западной Аф-
рики вируса иммунодефицита обезьян (ВИО), которым были
заражены африканские зеленые мартышки, а вскоре и вируса
иммунодефицита человека типа 2 (ВИЧ-2), который занимает
промежуточное положение между ВИЧ-1 и ВИО. В. М. Жда-
нов немедленно оценил значение этих вирусов для понимания
15*
227
эволюции ВИЧ и использовал данные о первичной структуре
их геномов для трактовки эволюционных представлений. Каю
оказалось, помимо 3 структурных генов gag, pol и env, нахо-
дящихся в составе всех ретровирус'ов, ВИЧ имеет в своем!
составе еще 6 неструктурных генов, продукты 4 из них явля-
ются трансактиваторами. Это новая группа регуляторных
белков, обладающих уникальной способностью активировать,
функцию структурных и неструктурных генов, в том числе иг
самих себя. С экспрессией этих генов в значительной степени
связаны активация и экспрессия провируса. Функции данных
генов были изучены и уточнены лишь в последнее время,
в связи с чем они получили новые названия, не фигурирующие
в предыдущем разделе книги.
vdv rev
□ □ ЕЗ
(ZED НШ □ ЕЗ
| ITR [ | pol [ | епу ~| | LTR |
Эти гены следующие: 1) tat (от англ, trans,-activator of
transcription), название гена сохранено; 2) rev (от англ.
regulator of expression of virus proteins), прежнее название
art, trs\ 3) vif (от англ, virion Infectivity factor), старое на-
звание sor; 4) ne[ (от англ, negative regulatory factor), преж-
нее название З'-orf. Гены с неизвестными функциями — vpr
и vpu. Наиболее активным регуляторным геном является tat,
включение которого способно в 1000 раз усилить репликацию
вируса. Его действие обусловлено связыванием продукта гена
с областью TAR, находящейся в месте транскрипционного»
старт-сигнала в LTR и распространяющейся на 70—80 нук-
леотидов в лидерную область. Стимулирующий эффект рас-
пространяется на все вирусные гены, как на структурные, так
и регуляторные, и приводит к их одновременной транскрип-
ции, благодаря чему начинается взрывообразное образование
вирусных частиц.
Второй регуляторный ген rev приводит к избирательной
активации синтеза структурных белков, замедляя синтез ре-
гуляторных белков. Продукт гена rev взаимодействует с кэп-
структурой в составе длинных мРНК.
Третий регуляторный ген nef является негативным регу-
лятором, который замедляет транскрипцию вирусных генов1.
Вторично он обеспечивает состояние равновесия, устанавли-
вающееся между вирусом и организмом. Продукт гена nef
взаимодействует с начальной последовательностью в LTR,
негативным регуляторным элементом NRE. Взаимодействие
механизмов, включающихся генами nef и tat, может приво-
228
дить к стационарному состоянию, при котором вирус может
лишь ограниченно реплицироваться и не вызывать гибели
клеток. Взаимодействие продуктов генов nef и rev также
будет угнетать синтез регуляторных и структурных белков,
и провирус будет находиться в негативном состоянии. Ско-
рее всего взаимодействие этих 3 генов обеспечивает ответ
по принципу «все или ничего». Четвертый ген vif кодирует
синтез белка, который повышает способность зрелой вирус-
ной частицы заражать клетку. Механизм действия этого белка
пока не выяснен. Остальные два гена vpr и vpu, по-видимому,
также кодируют синтез регуляторных белков, однако их функ-
ции еще не установлены [Хазелтайн У., Вонг-Стааль Ф., 1988].
ВИЧ-2 имеет сходную с ВИЧ-1 организацию генома, что
указывает на их общее эволюционное происхождение. Не
очень высокая гомология генома подтверждает, что оба виру-
са являются различными членами группы ВИЧ, ане вариан-
тами одного и того же вируса [Guyader М. et al., 1987]. По
структурной организации генома ВИЧ-2 ближе к ВИО, чем
к ВИЧ-1. Длина генома ВИЧ-2 и ВИО несколько больше, чем
у ВИЧ-1 (соответственно 9671 и 9200 нуклеотидов). В составе
генома ВИЧ-2 и ВИО есть ген vpx, отсутствующий у ВИЧ-1,
и в то же время нет гена vpu. Гомология ВИЧ-1 и ВИЧ-2 по
наиболее консервативным генам gag и pot равна соответст-
венно 56 и 60%, по другим генам она не превышает 30—40%
[Guyader М. et al., 1987], ВИЧ-2 имеет более высокую гомо-
логию генома с геномом ВИО и более широкие антигенные
перекресты не только по антигенам pol и gag, но и env.
Антигенные связи ВИЧ-1 и ВИЧ-2 ограничиваются антигена-
ми pol и gag.
В. М. Жданов придерживался точки зрения, что источни-
ком происхождения ВИЧ является сходный вирус африкан-
ских обезьян резусов или зеленых мартышек, который сохра-
нил гомологию нуклеотидов и серологическое родство с ВИЧ,
и все 3 вируса произошли от общего предка. В настоящее
время это мнение является общепринятым, но оно вызвало
немало нареканий, когда впервые несколько лет назад
В. М. Жданов опубликовал ряд журнальных и газетных
статей.
Почти одновременное появление очагов инфекции ВИЧ-1
в Центральной Африке и ВИЧ-2 в Западной Африке едва ли
можно объяснить одновременными мутациями в предшеству-
ющем непатогенном ретровирусе или случайным возникнове-
нием двух новых для человека вирусов, В. М. Жданов пола-
гал, что СПИД — столь же древняя болезнь, сколь древне
человечество, и местом происхождения его является Африка,
а источником происхождения — сходный вирус обезьян резу-
сов или зеленых мартышек. Вирусы могли возникнуть 3—
229
5 млн лет назад и с тех пор проделали определенную эволю-
цию как в месте своего происхождения (Африка), так и на
других континентах. Эта точка зрения, впервые высказанная
В. М.. Ждановым, имеет своих последователей. М. Фуказава
и соавт. (1988) также полагают, что ВИЧ и ВИО дивергиро-
вали миллионы лет назад и эволюционировали постепенно
с эволюцией приматов. Авторы определили нуклеотидные
последовательности ВИО, выделенного от африканских зеле-
ных мартышек, и провели их сравнение с геномами ВИЧ-1,
ВИЧ-2 и ВИО азиатских макак. ВИО, выделенный от афри-
канских зеленых мартышек, отличается от других вирусов
иммунодефицита, хотя он несколько ближе к ВИЧ-2 и ВИО
азиатских макак, чем к ВИЧ-1. В то же время ВИО макак
очень сходен с ВИЧ-2, а ВИО зеленых мартышек значитель-
но отличается от ВИО макак. Определение нуклеотидных
последовательностей ВИО, выделенного от мандрил, также
показало, что этот вирус отличается от других ВИЧ и ВИО,
включая ВИО африканских зеленых мартышек, и почти в
равной степени «удален» от ВИЧ-1, ВИЧ-2, ВИО макак и
зеленых мартышек. М. Фуказава и соавт. трактуют эти дан-
ные как доказательства дивергенции вирусов в период ди-
вергенции приматов и появления в. результате эволюции при-
матов видоспецифических вирусов. Если и произошла меж-
видовая трансмиссия вируса, полагают авторы, это случилось
в древние времена. Что касается ВИЧ-1 и ВИЧ-2, они также
отделились в то время, дивергировали в процессе эволюции
человека, по-видимому, в различных изолированных популя-
циях и различных ареалах. Такой же точки зрения придержи-
вался К. Мульдер (1988). Сравнивая первичную структуру
геномов ВИЧ и ВИО, он приходит к выводу, что их сущест-
венные отличия отвергают возможность цроисхождения ВИЧ
от вирусов африканских зеленых мартышек в обозримом про-
шлом и лентивирусы произошли от общего предшественника
вирусов приматов Старого Света и человека и эволюциони-
ровали вместе со своими «хозяевами».
Несомненно, эта концепция вызывает ряд вопросов. Если
ВИЧ-1 и ВИЧ-2 дивергировали в результате эволюции чело-
века, почему ВИЧ-2 имеет большее генетическое родство с
ВИО? Почему ВИО вызывает болезнь лишь у азиатских ма-
как, содержащихся в неволе? Каким образом ВИЧ сохранил-
ся в организме человека до 60-х годов? Сомнения в. правоте
этой концепции у некоторых авторов вызывает то, что болезнь
не регистрировалась и вирус не проявлял себя. Однако и это
может иметь ряд объяснений. В. М. Жданов предполагал, что
патогенность вируса была невысокой и вирус не вызывал
клинических форм заболеваний благодаря установившемуся
равновесию между вирусом и организмом, вызванному как
230
низкой вирулентностью вируса, так и относительной устойчи-
востью организма. В настоящее время появилась материаль-
ная основа для такого предположения: наличие в составе
ВИЧ и ВИО гена nef с негативной регуляцией, продукт кото-
рого способен подавлять функции структурных и неструктур-
ных генов. Такую ситуацию можно сравнить с зараженностью
обезьян ВИО. Эти вирусы были выделены от разных видов
обезьян в Африке и Азии.
ВИО широко распространен среди африканских зеленых
мартышек, заражая 30—70% популяции, однако он лишен
патогенных свойств и у этих обезьян не вызывает заболева-
ния. При этом вирус способен к активной репликации в лим-
фоцитах крови зеленых мартышек, но не вызывает цитоли-
тического эффекта. Однако вирус иммунодефицита, выделен-
ный от содержащихся в неволе азиатских макак, обладает
патогенными свойствами и вызывает у обезьян заболевания,
сходные со СПИД человека. Он заражает ту же популяцию
Т-лимфоцитов — Т-помощников, рецептором для него также
являются молекулы CD4 на поверхности Т-клеток, он вызы-
вает состояние иммунодефицита, обусловленное, так же как
и у человека, снижением количества ТЖклеток и нарушением
их функции. Животные погибают от вторичных инфекций,
похожих на оппортунистические инфекции при СПИД. Одна-
ко вирус не был обнаружен у диких азиатских макак. Пред-
полагалось, что больные макаки были заражены в неволе и
источником их заражения были африканские зеленые мар-
тышки, содержащиеся в том же питомнике. Но при изучении
геномов вирусов, выделенных от азиатских макак и африкан-
ских зеленых мартышек, показаны существенные различия
между ними, свидетельствующие о независимой эволюции этих
вирусов [Fukasaw.a М. et al., 1988].
В то же время обнаружено и большое сходство в органи-
зации геномов ВИЧ и ВИО и их серологических свойствах.
Есть данные о том, что по вирулентности для людей ВИЧ-1
и ВИЧ-2 также существенно различаются. При заражении
ВИЧ-2 заболевание протекает менее остро, чем при зараже-
нии ВИЧ-1, и не ведет к столь неотвратимому и быстрому
концу. Генетический аппарат этих вирусов имеет различия.
Например, в составе ВИЧ-2 и ВИО отсутствует ген vpu, про-
дукт которого, возможно, повышает патогенность вирусов.
Напротив, у ВИЧ-2 и ВИО есть ген vpx, продукт которого
может обладать функцией репрессора активаторов- и умень-
шать патогенность вирусов. Вирулентность изолятов ВИЧ-1
также может варьировать в широких пределах. Можно до-
пустить возможность длительного сосуществования вируса и
организма, тем более что сама биологическая природа ретро-
вирусов — обязательный этап интеграции вирусного генома
231
с геномом клетки-хозяина, образование провируса и наследо-
вание его вместе с хромосомной ДНК, наличие непатогенных
эндогенных ретровирусов, передающихся вертикально — обос-
новывает возможность сосуществования представителей этого
семейства с клеткой без губительных последствий для «хо-
зяина».
Подтверждением этой возможности является, например,
более высокий уровень антител против ВИЧ-2 у старших по
возрасту африканских проституток по сравнению с таковым
у молодых. Следовательно, с возрастом увеличивается число
случаев контакта с вирусом и инфекция не заканчивается
летальным исходом. Известны случаи заражения обоими ви-
русами. Например, проститутки Западной Африки, заражен-
ные ВИЧ-2, часто позже заражались ВИЧ-1. В том случае,
если эта инфекция будет протекать не столь тяжело и не вы-
зывать губительных последствий, могут быть определены
новые подходы к созданию вакцины против СПИД с «участи-
ем» ВИЧ-2.
Аналогичные соображения об эволюции ретровирусов вы-
сказывались и по поводу происхождения Г-лимфоцитарных
вирусов человека HTLV-I и HTLV-II. Как и в случае возбу-
дителя СПИД, вскоре после открытия HTLV был выделен
близкий ему по свойствам вирус у обезьян (японских макак),
который обозначен как STLV. Организация генома обоих
вирусов идентична, а их нуклеотидные последовательности
почти одинаковы, гомология достигала 90—95%. Вирус обезь-
ян вызывал у макак рак лимфоидной ткани подобно тому,
как вирус человека вызывал лейкоз. Вскоре было обнаруже-
но, что STLV заражает и африканских, и азиатских обезьян
Старого Света; уровень зараженности варьирует от 1 до 40%.
При этом вирус человека более родствен вирусу, выделенно-
му от африканского шимпанзе и африканской зеленой мар-
тышки (95% гомологии), чем вирусу азиатской макаки (90%
гомологии). На этом основаны гипотезы о происхождении
HTLV от вирусов обезьян. Большую роль в возникновении и
эволюции вируса человека сыграл вирус, заражающий афри-
канских обезьян. В соответствии с одной из гипотез HTLV
произошел от вируса, заражавшего общего предка крупных
человекообразных приматов в эпоху эоцена, т. е. около 40 млн
лет назад. Это заключение основано на том, что 5% различие
в нуклеотидных последовательностях вирусов человека и
обезьян достаточно существенно и свидетельствует о дивер-
генции вирусов параллельно с дивергенцией линии приматов
Нового и Старого Света. После этого вирусы обезьян и чело-
века проделали параллельную эволюцию вместе со своими
«хозяевами» [Эссекс М., Канки Ф., 1988].
В то же время при такой длительной независимой эволю-
232
ции двух вирусов едва ли могла сохраниться столь высокая
степень гомологии, как 95%. Поэтому другая концепция про-
исхождения HTLV предполагает, что HTLV возник в менее
отдаленные времена. Например, он мог возникнуть в Африке,
когда один из вариантов вируса обезьян приобрел способ-
ность циркулировать среди людей, а затем этот вариант рас-
пространился в страны Нового Света в результате работор-
говли и в Японию, куда его завезли португальские торговцы-
мореплаватели.
Как и в случае HTVL, альтернативная изложенной выше
точка зрения на происхождение вирусов иммунодефицита
основывается на том, что эти вирусы дивергировали' не мил-
лионы лет назад, в далекие доисторические времена, а в обо-
зримом прошлом, менее 1000 лет назад. Срок возникновения
вирусов у разных авторов варьирует от 40 [Smith Т. et al.,
1988] до 140 [Sharp Р., Vi W.-H., 1988] и 280 [Yokoyama S.
et al., 1988] лет. Эта концепция основана на том факте, что
нуклеотидные замены в геномах ретровирусов накапливаются
в миллионы раз быстрее, чем в ядерных ДНК высших организ-
мов. Огромная скорость мутационного процесса обусловлена
высокой скоростью ошибок при репликации вирусных РНК и
синтезе ДНК на РНК-матрице. В результате возможна одна
ошибка на 103 или 104 оснований, в то время как для ДНК
скорость ошибки не превышает одной на 109 [Реппу D., 1988].
Поэтому эволюция у ретровирусов могла протекать в милли-
он раз быстрее, чем в случае ДНК-геномов.
Для определения филогенетической истории возникнове-
ния вирусов иммунодефицита были использованы традицион-
ные подходы, основанные на расчете числа мутаций в вирус-
ных геномах. В основе такого расчета лежит определение
времени по скорости замен нуклеотидов на один сайт за один
год. Однако для ВИЧ такой подход оказался осложненным
по нескольким причинам: недостаточное число изолятов с из-
вестной структурой генома, высокая вариабельность извест-
ных штаммов ВИЧ-1, которая затрудняет идентификацию
гомологичных последовательностей, и, главное, отсутствуют
данные о временных соотношениях штаммов как калибровоч-
ных точек из-за короткой эпидемиологической истории виру-
сов. Наиболее старый изолят ВИЧ-1, выделенный в Заире из
хранившегося образца крови, относится всего лишь к 1976 г.
[Smith Т. et al., 1988].
Т. Смит и соавт. (1988) построили эволюционное древо
для вирусов иммунодефицита, используя 5 изолятов ВИЧ-1,
два ВИЧ-2 и два ВИО. Сравнения проводили по наиболее
вариабельному гену env с целью выявления наиболее консер-
вативных сайтов и исключения недостоверных различий.
В гене env имеются 3 консервативные области, связанные с
233
функцией белка: цистеиновые остатки, сайты гликозилирова-
ния и сайт протеолитического нарезания. Авторы исходили
из того, что скорость мутаций была постоянной в течение
всей филогенетической истории вирусов (теория молекуляр-
ных часов). У всех изолятов отличие ВИЧ-1 1976 г. от более
«свежих» изолятов составляет 11,6±2,0 замен на 1000 в год
для 3-го нуклеотида кодона. У двух изолятов ВИЧ-2, выде-
ленных с разницей в 1’/2 года, обнаружено 21 ±5 замен на
1000 в год. Это позволяет определить период дивергенции
ВИЧ-1 и ВИЧ-2 в 37 лет, что совпадает, как полагают авто-
ры, с началом эпидемии в Африке, на Гайте и в США. Дей-
ствительно, серологические и клинические данные указывают
на распространение ВИЧ-инфекции в Африке в середине
50-х годов [Plot Р. et al., 1988; Curran J. W. et al., 1988],
а в США в 1969 г. [Smith Т. et al., 1988]. На основании полу-
ченных данных построено эволюционное древо, которое, одна-
ко, показано без корней. Эта схема не исключает того, что
вирусы обезьян могли произойти от вирусов человека, а не
вирусы человека от вирусов, обезьян.
BHO-H6W
1-- ВИО ММ142
— ВИЧ-2-NIHZ
ВИЧ-2-ROD
ВИЧ-1-ВН8
ВИЧ-1-RF
BH4-I-Z6
ВИЧ-1-MAL
Анализируя данные Т. Смита и соавт., Д. Пенни (1988)
пытается выявить те корни эволюционного древа, которые
позволили бы определить происхождение вирусов. Если
Т. Смит и соавт. уравнивают скорости эволюции ВИЧ-1 и
ВИЧ-2, то Д. Пенни останавливается скорее на том варианте
эволюции, при котором корень древа ближе к ВИЧ-2, по-
скольку скорость мутационного процесса у ВИЧ-1, как у бо-
лее вирулентного штамма, должна быть выше.
М. Мак-Клюре и соавт. (1988) построили эволюционное
древо для 17 ретровирусов, включая ВИЧ, по скорости мута-
ций в наиболее консервативном гене pol и наименее консер-
234
вативном гене env. Как и следовало ожидать, в первом слу.
чае было получено более однородное древо, чем во втором.
MMTV-------
ВИСНА
ВИЧ
BLV--1
HTLV-II -j Н
HTLV-I-*
Срок эволюции ВИЧ, равный 280 годам, был определен
исходя из предположения, что наиболее консервативный ген
pol лентивирусов мутирует с той же скоростью, как и вирус-
ные онкогены, т. е. 500 замен на один сайт в год [Yokoyama С.
et al., 1988]. Однако другие авторы исходят из более высокой
скорости замен в гене pol — 960 и полагают, что ВИЧ-1 и
ВИО дивергировали примерно 150 лет назад, ВИЧ-2 и.
ВИО— 30 лет назад, а лентивирусы приматов отделились от
вирусов Висна около 300 лет назад [Sharp Р., Li W.-H., 1988].
Авторы эволюционных теорий не исключают возможности,
что ВИЧ-1 и ВИЧ-2 возникли независимо друг от друга от
ВИО. Рассматривается возможность того, что ВИЧ-1 произо-
шел от ВИЧ-2 как особо вирулентный штамм в соответствии
с более коротким инкубационным периодом и, следовательно,
с большей скоростью эволюции в связи с большим количест-
вом мутаций [Penny D., 1988].
Подобные расчеты вызывают критику некоторых эволю-
ционистов. Так, К. Мульдер (1988) считает эти определения
235
ошибочными, так как они основаны на ложной идентичности.
Поскольку вирус африканских зеленых мартышек значитель-
но отличается от ВИЧ, вирусы человека не могли произойти
от вирусов обезьян в недавнем прошлом. Скорее всего эти
вирусы имели общего предшественника среди вирусов прима-
тов. Таким образом, К- Мульдер полностью разделяет точку
зрения В. М. Жданова. В. М. Жданов полагал, что все 3 ви-
— ВИЧ-1
ВИО
— ВИЧ-2
руса, ВИЧ-1, ВИЧ-2 и ВИО, дивергировали от общего предка
и все они были патогенны, но вирус африканских зеленых
мартышек утратил патогенность после дивергенции. Возмож-
на и другая трактовка: все 3 вируса были непатогенны и
ВИЧ-1 и ВИЧ-2 приобрели патогенность после дивергенции.
Возможно, вирус стал возбудителем иммунодефицита лишь
после того, как произошли изменения в его генетической
структуре и активировались гены-регуляторы, в несколько
сотен раз усиливающие репродукцию вируса и патологический
процесс.
Благодаря продуктам этих генов происходят активация
провируса в Т-лимфоцитах и переход из латентной стадии в
клиническую, при этом механизмы активации провируса мо-
гут быть многообразными. Включение активной экспрессии
генов может произойти в результате взаимодействия транс-
активатора— продукта гена tat — с последовательностью
TAR. Активация может произойти в результате образования
клеточного белка NF-kB в Т-лимфоцитах, стимулированных
иммуногеном. В этом случае механизм включения провируса
. 236
отличается от предыдущего, так как белок NF-kB связывает-
ся с другой областью LTR— усилителем (в составе LTR
ВИЧ-1 этот белок связывают две последовательности, а у
ВИЧ-2 — одна). Форболовые эфиры, образующиеся при акти-
вации Т-лимфоцитов, активируют провирус, связываясь с об-
ластью LTR, синергичной с tat. Трансактиваторы других ви-
русов — вируса гепатита В, аденовируса, герпесвирусов —
обладают иным механизмом действия. Например, активация
ВИЧ белком аденовируса EIA зависит от ТАТА box, а акти-
ваторы вируса простого герпеса работают по другому меха-
низму. Хотя еще далеко не все пути активации провируса
известны, очевидно, что этот процесс может быть вызван мно-
гими факторами, взаимодействующими с разными регулятор-
ными элементами самого вируса -и друг с другом. Изучение
механизма их действия может способствовать созданию новых
подходов к лечению и профилактике СПИД, а данные о мень-
<шей патогенности ВИЧ-2 по сравнению с ВИЧ-1 могут опре-
делить новые подходы к созданию вакцины против СПИД.
Таким образом, изучение взаимоотношений вирусов иммуно-
дефицита, их происхождения и эволюции может быть не от-
влеченной абстракцией и игрой ума, а проблемой, тесно свя-
занной с пониманием эпидемиологии СПИД и перспективой
контроля болезни.
Интерес к происхождению .и эволюции возбудителей
СПИД возрастает с каждым годом, накапливаются новые
яаучные факты, увеличиваются возможности, позволяющие
обосновать эволюционные теории. Несомненный вклад в эту
проблему при ее зарождении внес В. М. Жданов..
ГЛАВА 21. ФАГИ И ДРУГИЕ ВИРУСЫ
С ЮДНОНИТЕВОЙ ДНК
Фаги группы ФХ174, образующие семейство Microviridae,
являются изометрическими вирусами, имеющими геном в виде
циркулярной однонитевой ДНК. Она имеет небольшую моле-
кулярную массу (1,7Х 106), 5'-концевой белок, его масса со-
ставляет 25% массы вирионов; содержание Г + Ц-пар колеб-
лется в широких пределах (35—60%).
Вирионы содержат 4 белка (60 молекул на вирион), из
которых капсидный белок имеет молекулярную массу 50 000.
Морфологически вирионы представляют собой икосаэдры диа-
метром 27 нм, состоят из 12 капсомеров и узлообразных об-
разований на вершинах углов.
Репликация осуществляется полуконсервативным путем с
образованием интермедиата в виде двунитевой ДНК- В про-
цессе репродукции образуется 9 белков, участвующих в. реп-
237
Рис. 39. Синтез плюс-цепи ДНК бактериофага ФХ174 с участием фагового
белка Л (схема).
1 — белок А; 2 — белок гер; 3 — ДНК-связывающий белок; 4 — синтезирующиеся цепи
ДНК; 5 — .родительские цепи ДНК; Б —белок; СВ — связывающий белок; ПШ — по-'
лимераза III.
ликации ДНК. Две секции генома с разными рамками считы-
вания кодируют по два белка. Один белок — продукт гена А —
имеет молекулярную массу 59 000 и является эндонуклеазой.
Этот фермент разрывает двунитевую ДНК, что способствует
образованию дочерних ДНК. На рис. 39 схематически пока-
зано участие эндонуклеазы в репликации ДНК [Вартапе-
тян А. Б., 1982].
Микровирусы составляют довольно многочисленную груп-
пу (25 вирусов), поражающих энтеробактерий. Для понима-
ния их места в системе вирусов напомним некоторые факты.
Из 4 групп вирусов с однонитевой ДНК две группы поражают-
бактерий и имеют ДНК циркулярной формы — это микро- и
инвовирусы. Однако их вирионы имеют нитчатую структуру..
В две остальные группы входят парвовирусы, ДНК которых-
линейная, а вирионы икосаэдрические, и вирусы растений —
геминивирусы, имеющие совсем небольшую (0,7Х106—0,8х
Х106) циркулярную ДНК и своеобразную морфологию ико-
саэдрических вирионов. Последние представляют собой час-
тицы размером 18—20 нм, являющиеся двумя неполными ико-
саэдрами, которые состоят из 22 капсомеров [Matthews R.,.
1982].
Таким образом, все 4 группы вирусов с однонитевой ДНК
обладают достаточными различиями и вряд ли можно найти
238
между .ними какое-либо родство. Даже нитчатые фаги, имею-
щие сходную по размерам с микровирусами циркулярную
ДНК и занимающие сходную экологическую нишу, на самом
деле имеют мало общего с фагами группы ФХ174. Те из них,
которые поражают бактерий (около 20 вирусов, объединен-
ных в род Invovirus), отличаются по механизму репликации.
Другой род (Plectovirus), насчитывающий более 30 вирусов
микоплазм, представлен довольно короткими палочками —
•производными икосаэдров (это, вероятно, относится и к пер-
вой группе нитчатых фагов).
Итак, описанные выше группы вирусов не могут быть объ-
единены эволюционно, и, вероятно, каждая группа или даже
некоторые роды в пределах семейств представляют собой са-
мостоятельные эволюционные ветви. Более детальное изуче-
ние их дает представление о возможных источниках их про-
исхождения и путях дальнейшей эволюции.
Здесь же уместно напомнить о существовании еще одной
группы фагов — небольшого семейства Plasmaviridae (8 пред-
ставителей), группы фагов микоплазм типа 2, паразитирую-
щих в этих бактериях и не имеющих клеточной стенки. Они
обладают небольшим геномом в виде двунитевой ДНК (7,6X
ХЮ6). В вирионах содержится 7 белков, они имеют плотный
нуклеоид и липидную оболочку. По более поздним данным,
эти фаги имеют циркулярную однонитевую ДНК величиной
14 000 нуклеотидов. Несомненно, это самостоятельная эволю-
ционная ветвь.
У микоплазм обнаружены три вируса: L2 — квазисфери-
ческий оболочечный вирион с циркулярной суперспирализи-
рованной ДНК с молекулярной массой 7,8Х106; вирус 23,
сходный с фагом Т7 бактерий, содержащий линейную двуни-
тевую ДНК с молекулярной массой 26X 106, и пулеобразный
вирус L51, имеющий однонитевую ДНК с молекулярной мас-
сой 1,5X106.
ГЛАВА 22. ПАРВОВИРУСЫ
Парвовирусы (Parvoviridae)—это большая неоднородная
группа вирусов, в которую входят вирусы, вызывающие раз-
нообразные заболевания млекопитающих и птиц, сателлиты
'(дефектные вирусы) аденовирусов, вирусы насекомых [Анань-
ев В. А., 1982; Bachman Р. et al., 1979; Matthews R., 1982].
Всех их объединяет то, что геномом является небольшая,
длиной около 5000 нуклеотидов (1,5X106—2,0ХЮ6), однони-
тевая ДНК. Нередко в разных вирионах содержатся положи-
тельная и комплементарная ей нити ДНК. Поэтому при экс-
239
тракции ее из вирионов может образовываться двунитевая
структура.
Семейство парвовирусов включает 3 довольно разные
группы вирусов: возбудители своеобразных заболеваний мле-
копитающих и птиц (род Parvovirus), дефектные сателлиты
аденовирусов (род Dependovirus) и вирусы денсонуклеоза
насекомых (род Densovirus). Несмотря на экологическую
разобщенность этих 3 групп вирусов, они имеют много обще-
го как в строении вирионов, так и стратегии их генома.
Вирионы являются икосаэдрами, имеют диаметр 18—26 нм,
32 капсомера; диаметр капсомеров 3—4 нм. Вирионы имеют
высокую плотность (1,34—1,42 г/мл) в связи с большим (до
20% массы) содержанием в них ДНК и небольшой коэффи-
циент седиментации (110—120 3). Генетический материал
представлен однонитевой линейной ДНК с молекулярной
массой 1,5X10®—1,8X10®, состоящей из 4675—5176 нуклеоти-
дов. Первые два рода различаются между собой тем, что у
первого ДНК в вирионах всегда имеют положительную по-
лярность, тогда как у второго в вирионах могут содержаться
плюс- или минус-нити. Кроме того, геномы этих двух групп,
вирусов имеют и другие отличия, хотя Т-образные структуры,
образуемые З'-концевыми последовательностями обеих групп,
чрезвычайно сходны. Сходна и структура двух рамок считы-
вания (неструктурные и структурные белки) у вирусов- срав-
ниваемых групп.
Вирионы содержат три капсидных белка (VP1, VP2 и
VP3), молекулярная масса которых варьирует у разных ви-
русов. По-видимому, синтез всех 3 структурных белков коди-
руется общей последовательностью генома и различия объ-
ясняются разными точками считывания и сплайсингом.
После адсорбции, проникновения в ядра клеток и депро-
теинизации начинает функционировать вирусный геном, тран-'
скрипция которого обеспечивается клеточной РНК-полимера-
зой, причем синтезируются белки (NS1, NS2 или только пер-
вый из них), участвующие в репликации вирусной ДНК.
У сателлитов аденовирусов в этом процессе участвуют и бел-
ки аденовируса. Предполагают, что З'-конец складывается,
образуя шпильку, и функционирует как праймер синтеза ДНК,
после чего происходят разрезание в области шпильки и раз-
деление родительской или дочерней молекул ДНК. Механиз-
мы транспортировки' структурных белков с мест синтеза в
цитоплазме в ядро изучены мало, как и сборка вирионов.
К роду Parvovirus отнесены 14 вирусов, вызывающих разно-
образные заболевания грызунов, домашних животных, норок,
кроликов, хомяков, гусей. Вирионные белки имеют молеку-
лярную массу 81000—86000 (VP1), 64000—77 000 (VP2),
60 000—67000 (VP3). Вирусы реплицируются в ядрах интен-
240
сивно делящихся клеток. Впрочем, при изучении парвовируса
панлейкопении кошек-было показано, что он может реплици-
роваться в клетках с остановленной (блокированной) фазой S'
[Lenghaus С. et al., 1985].
В репликации парвовирусов (Н1 вирус мышей) участвует
некапсидный вирусспецифический белок NCVP1, который су-
ществует в двух формах — собственно NCVP1 (84 000) и
NCVP1' (92 000). Оба белка появляются на ранней стадии
инфекции [Ron D., Tai J., 1984]. Парвовирусы нередко вызы-
вают латентную инфекцию, длительную персистенцию. По ан-
тигенной структуре выделяют 4 группы вирусов, имеющих
внутри групп иммунологическую общность. При заражении
клеток L лимфотропным парвовирусом мышей устанавлива-
ется персистенция, в ходе которой, с одной стороны, происхо-
дят мутации вируса, а с другой — мутации клеток, что типич-
но для этого взаимоотношения двух партнеров и может быть
определено как модель коэволюции [Ron D., Tai J., 1985].
Один из неструктурных белков парвовирусов весьма.кон-
сервативен, в том числе у автономно реплицирующихся пар-
вовирусов и сателлитов аденовирусов, а также у парвовируса
человека (В19) [Shade R. et al., 1986].
Парвовирус мыши (MVM) имеет гены для синтеза двух
неструктурных белков: NS1 (83 000) и NS2 (25000). Геном
кодирует 3 транскрипционных единицы, которые совпадают,
но обладают разными местами сплайсинга, в результате чего
мРНК имеют молекулярную массу 48000, 3300 и 3000. РНК
с массой 3000 кодирует синтез двух капсидных белков VP1
(83 000) и VP2 (64 000). Третий структурный белок VP3
(62 000) образуется после протеолитического выщепления
ЬШг-концевого участка VP2 [Cotmore S., Tattersail Р., 1986].
При сравнении парвовируса собак с вирусом энтерита но-
рок была выявлена 86% гомология их ДНК, что свидетельст-
вует о близком родстве обоих вирусов [McMaster G. et al.,
1981]. Парвовирус, вызывающий алеутскую болезнь норок
(хроническое системное заболевание), имеет однонитевую
ДНК с молекулярной массой 1,4Х106, седиментирующую при
16S. Два вирусных пептида, закодированные на ней, имеют
молекулярную массу 89 100 и 77 600 [Bloom М. et al., 1980].
Парвовирусы млекопитающих (кошек, норок и собак)
имеют выраженное антигенное родство, хотя вызывают раз-
ные болезни: у кошек — панлейкопению. У норок — энцефало-
патию, у собак — энтерит й миокардит [Surleraux М., Burton-
bay G., 1984]. Последний вирус индуцирует синтез 3 полипеп-
тидов (67 000, 70 000 и 85 000), а также, возможно, еще одно-
го полипептида (50 000). Автономный парвовирус человека
был обнаружен у здоровых доноров, а также у лиц с коре-
образной сыпью, суставными болями, лейкопенией и другими
16—1536
241
? NS-1 (75) A_____________
AAV-2 ? ns-2 (65)A
AVP1-3 (92-65)
О 10 30 40 70 90 100
I I I---------1----I---1—I
Рис. 40. Транскрипция ДНК-виру-
сов AAV-2, MVM и H-l. Горизон-
тальные линии — вирусные транс-
крипты, наклонные линии — интро-
ны; указаны области, кодирующие
капсидные и неструктурные вирус
ные белки, в скобках — молеку-
лярная масса белков (ХЮ3).
? NS-1 (85) А
MVM д VP1 (83)
д VP2 (65)
? NS-1 (76) д______________
Н-1 A VP1 (88)
Д VP2 (68)
симптомами, включая вспы-
. шки инфекционной эритемы
1 [Anderson М., Pattison J.,
’ 1984].
К роду Dependovirus от-
несены сателлиты аденови-
русов, выделенные вместе с
аденовирусами человека,
сельскохозяйственных животных и птиц. Молекулярная мас-
са вирионных белков составляет 87 000 (VP1), 73 000 (VP2)
и 62 000 ( VP3).
Три капсидных белка содержат совпадающие аминокислот-
ные последовательности. Их синтез кодируется на правой
половине генома и для каждой из них синтезируется своя
мРНК [Janik J. et al., 1984] (рис. 40).
Вирусы размножаются лишь в присутствии вируса-помощ-
ника, которым в естественных условиях является соответст-
вующий аденовирус. Репликация сателлитов аденовирусов
обеспечивается ранними генами аденовирусов (1а, 1Ь,2а и 4),
а также транскриптом малой РНК, синтезируемым клеточной
РНК-полимеразой III [Richardson W., Westphal Н., 1984].
В эксперименте показана возможность размножения их в
присутствии герпесвирусов [Buller R. et al., 1981].
При отсутствии аденовируса-хелпера репликации сателли-
та не происходит. Однако вирионы могут проникать в клетку,
их ДНК может достичь ядра и там сохраниться, будучи ин-
тегрированной в клеточный геном. Освобождение ее может
быть обеспечено вирусом-хелпером и стать началом продук-
тивной инфекции. Необходимо также отметить, что интегра-
ция генома сателлита аденовируса не сопровождается транс-
формацией клетки и изменением ее фенотипа. В то время как
аденовирус обеспечивает репликацию сателлита, последний
при коинфекции угнетает как литический процесс, так и он-
когенез, вызываемый аденовирусом. Вероятно, некоторые
сателлиты аденовирусов, например ААВ4, могут поражать и
человека, и домашних животных. Вся эта группа вирусов
очень компактная и имеет общие «корни» происхождения.
Род Densovirus включает 10 вирусов чешуекрылых насе-
комых, а также, возможно, двукрылых и прямокрылых. В от-
242
личие от предыдущих родов представители этого рода имеют
4 вирионных белка: VP1 (18000), VP2 (72 000), VP3 (57 000)
и VP4 (46 000). Вирусы размножаются преимущественно в
личинках, накапливаясь в гипертрофированных ядрах.
Одними из интересных особенностей 4 структурных белков
вируса денсонуклеоза тутового шелкопряда являются их вы-
раженная гомология и наличие антигенного родства. По-ви-
димому, синтез всех этих белков кодируется общей последо-
вательностью ДНК. Гомология имеется также между разны-
ми видами денсовирусов насекомых [Bando Н. et al., 1984].
Репликация осуществляется при активном участии клеточ-
ной системы синтеза ДНК, поэтому вирусы развиваются пре-
имущественно в делящихся клетках. При этом к ДНК кова-
лентно прикрепляется белок между тирозиновым остатком и
5'-концом молекулы ДНК- Этот белок не кодируется вирусом.
[Chow М. et al., 1986].
Несмотря на сходство ряда свойств, парвовирусы все же
не являются компактной группой обособленных вирусов,
и объединение их в одно семейство может представляться не-
сколько искусственным. Но, с другой стороны, эти вирусы и
не являются случайной группировкой. Близкие размеры гено-
мов, молекулярные массы структурных белков, тесная связь
репликации с ядерной активностью клеток — все это объеди-
няет вирусы теплокровных животных с вирусами насекомых.
Особенный интерес представляют дефектные вирусы..
В данном случае это компактная группа сателлитов аденови-
русов. Вообще же наряду с ДНК-содержащими имеются и
РНК-содержащие вирусы, паразитирующие в растениях и
грибах. Типичным вирусом-сателлитом, размножающимся в
растениях, является сателлит вируса некроза табака. В дан-
ном случае типы нуклеиновой кислоты сателлита и вируса-
помощника совпадают. В случае с дельта-вирусом дефектный
вирус является РНК-содержащим, а реплицирующий его ви-
рус — ДНК-содержащим. Однако необходима поправка: по-
следний вирус имеет репликативным интермедиатом РНК.
Происхождение этих многочисленных и разнообразных виру-
сов и их эволюция требуют специального изучения.
ГЛАВА 23. ПАПОВАВИРУСЫ
Паповавирусы составляют компактную группу не очень
многочисленных вирусов, образующую семейство Papovaviri-
dae. В него входят два довольно четко очерченных рода — Pa-
pillomavirus и Polyomavirus.
Геном представляет собой двунитевую циркулярную ДНК
с небольшой молекулярной массой (ЗХ106—5Х106). Вирионы
16*
243
имеют форму икосаэдров, их диаметр 45—55 нм, состоят из
72 капсомеров. Иногда встречаются филаментозные формы.
ДНК упакована в полости нуклеокапсидов вместе с 2—3 кле-
точными гистонами. Размножение происходит в ядре. Боль-
шинство вирусов обладает онкогенными свойствами ГАльт-
штейн А. Д, 1982; Matthews R., 1982].
Поскольку эта группа вирусов детально изучена, мы при-
ведем преимущественно данные, необходимые для понимания
.возможных путей эволюции этой группы вирусов. Следует
учесть, что наиболее подробно изучены вирусы полиомы и
.SV40 и в значительно меньшей степени — представители рода
Papillomavirus. Первичная последовательность нуклеотидов
расшифрована для нескольких видов, относящихся преиму-
щественно к этому роду. Так, ДНК SV40 содержит 5243 пар
оснований и представляет собой двунитевую кольцевую сверх-
•спирализованную структуру (20—24 витка на молекулу). Она
является своеобразной минихромосомой, ассоциированной с
клеточными гистонами F3, F2 и F2al. В нейтральной среде
сверхспирализованная ДНК имеет коэффициент седиментации
:20S, в щелочной среде в условиях плавления, при сохранении
..непрерывности колец этот коэффициент увеличивается до
53S. При разрыве единой нити сверхспирализация исчезает
и коэффициент седиментации снижается до 16S, а при разры-
ве обеих нитей образуется линейная молекула с коэффициен-
том седиментации 14S.
В составе вирионов SV40 имеются 3 белка: VP1 (молеку-
лярная масса 45000—48000), VP2 (32000—35000) и VP3
(23 000). VP1 является главным белком вирионов и состав-
ляет их капсид. Капсид состоит из 60 гексонов (построенных
-из VP1) и 12 угловых пептонов (построенных из VP2 и VP3).
'Кроме того, в. ходе репродукции вируса синтезируются боль-
шой (Т) и малый (0 ранние антигены, антиген U, индуциру-
ется СТО А (рис. 41).
На геноме вируса SV40 расположены 3 гена: А, ВС и D
'(рис. 42). Ген А кодирует антигены Т, t и U, ген ВС— VP1,
ген D — VP2 и VP3. Экономичность использования ограничен-
ного по величине генетического материала выражается в том,
что, во-первых, используются обе нити ДНК, во-вторых, один
и тот же ген кодирует синтез двух разных белков, антигенов
'Т и t, причем мРНК для синтеза меньшего белка образуется
путем сплайсинга. Антиген Т выполняет две функции — он
необходим для репликации вирусной ДНК и участвует, в
-трансформации клетки.
Взаимодействие SV40 с чувствительными к нему клетками
может быть двух типов — репликативное и интегративное.
'При репликации вслед за адсорбцией, проникновением вирио-
-нов в клетку и частичной депротеинизацией происходит тран-
.'.244
2
Рис. 42. Физическая, транскрипционная и трансляционная карта геномов
вируса полиомы (I) и SV40.
Т — антигены: st — малый, mt — средний, Т — большой.
Рис. 41. Карта локализации антигенов и структурных белков SV40 (I) и
вируса полиомы (II).
юг! — начало репликации ДНК; вирусный геном условно разделен на 100 единиц;
Г-аниц'сны; 1 — малый, 2 — средний, 3 —большой.
скрипция генов для ранних белков с помощью клеточной по-
лимеразы и трансляция. При этом образуется антиген Т,
инициирующий репликацию вирусной ДНК. Последний про-
цесс происходит при участии клеточного ДНК-полимеразного
комплекса. Кроме того, в ранней стадии синтезируются еще
4 белка: средний антиген Т, малый антиген t, антиген U и
СТОА. Репликация ДНК начинается в определенном месте
(origin of replication). Затем происходят транскрипция позд-
них (структурных) белков, самосборка вирионов и выход их
из деградировавших клеток.
245
При интегративном взаимодействии ДНК SV40 встраива-
ется ковалентно в. хромосомы зараженных клеток и инфекция
приобретает абортивный характер: синтезируются ранние
белки, из которых по крайней мере один (антиген Т) обеспе-
чивает трансформацию клетки. Необходимо, однако, отметить,
что такое подразделение относительно, так как интеграция
может иметь место и при продуктивной инфекции, а интегра-
ционное взаимодействие не исключает развития продуктивной
инфекции (синтеза вирионов).
Данные, полученные при изучении SV40 и вируса полиомы,
в общем справедливы для всех паповавирусов, однако со зна-
чительными коррективами. Так, среди полиомавирусов извест-
ны вирусы человека (ВК, JC), которые вызывают не неопла-
стические процессы, а демиелинизирующие процессы в мозге.
При совместном размножении аденовируса и SV40 образуют-
ся гибриды, содержащие в. составе аденовируса полный или
частичный геном SV40. Этот феномен не наблюдается у дру-
гих паповавирусов. Вирус бычьей папилломы может перси-
стировать в зараженных клетках в виде плазмиды [Roesl F.
et al., 1986].
Род Papillomavirus включает в себя вирусы папиллом (до-
брокачественных и злокачественных) кроликов, коров (5 ти-
пов), оленей, собак, лошадей, овец, крыс, человека (31 тип).
Молекулярная масса ДНК 5хЮ6, диаметр вирионов 55 нм.
Все они имеют общие видоспецифические и (некоторые из
них) типоспецифические антигены, не культивируются в кле-
точных системах. Строение генома одного из полиомавирусов
человека, JC, расшифровано [Frisque R. et al., 1984]. Он со-
стоит из 5130 пар нуклеотидов, на нем закодированы 6 бел-
ков: ранний антиген Т (/), капсидные белки VP1, VP2 и VP3.
Гомология этого вируса с SV40 составляет 69%, с В К —
75%. Это свидетельствует об эволюционной общности 3 срав-
ниваемых вирусов.
Вирус папилломы человека реплицируется в кератоцитах
в виде эписомы, 50—200 копий ДНК на клетку. При этом не
происходит ни интеграция, ни продуктивная репликация [La
Porta R., Taichman L., 1982].
Род Poliomavirus включает в себя вирусы, поражающие
мышей (полиомы, вирус К), кроликов (RRV), хомяков
(HOPV), обезьян разных видов (SV40, STMV, LPV, SA12)
и человека (ВК, /С). Эти вирусы обладают выраженными
онкогенными потенциями, но нередко вызывают бессимптом-
ную инфекцию. Вирусы человека неонкогенны; вирус JC вы-
зывает демиелинизирующий процесс — прогрессирующую
множественно-очаговую лейкоэнцефалопатию [Padgett В.
et al., 1971], а вирус ВК обнаружен у лиц с пересаженными
органами. Вирусы папиллом птиц имеют сходную организа-
246
цию с вирусами папиллом млекопитающих [Moreno-Lopez J.
et al., 1984].
Считается, что малый антиген поддерживает состояние
трансформации, обусловленное большим антигеном [Bikel I.
et ak, 1986]. При этом в процесс трансформации включается
клеточный ген для белка pp60c-src. Вирусы папилломы, по-
видимому, содержат не один, а два или больше трансформи-
рованных генов [Yang Y. et al., 1985]. Имеются веские дока-
зательства в пользу вовлечения вирусов папилломы человека
в злокачественный процесс в шейке матки [Duerst М. et al.,
1983]. Вообще вирусы папилломы человека, которых уже на-
считывается 31 серовар [Lorinez А., 1986], вызывают разные
типы опухолей (папилломы, злокачественные), причем опре-
деленные патологические формы «связаны» с разными серо-
варами вируса.
Эволюция папилломавирусов шла разными путями: завое-
вание новых «хозяев», формирование разных сероваров в. ор-
ганизме одного и того же «хозяина», смена тканевого тропиз-
ма. Первый путь привел к возникновению папилломавирусов
человека, коровы, лошади, оленя, овцы, козы, собаки, крысы
и других животных, многие из которых были одомашнены.
Как правило, видовая специализация сопровождалась потерей
патогенности для других видов «хозяев». Одновременно фор-
мировалась органно-тканевая специализация, отчетливо про-
сматривающаяся у папилломавирусов человека и коровы.
У коровы вирусы сероваров Г, 2 и 5 вызывают фибропапил-
ломы, а вирусы сероваров 5; 4 и 6 сохранили эпителиотроп-
носты Эти различия обусловили дальнейшую дивергенцию
между упомянутыми двумя подгруппами [Coggins L. et al.,
1985]. Попав, во внутривидовую экологическую нишу, папил-
ломавирусы стали дивергировать, образовав разные серова-
ры, особенно многочисленные у человека (41) и коров (6).
Паповавирусы обнаружены также у птиц (вирус budge-
rigar fledgling disease) [Lehn H., Mueller H., 1986]. Описаны
также рекомбинанты между SV40 и аденоассоциированным
вирусом [Grossman Z. et al., 1984].
Для одних родов характерны серологические связи, в ос-
нове которых лежат консерватизм обоих генов и различия,
обусловленные другими генами. Применительно к вирусам
папилломы консервативными являются гены El, Е2 и L1
[Fucks Р. et al., 1986].
Происхождение паповавирусов, четко отграниченных от
других.групп вирусов и имеющих столь же четко отграничен-
ные две подгруппы (роды), члены которых взаимосвязаны
между собой, имея общие антигены, является загадкой. Эко-
логической нишей обеих групп паповавирусов служат только
млекопитающие, что может свидетельствовать о сравнительно
247
недавнем происхождении всего семейства. Серологические
связи внутри родов, дают еще больше оснований утверждать
о сравнительно недавнем их происхождении, и эволюции, из-
меряемой немногими миллионами лет. Наличие у приматов,
и человека сходных вирусов позволяет заключить, что эволю-
ция паповавирусов. была сопряжена с эволюцией их «хозяев».
При этом имеются явные различия между вирусами двух ро-
дов— не только в величине их генома, но в типе специализа-
ции. Папилломавирусы вызывают неопластические процессы
у своих «хозяев», именно эти поражения обеспечивают гори-
зонтальную эстафетную передачу вирусов. Специализация их
выражается еще и в том, что каждый из них поражает лишь
один вид.
В этом отношении полиомавирусы имеют более широкий
(по крайней мере принципиально) круг «хозяев», вызываемые
ими патологические процессы более разнообразные, а у «хо-
зяев» инфекция может протекать бессимптомно. В то же вре-
мя вирусы этой группы или, вернее, часть из них имеют хо-
рошо организованный механизм трансформации, включая
поддержание клеток в трансформированном состоянии. В чем
биологический смысл существования трансформирующего
клетки аппарата у SV40, если у своих «хозяев» он почти ни-
когда не вызывает злокачественной трансформации? Пора-
жает также удивительная экономия генетического материала
и мультифункциональность неструктурных белков-, особенно
антигенов Т (/). Невольно возникает вопрос не только о том,
как могли возникнуть такие совершенные автономные генети-
ческие структуры, но и для чего все это понадобилось. Этот
вопрос пока остается без ответа. Пожалуй, чуть ли не един-
ственным указанием на возможные источники происхождения
этой группы вирусов служит наличие гомологии между бел-
ком — продуктом гена ORF4 папилломавируса 8 человека и
ядерным антигеном 2 вируса Эпштейна — Барр [Fuchs Р.
et al., 1986]. И еще одним указанием на возможное проис-
хождение вирусов этой группы может служить следующее.
При исследовании библиотеки геномов клеток человека были
обнаружены фрагменты, которые гибридизовались с ДНК
SV40 значительно интенсивнее, нежели А 1и-последовательно-
сти, гибридизацию которых можно было объяснить обилием
в последних и регулирующей области гена, кодирующего ан-
тиген Т. S. Conrad и М. Botchan (1982) заключают, что по-
вторы длиной 72 пар нуклеотидов генома SV40 соответствуют
предполагаемому «активатору» клеточной ДНК. Мы хотели
бы добавить, что эти данные могут свидетельствовать и о кле-
точном происхождении данной последовательности, и о моле-
кулярной конвергенции.
Что же касается дальнейшей эволюции, то ее понять легче.
248
Несомненно, оба рода имели общего предка или общих пред-
ков, которые затем дивергировали, дав начало более специа-
лизированной группе папилломавирусов и менее специализи-
рованной группе полиомавирусов. Эволюция их могла идти
и внутри видов, и путем распространения от одного вида к
другому. При этом за десятки миллионов лет (особенно это
относится к первому роду) существенной эволюции не про-
изошло, и экологически вирусы как бы растекались по поверх-
ности, завоевывая новых «хозяев», но сохраняя консерватив-
ными большую часть имеющихся у них генов. Хронический
характер вызываемых ими процессов, длительное персистиро-
вание в организме — все это позволяло, с одной стороны,
сохраниться и эволюционировать вирусам даже в некоторых
популяциях, а с другой стороны, медленно и далеко не пол-
ностью заполнять занимаемую экологическую нишу в виде
того или иного «хозяина». Этот тип сложившихся взаимоот-
ношений между популяциями «вирусов» и «хозяев» охарак-
теризован в современной литературе о паповавирусах. Не-
смотря на интенсивное их изучение, вопросов значительно
больше, чем ответов на них, даже предположительных.
ГЛАВА 24. АДЕНОВИРУСЫ
Аденовирусы составляют обширную группу вирусов, пора-
жающих теплокровных животных. Эти вирусы по строению
генома и морфологии вирионов отличаются от других групп
вирусов. Аденовирусы выделены в семейство Adenoviridae с
двумя родами — аденовирусы млекопитающих и птиц — Mas-
iadenovirus и Aviadenovirus [Дрейзин Р. С., 1982; Norrby Е.
et al., 1976; Matthews R., 1982]. Дальнейшие подразделения
в обоих родах проводят по сероварам и видам «хозяев»: аде-
новирусы человека hl — h41, коров bosl — bos9, свиней susl —
sus4, овец ovil — ovi5, лошадей equl, собак canl — can2,
коз capl, мышей musl, кур gall—gall9, индюков mell—mel2,
гусей ansi, фазанов phal, уток anal. Аденовирусы человека
подразделяют на 5 подродов, представители которых отлича-
ются длиной фибр, степенью гомологии, молекулярной массой
внутренних белков и др. По онкогенным свойствам для гры-
зунов выделяют группы А: высокоонкогенные (серовары 72;
18 и 31), умеренно онкогенные (3; 7; И; 14; 16; 21; 34 и 35)
и низкоонкогенные (остальные серовары). В культурах тканей
практически все аденовирусы способны трансформировать
клетки. Имеются попытки связать высокую онкогенность с
низким содержанием Г+ Ц-пар.
Геномом является двунитевая ДНК с молекулярной мас-
сой около 23,8X106. Длина ДНК. 11 мкм, к 5'-концу молекулы
249
ковалентно присоединен терминальный белок. ДНК аденови-
руса в вирионах циркулярной формы, при этом терминальные
белки взаимодействуют между собой нековалентно. На концах
ДНК имеются терминальные инвертированные повторы из
100—140 пар оснований. Поэтому при удалении молекул тер-
минального белка аденовируса ДНК образует циркулярные
формы вследствие спаривания оснований. Терминальный бе-
лок участвует в циркуляризации ДНК. Аденовирусная ДНК
инфекционна; инфекционность резко повышается при наличии
терминального белка.
Вирионы имеют плотность 1,33—1,34 г/мл в градиенте
плотности хлорида цезия, икосаэдральную симметрию, диа-
метр 70—90 нм. Они состоят из 252 капсомеров диаметром
8—9 нм, в том числе 240 гексонов и 12 оснований пептонов,
к которым прикреплены булавовидные фибры, заканчиваю-
щиеся головкой. ДНК находится в полости капсида и ассо-
циирована с белком сердцевины, уложена в виде петель.
В вирионах имеются 11 —15 полипептидов, которые обо-
значают римскими цифрами от II до XII: пептиды гексона
(II), основания пентона (III), связанный с ним белок и фиб-
ры (Ша, IV), белки сердцевины (V, VII), гексонассоциирован-
ные белки (VI, VIII—XII). Молекулярная масса белков кап-
сида составляет 120 000 (II), 24 000 (VI), 13 000 (VIII), 19 000^
(IX), 85000 (III), 62 000 (IV), белков сердцевины — 48000
(V) и 18 500 (VII). Белки сердцевины сходны с гистонами.
Протективными белками являются гексоны, пентоны и фиб-
ры, с последними связан типоспецифический иммунитет.
Репродукция аденовирусов протекает стадийно: адсорбция,
проникновение вирионов в клетку и частичная депротеиниза-
ция, ранние синтезы, репликация ДНК, поздние синтезы,
сборка вирионов, выход из клетки. Репликация вирусной ДНК
и сборка вирионов происходят в ядрах зараженных клеток, по-
ток мРНК идет из ядра в цитоплазму, а синтезированные в
цитоплазме белки транспортируются в ядра в места сборки
вирионов. Вирионы прикрепляются к специфическим клеточ-
ным рецепторам клеточной мембраны с помощью фибр, про-
никают в клетку посредством эндоцитоза, теряя при этом
часть белков капсида. По микротрубкам вирион транспорти-
руется к ядерным порам и здесь теряет большую часть бел-
ков, сохраняя гистоноподобные внутренние белки (V, VII),
терминальный белок, низкомолекулярный (4000) белок щ
Ранняя транскрипция охватывает 5—'18% длины генома
и локализуется в левой 5' (Е1А) и правой 3' (ЕЗ) частях ге-
нома. Существуют еще более тонкие различия ранних синте-
зов, выделяют сверхранние (£/), предранние (Е1А), запозда-
ло ранние {Е1В—Е4) и промежуточные (IVa2, IX) области
генома. Область El (Е1А) интересна и тем, что в ней есть»
250
Ц L2 L3 L4 L5
EIA EIB —--------* E3
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
E2B E2A E4
Рис. 43. Гены и продукты генов аденовирусов.
Вирусные мРНК показаны стрелками; L — поздние, Е — ранние белкн. По оси абс-
•цисс — относительные величины.
гены, кодирующие синтез трансформирующих белков (рис. 43).
Синтез мРНК аденовируса катализируется клеточной РНК-
полимеразой II, при этом происходят формирование кэп-струк-
тур, сплайсинг, полиаденилирование. При этом кэп-структуры
для областей Е1А и Е1В разные.
Ранние белки Е2А и Е2В обеспечивают репликацию вирус-
ной ДНК, белками Е1А и Е1В обусловливается трансформа-
ция, причем образование опухолей у хомяков связывают с
синтезом ранних антигенов Т, которые в отличие от антиге-
нов Т паповавирусов многочисленны. Помимо обычных мРНК,
в зараженных клетках синтезируются низкомолекулярные VA
{virus-associated) ДНК. Этот синтез катализируется клеточ-
ной РНК-полимеразой III, ДНК регулирует этапы поздней
трансляции.
После заражения клеток аденовирусами ДНК проникает
в ядра и образует комплексы с клеточными гистонами. В этом
виде на ней происходит транскрипция ранних генов. Реплика-
ция ДНК осуществляется под «защитой» ДНК-связывающих
белков, а затем — гистонов. На этой структуре происходит
транскрипция поздних генов. Затем вновь синтезированная
ДНК образует комплексы с белками сердцевины и инкапси-
дируется, формируя вирионы [Dery С. et al., 1985]. Пока изу-
чены лишь немногие гены аденовирусов. Так, известно, что с
геном Е1А связана литическая и трансформирующая актив-
ность, с геном 1В — репликация и трансформация, с геном
Е1 — иммортализация клеток.
Репликация аденовирусной ДНК сопровождается 90%
угнетением синтеза «хозяйской» ДНК. В отличие от реплика-
ции «хозяйской» ДНК путем образования фрагментов Оказа-
ки синтез аденовирусной ДНК происходит непрерывно с двух
251
Рис. 44. Модель белковой затравки для инициации синтеза аденовирусной
ДНК. Вновь образованные нити ДНК (1) ковалентно связаны с белком.
ее концов. При этом терминальный К-белок с молекулярной
массой 55 000, ковалентно связанный с б'-концами нитей, яв-
ляется затравкой для инициации синтеза вирусной ДНК.
Предложены и другие варианты модели репликации адено-
вирусной ДНК, учитывающие участие дополнительных фак-
торов клеточного и вирусного происхождения (рис. 44).
С началом, репликации ДНК ранние синтезы выключаются
и их заменяют поздние синтезы. Большинство полипептидов,
синтезируемых в поздней стадии, являются структурными
белками или их предшественниками. Однако некоторые син-
тезируемые белки (молекулярная масса 100 000, 50000 и
39 000) не являются структурными, хотя участвуют в сборке
вирионов. Последняя происходит в ядрах и представляет со-
бой многоступенчатый процесс. Сначала формируются гексо-
ны из тримеров полипептида II и пентоны. В этом процессе
участвует неструктурный белок с молекулярной массой
100 000. Затем образуются «легкие капсиды» (600S, 1,315г/мл),
содержащие, помимо геномов, белки VI, VIII, Ilia, белки с
молекулярной массой 55 000 и 39 000. ДНК входит в фор-
мирующиеся капсиды через одну из открытых вершин, и кап-
сиды становятся более плотными (600S, 1,35 г/мл). «Юные»
вирионы становятся «зрелыми», накапливаясь в ядрах. При
этом клеточные синтезы полностью блокируются и клетки
погибают.
252
Наряду с описанной продуктивной инфекцией при зараже-
нии клеток могут происходить интегративные процессы. Пред-
полагают даже, что в процессе репликации имеются быстро4
преходящие стадии интеграции вирусного генома с клеточ-
ным. Что же касается интегративного типа взаимодействия;,
то оно имеет место преимущественно при инфекции клеток'
высокоонкогенными аденовирусами, причем интегрируется;
обычно не весь геном аденовируса, а часть его, несущая онко-
гены в области ранней транскрипции. Области ранних генов;
(Е1А, Е1В) являются началом репликации и трансформации..
Полагают, что инициация трансформации и ее поддержание
обеспечиваются разными генами, вернее, их продуктами [Hur-
witz D., Chinnadurai G., 1985] и в этом процессе участвуют
клеточные гены (белок pp60c-src). Это справедливо не только-
в отношении аденовирусов, но и других онкогенных ДНК-со-
держащих вирусов — полиома- и папилломавирусов [Amini S..
et al., 1986].
Онкогенные свойства аденовирусов и ряда других онко-
генных ДНК-содержащих вирусов с эволюционной точки зре-
ния могут казаться бессмысленными, тем более что у естест-
венных «хозяев» они часто не вызывают трансформации кле-
ток. Это, в частности, относится к аденовирусам, длительна1
персистирующим в миндалинах и тем не менее не являющим-
ся причиной рака и сарком дыхательных путей и верхнего*
отдела пищевода. Некоторый свет на этот своеобразный путь,
эволюции проливают исследования ранней области (1В) ге-
нома высокоонкогенного аденовируса 5. Эта область, зани-
мающая 0—11,2 участка генома, имеет две разные транскрип-
ционные единицы, Е1А и Е1В, и их продукты необходимы как
для литической инфекции, так и трансформации. Мутации в?
области Е1В, поражающие гены этой области, кодирующие-
синтез антигенов с молекулярной массой 19 000 или 21 000;
сопровождаются деградацией хромосомной ДНК [White Е.
et al., 1984] или вирусной и клеточной ДНК [Pilder S. et al.,
1984]. Из других особенностей аденовирусов заслуживают-
особого упоминания две: существование дефектных сателли-
тов аденовирусов и особый тип взаимодействия аденовирусов*
с паповавирусами. Первая рассмотрена в главе 22, здесь же
имеет смысл остановиться на второй.
Взаимодействие аденовирусов с SV40 имеет своеобразный*
характер. Аденовирусы размножаются в некоторых видах
клеток лишь в присутствии SV40, который в этом случае яв-
ляется хелпером, поскольку удаление его (например, с по-
мощью иммунной сыворотки) прекращает и размножение-
аденовируса в клетках почек обезьян вследствие блокирова-
ния синтеза некоторых структурных белков. В этом случае*
антиген Т SV40 является трансактивирующим фактором, бо-
25®
.лее активно (нежели терминальный белок аденовируса) свя-
зывающимся с аденовирусной ДНК, что необходимо для
инициации ее репликации.
Аденовирусы образуют рекомбинанты при совместном
культивировании, между мутантами может осуществляться
комплементация. Из других генетических особенностей инте-
ресна способность образовывать гибриды с SV40, включаю-
щие полный геном или часть генома паповавируса. Аденови-
русы также обеспечивают репродукцию дефектных парвови-
русов — сателлитов аденовирусов или аденоассоциированных
вирусов. Как уже упоминалось, семейство аденовирусов под-
разделяется на два рода, вирусы в пределах рода имеют серо-
логическое родство, в то время как серологические связи меж-
ду родами отсутствуют.
Род маетаденовирусов насчитывает более 80 представите-
лей, поражающих человека, обезьян, лошадей, крупный рога-
тый скот, овец, коз, свиней, собак и мышей. Хотя аденовиру-
сы могут размножаться в тканях разных животных, в естест-
венных условиях они поражают один или немногие близкие
виды.
Аденовирусы человека по некоторым свойствам, включая
онкогенные потенции, подразделяются на 6 групп, обозначае-
мых буквами латинского алфавита. Вирусы серотипов 1—35
вызывают заболевания дыхательных путей и конъюнктивиты,
фарингоконъюнктивную лихорадку, ангины, они легко куль-
тивируются в. клеточных культурах; вирусы сероваров 36—42
вызывают кишечные заболевания, не культивируются. Высо-
коонкогенные вирусы (группа А, серовары 12; 18 и 31, груп-
па С, серовары 2, 4 и др.) онкогенны для новорожденных
хомяков и вызывают трансформацию клеточных культур, но
для человека они не онкогенны, хотя могут длительно пер-
систировать в миндалинах. Онкогенными потенциями облада-
ют некоторые аденовирусы, поражающие обезьян и других
животных. У животных аденовирусы вызывают поражения
дыхательных путей, кератоконъюнктивиты, поражения кишеч-
ного тракта, гепатит у собак. Многие из них вызывают суб-
клинические и бессимптомные инфекции, что, впрочем, отно-
сится и к аденовирусам человека.
Род аденовирусов, птиц насчитывает 15 представителей,
поражающих домашних (куры, индюшки, утки, гуси) и диких
(перепелки, фазаны) птиц. Вирусы вызывают поражения ды-
хательных путей и другие заболевания, включая летальные
поражения эмбрионов.
Четко очерченная группа аденовирусов не имеет аналогов
среди других групп вирусов. Если даже считать эволюционно
общим признаком наличие терминального белка на 5'-конце
ДНК, то этот признак существует у вирусов многих разнород-
-.254
них групп. Помимо РНК'Содержащих пикорнавирусов, а так-
же вирусов заболеваний растений (собемо-, комо- и нейови-
русов), которые образуют группу с одинаковой стратегией
генома, терминальные белки имеют многие ДНК-содержащие
вирусы, а также многочисленные вирусы, содержащие одно-
и двунитевую РНК и даже митохондриальная ДНК кукурузы
[Garcia Р. et al., 1986]. Естественно, что при таком разнооб-
разии генетических структур, имеющих терминальные белки,
вряд ли можно их наличие принимать во внимание для оцен-
ки эволюционной общности вирусов, хотя у некоторых фагов
(Ср-1, ф29), помимо терминальных белков, имеются инверти-
рованные повторы на концах молекулы ДНК. Более того,,
есть веские основания считать, что схема репликации адено-
вирусов и фагов ф29 и Ср-1 имеет много общих черт [Варта-
петян А. Б., 1982; Garcia Р. et al., 1986]. Кстати, хвостатые
фаги следует считать филогенетически древними. И все-таки
непонятно, как возникли аденовирусы, ограничив свои эколо-
гические ниши теплокровными животными, а также чело-
веком.
Дальнейшие пути эволюции понятны. По-видимому, эво-
люция большинства вирусов была сопряжена с эволюцией их.
«хозяев», и этим можно объяснить четкую очерченность двух
родов аденовирусов, дивергенция которых привела к утрате
иммунологических связей между представителями разных
родов. В то же время существование серологического родства,
между вирусами внутри родов и высокая степень гомологии
ДНК не только внутри групп (70—95%), но и между виру-
сами, поражающими разные виды (10—25%), свидетельст-
вуют Об ЭВОЛЮЦИОННОЙ СВЯЗИ СЛОЖИВШИХСЯ В ХОДе ЭВОЛЮЦИИ:
родов. С этой точки зрения аденовирусы человека можно рас-
сматривать как потомков, аденовирусов предшествовавших,
ему приматов, а разнообразие аденовирусов человека отра-
жает эволюционное процветание этой группы вирусов.
Тем не менее многое остается непонятным и прежде всего
наличие у аденовирусов онкогенных потенций, не проявляю-
щихся фенотипически. Вероятно, онкогены аденовирусов име-
ют клеточное происхождение, о чем свидетельствует обнару-
жение гомологических участков геномов клеток млекопитаю-
щих и аденовирусов. Однако эти гены давно уже стали генам,ш
аденовирусов, необходимыми им для репродукции. Возможно,,
в этом и состоит ответ на поставленный вопрос, поскольку,
как известно, клеточные онкогены «предназначены» не для-
канцерогенеза, а выполняют важные регуляторные функции.
По-видимому, это и явилось причиной инкорпорации клеточ-
ных генов в геном аденовирусов в далеком прошлом, когда
возникли эти вирусы. Весьма характерно с этой точки зре-
ния, что ген Е1А аденовирусов серотипов 2 и 5, с которого-
255-
образуются 3 транскрипта (185, 12S и 9S) обеспечивает и
.литическую, и трансформирующую активность. Точно так же
ген 18 (58 000-М2) аденовируса серотипа 12 является ранним
теном, продукт которого обеспечивает начало репликации
вирусной ДНК, а также трансформации. Это «а так же», по-
видимому, никогда не реализуется при инфекции вирусом
своего естественного «хозяина», и потенциальная трансфор-
мирующая активность этого гена, как, впрочем, и нормальных
клеточных онкогенов, реализуется лишь в особых, искусст-
венно созданных условиях — при размножении вируса в куль-
туре ткани или при заражении им новорожденных хомяков.
Здесь же в разделе об аденовирусах целесообразно упо-
мянуть две группы фагов, морфология вирионов которых име-
ет сходство с таковой аденовирусов. Семейство Tectiviridae,
насчитывающее около 10 фагов (группа RRD), имеет геном
в виде двунитевой ДНК с молекулярной массой 9хЮ6, что
составляет 14% массы вирионов. В вирионах содержатся 16—
18 белков. Вирионы построены по типу икосаэдров диаметром
65 нм с булавовидными отростками на углах. Двойной капсид
состоит из ригидной внешней и гибкой внутренних оболочек.
Репликация изучена мало, вирусы поражают многие виды
-бактерий. Семейство Corticoviridae включает в себя 1—2 фа-
га (группа РМ2), геномом является циркулярная суперспира-
лизованная ДНК с молекулярной массой 6X10®, что состав-
ляет 14% массы вирионов. В вирионах содержатся 4 белка
с молекулярной массой 5Х103—43Х103. На вершинах углов
есть щеткообразные выступы. Вирионы имеют также два кап-
сида диаметром около 60 нм. Репликация изучена мало, ви-
русы паразитируют в морских Pseudomonas.
Какие-либо соображения о происхождении и эволюции
этих вирусов пока невозможны.
ГЛАВА 25. ИРИДОВИРУСЫ .
Иридовирусы образуют четко очерченную группу вирусов.
'Эти вирусы поражают широкий круг животных (насекомых,
морских беспозвоночных, рыб, земноводных) [Matthews R.,
1982]. Единственный известный до настоящего времени сход-
ный вирус африканской лихорадки свиней [Ortin J. et al., 1979]
выделен в самостоятельное семейство [Brown F., 1986]. Ири-
довирусы относятся к группе наиболее крупных ДНК-содер-
Жащих вирусов. Их геном — линейная двунитевая ДНК —
образует одну, а возможно, две молекулы, имеет молекуляр-
ную массу 100Х106—250Х106, что составляет 12—30% массы
вириона. Вирион — икосаэдр — состоит из 180 копий капсид-
.256
ного белка с молекулярной массой 29 000. К его б'-концу ко-
валентно прикреплен белок, поли (А)-последовательности на
З'-конце нет. В ходе репродукции РНК с молекулярной мас-
сой 1,4 X Ю6 кодирует синтез 4 белков: двух родственных с мо-
лекулярной массой 105 000 и 75 000, белка капсида (29 000)
и белка с молекулярной массой 14 000 [Salermo-Rife Т. et al.,
1980]. В составе вирионов имеются 13—25 структурных бел-
ков с молекулярной массой 10 000—25 000, в том числе про-
теинкиназа и другие вирионассоциированные ферменты.
Морфологически иридовирусы представляют собой икоса-
эдры диаметром 125—200 нм, в построении которых участву-
ют также липиды. Однако это не липидная бислойная обо-
лочка, и иридовирусы относятся к безоболочечным вирусам,
будучи наиболее крупными, наряду с хвостатыми фагами, их
представителями. Механизм их репликации сложный. Вирио-
ны проникают в клетки путем эндоцитоза, в. эндоцитарных
вакуолях происходит депротеинизация нуклеопротеида (осво-
бождение от липидно-белковой оболочки, механизм которого
неясен). Для транскрипции и репликации вирусной ДНК тре-
буются неповрежденные ядра клеток, однако значительная
часть репликации ДНК происходит с участием вирусиндуци-
рованных ферментов, причем эти процессы локализуются в
цитоплазме, там же обнаруживаются паракристаллические
скопления вирионов. Выход последних из клетки происходит
при цитолизе или путем «почкования», и в этом случае они
могут приобрести оболочку из клеточной мембраны, хотя на-
личие или отсутствие ее не влияет на инфекционность.
При изучении иридовирусов (вируса V-3 лягушек) было по-
казано, что сначала вирусиндуцированные синтезы осуществ-
ляются в ядрах, куда проникает вирусный геном и где про-
исходит сверхранняя транскрипция части генов с помощью
клеточной полимеразы II. Затем геном вируса перемещается
в цитоплазму, в которой транскрипция поздних генов обеспе-
чивается вновь синтезированной вирусспецифической тран-
скриптазой, отсутствующей в вирионах [Willis D. et al., 1984].
В пределах семейства выделены 4 рода. Вирусы двух ро-
дов поражают насекомых, различаются по размерам вирио-
нов. Род Iridovirus поражает личинки Tipula и других насе-
комых, имея довольно широкий круг «хозяев». Род насчитывает
более 30 вирусов, некоторые из них имеют иммунологи-
ческое родство. Кроме того, в этот род условно отнесены ви-
русы Chiromonas plumosur и Octepus vulgaris. Вирионы име-
ют диаметр 120 нм, содержат липиды, однако инфекционность
не исчезает после обработки эфиром. Инфицированные личин-
ки и очищенный вирус дают голубое свечение (радужность).
Род Chloridovirus заключает в себя 20 вирусов (типовой вид —
вирус радужности комаров), которые вызывают желто-зеленое
17—1536 257
свечение (радужность). Вирионы имеют диаметр 180 нм, со-
ответственно й размер генома примерно в 2 раза больше, чем
у представителей первого рода.
Род Ranavirus состоит из более чем 40 вирусов, поражаю-
щих земноводных (лягушек). У естественных «хозяев» —
взрослых лягушек Rana pipicess — они не вызывают болезни,
но для головастиков этого и других видов .лягушек они смер-
тельны. Помимо тканей земноводных, вирусы размножаются
в культурах клеток рыб, птиц и млекопитающих при невысо-
кой температуре (12—32°C). В отдельный род Lymphocystis-
virus выделены одноименные возбудители заболеваний рыб.
Вирус африканской лихорадки свиней выделен в самостоя-
тельное семейство, хотя имеет некоторые общие характерис-
тики с иридовирусами. В вирионах содержится ДНК-зависи-
мая РНК-полимераза, однако вирус размножается лишь в
клетках с непораженными ядрами. Кроме клеток свиней, мо-
жет размножаться в клетках других видов теплокровных
животных.
Немногочисленные данные об иридовирусах и вирусе аф-
риканской лихорадки свиней явно недостаточны для сколько-
нибудь обоснованных соображений об их эволюции и тем бо-
лее о возможном происхождении.
Иридовирусы характеризуются сложным механизмом ви-
русиндуцированных синтезов (сверхранняя, ранняя и поздняя
транскрипция), в которых участвуют как клеточное ядро, так
и вирусиндуцированные ферменты синтеза нуклеиновых кис-
лот. Хотя эти сведения уже сами по себе немаловажны для
обоснования предположения об общности происхождения всех
рассматриваемых групп вирусов, но этого достаточно, по-
скольку экологические ниши у каждой группы биологически
изолированы (насекомые, земноводные, рыбы, млекопитаю-
щие) и даже в пределах одной и той же или близких эколо-
гических ниш (два рода иридовирусов насекомых) имеются
четкие различия между родами по величине генома. Впрочем,
последнее не следует абсолютировать, так как подобные
свойства наблюдаются и в других группах сходных вирусов
(например, папиллома- и полиомавирусы, общность проис-
хождения которых не вызывает сомнений) и даже, в пределах
одной и той же таксономической группы (например, у герпес-
вирусов или у отдельных их родов).
Интересно выяснить, являются ли 4 рода иридовирусов и
вирус африканской лихорадки свиней ныне существующими
группами с вымершими связывающими их звеньями или же
мы еще не знаем многих представителей этой эволюционной
группы. Хочется надеяться, что данный пробел будет воспол-
нен в ближайшие годы.
258
ГЛАВА 26. ПОЛИДНАВИРУСЫ
Совершенно своеобразной группой являются полиднавиру-
сы (Polydnavirus), развивающиеся в личинках ночной бабоч-
ки Heliothis virescens. Их геном состоит по крайней’ мере из
28 молекул двунитевой суперспирализованной циркулярной
ДНК размером 6000—21 000 пар нуклеотидов, в неэквимоляр-
ных соотношениях [Kreil Р. et al., 1982]. Поскольку все эти
фрагменты не гибридизовались между собой, общий размер
генома оценивается в 190 000—240 000 пар нуклеотидов.
Вирус реплицируется в эпителиальных клетках calyx, яйце-
проводов осы и выводится в жидкость каликса, откуда впрыс-
кивается вместе с яйцами в паразита-«хозяина» — личинку
ночной бабочки. Вероятно, этот надежный механизм и обес-
печивает введение всех компонентов столь мультипартитного
вируса. Интересно, что в отсутствие вируса яйца осы не раз-
виваются, а инкапсулируются «хозяином», при наличии же
вируса инкапсуляции не происходит, а развитие личинки «хо-
зяина» резко замедляется [Edson К. et al., 1981]. Последнее
происходит и при введении вируса без яиц паразита [Vin-
son S. et al., 1979].
При использовании комплементарной ДНК в качестве зон-
да вирусная мРНК обнаруживалась в личинке уже через 2 ч
после заражения и в течение всего времени паразитирования
[Fleming J. et al., 1983]. При исследовании мРНК вируса на
разных стадиях инфекции идентифицировано не менее 12 ви-
дов мРНК- Были получены гибриды этой РНК с некоторыми
видами вирусной ДНК, а также идентифицированы некоторые
белки при трансляции in vitro с молекулярной массой от
19 000 до 45 000 [Blissard G. et al., 1986].
При изучении распределения вирусной ДНК в разных тка-
нях осы методом дот-блотт-гибридизации ДНК обнаружили
в тканях головы и груди особей обоих полов, а у мужских
особей — и в брюшных тканях. При этом вирусная ДНК (бы-
ли исследованы ее суперспирализованные фрагменты В и Q)
находилась как в свободном, так и интегрированном состоя-
нии [Fleming J., Summer М.., 1986].
Естественно, что нет никаких оснований для рассуждений
о происхождении и эволюции этого удивительного вируса.
Приводя его описания, мы хотели лишь подчеркнуть, как от-
бор мог обеспечить существование столь мультипартитного
вируса в этой тройной системе «хозяин» — паразит — вирус.
Скопление частиц, составляющих в сумме вирус в яйцеводах
осы, и введение их «хозяину» паразита вместе с яйцом в зна-
чительной степени уже гарантирует эстафетную передачу ви-
руса новому поколению осы-паразита. Дополнительной гаран-
тией этому является интеграция вируса в хромосомы осы,
17'
259
обеспечивающая вертикальную передачу. Видимо, эта двой-
ная гарантия сделала возможным существование вируса, па-
разитирующего в паразите и влияющего на организм «хозяи-
на» паразита.
ГЛАВА 27. ФАГИ С ОТРОСТКАМИ
Большую группу высокоспециализированных вирусов про-
кариотов (бактерий) и низших эукариотов (грибов) представ-
ляют фаги с отростком (хвостатые фаги). В классификации
вирусов [Matthews R., 1982] схематически представлены
3 группы этих вирусов, соответствующие 3 семействам: фаги
с длинным отростком и сокращающимся чехлом (Myoviridae),
фаги с длинным несокращающимся отростком (Sfyloviridae)
и фаги с коротким отростком (Podoviridae). При более де-
тальном описании число этих форм становится значительно
больше и фаги разделены на более мелкие таксономические
группы [Liss A. et al., 1981; Reanney D., Ackermann H., 1981].
Все они являются вирусами с довольно крупным геномом в
виде двунитевой линейной или циркулярной РНК. Молеку-
лярная масса генома миовирусов около 120Х106, при этом
вместо тимина РНК содержит оксиметилцитозин. В пределах
данного семейства выделяют группы фагов с изометрической
(группа фагов Р2) и с удлиненной (Г-четные фаги) головкой.
Соответственно геном этих фагов имеет 10 генов, а в составе
вирионов обнаруживается 15—20 белков.
У изометрических фагов головка имеет форму икосаэдра.
Диаметр головок колеблется в пределах 40—180 нм. У фагов
с продолговатой головкой размер последней составляет 100Х
Х80 нм. Отросток (хвост) длинный (80—450 нм), состоит из
шейки, трубки, сократительного чехла и фибрилл.
При взаимодействии с бактериями фаг прикрепляется к
бактериальной клетке отростком с фибриллами, имеющийся
на конце отростка лизозим разрушает клеточную стенку, че-
хол сокращается, и отросток проникает в цитоплазму, куда
затем поступает и ДНК фага. Репликация является весьма
сложным и строго регулируемым процессом, столь же сложна
сборка вирионов, которые покидают бактериальную клетку
после ее лизиса. Наряду с репликативным (литическим) вза-
имодействием (вирулентные фаги) может происходить интег-
ративный процесс (образование профага умеренного вируса).
Наконец, фаги могут существовать в виде плазмид. Эта груп-
па насчитывает сотни вирусов, поражающих многие сотни
разных видов бактерий.
У стиловирусов (группа фага X) геном имеет размер около
ЗЗХ106, ДНК с липкими концами, вирионы содержат около
260 '
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1 I------1______I------1___:__I_______I______I_____I______I______I------I—
Поздние
2 “ '*
Ранние
TE1 TL1 TL2
3...I I I ! Ill I, I I I ...............I l.L. 1,1 I I I "I....I...I8
0,3 0,7 1 1,1 1,7 3,5 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 17 18 19 20
1.3 2,3 1 13
4H --------------------*4*----------:-------------------H
Ранний Метаболизм Структура и сборка Лизис клетки
контроль ' ДНИ
Рис. 45. Организация генома фага Т7.
1 — процент 77-геномов; 2 — транскрипция; 3 — 77 ДНК. и число генов; 4 — функцио-
нальные группы генов.
10 структурных белков. Выделяют также две группы фагов—
с изометрической и удлиненной головкой. Отросток не снаб-
жен сокращающимся чехлом. Это также многочисленная груп-
па. Вирусы могут вызвать литическую либо интегративную
инфекцию (соответственно вирулентные и умеренные фаги).
У подовирусов геном имеет молекулярную массу около
25Х106. Вирионы содержат до 12 белков. Диаметр головки
вирионов 65 нм, длина короткого отростка 17нм, имеются фиб-
риллы. В этой группе также есть группы с изометрической и
продолговатой головкой. Для этих групп вирусов характерно
наличие ковалентно прикрепленного фосфодиэфирной связью
к б'-концам ДНК терминального белка. У фага 029 Вас. sub-
tilts таким белком является р28. Подобные терминальные
белки обнаружены у фагов Ср-1, PRD1 и др.
Рассматриваемым группам фагов посвящена чрезвычайно
обширная литература, поэтому нет необходимости кратко из-
лагать основные данные о морфологии и архитектуре вирио-
нов бактериофагов, их химическом составе, структурных и
функциональных белках, цикле репродукции, особенностях
взаимоотношений с «хозяйскими» клетками. Поэтому ограни-
чимся некоторыми иллюстрациями, позволяющими составить
общее представление об этих фагах.
Фаг Р22 имеет короткий отросток [Suskind М., Bottstein D.,
1978], близкородственны фаги ТЗ и Т7 [Krueger D., Schroe-
der С., 1981]. Молекулярная масса ДНК этих фагов 25Х106—
ЗОхЮ6; на ДНК идентифицирован ряд генов (рис. 45). По-
рядок их «действия» сходен у фагов групп Podoviridae и у
261
Рис. 46. Этапы репликации
ДНК фага Т7.
L — легкая и Н— тяжелая ни-
ти; I — первичная инициация;
2 — «окообразная» промежуточ-
ная форма; 3 — репликационная
вилка; 4 — конкатемеры.
лямбд Styloviridae.
Эти данные свидетель-
ствуют о сложности
строения генома рас-
сматриваемой группы
и строгой регуляции
экспрессии генов, ко-
дирующих синтез
структурных и функ-
циональных белков.
Репликация фаговой
ДНК показана услов-
но на рис. 46. Весь
цикл репликации обес-
печивается вирусной
системой синтеза ДНК
(расплетающий белок, примаза, полимераза, лигаза) и в об-
щих чертах повторяет синтез «хозяйской» ДНК.
Процесс формирования (морфогенеза) вирионов детально
изучен на модели фага Т4 (Myoviridae). Как видно из рис. 47
[Wood W., 1978; 1980; Kellenberger Е., 1980; Tsugita A. et al.,
1980], в этом процессе участвуют 14 белков. Описываемые
фаги относятся к высокоспециализированным вирусам.
Теперь попытаемся суммировать данные о проис-
хождении и эволюции фагов рассматриваемой группы. К со-
жалению, как и о вирусах большинства других групп, о про-
исхождении фагов с отростком нельзя даже строить догадки,
они появились как Deus ex machinae, без малейшего «намека»
на возможные источники их происхождения. Конечно, фаги
с отростком — это древние формы, эволюция которых длилась
многие сотни миллионов лет, если не больше, так как, с одной
стороны, они поражают практически все основные группы
бактерий, включая цианобактерии, а с другой стороны, в од-
ной и той же группе бактерий можно встретить самые разно-
образные формы хвостатых фагов (пример фагов Pseudomo-
nas и Bacillus). Так, у Pseudomonas при исследовании 62 фа-
гов выделены 17 морфологических групп фагов с отростком,
262
Рис. 47. Пути сборки бак-
териофага Т4. Пунктиром
указаны этапы, которые
не выявлены in vitro;
цифры указывают номе-
ра генов.
среди 99 фагов Ba-
cillus выделено 10
групп.
В ходе длитель-
ной эволюции сло-
жились очень спе-
циализированные
структуры, не имею-
щие аналогов среди
вирусов, появивших-
ся позже и поража-
ющих эукариотичес-
кие организмы. Хо-
чется надеяться, что
в ближайшие годы
будут найдены кри-
терии, по которым
станет возможным
определить эволю-
ционное родство и
построить генеало-
гическое древо хотя
бы части этих мно-
гочисленных виру-
сов.
Г оловка
! 20,21,22
। 23,24,31,40,66
Гораздо больше информации можно получить о возмож-
ных связях внутри рассматриваемых групп. Но прежде всего
следует отметить, что эти группы явно не изолированы друг
от друга и между ними имеются взаимосвязи. Так, ген 13
фага Р22 (подовирус) кодирует синтез белка с молекулярной
массой 11 500, который имеет 89% гомологии с белком S фа-
га А (стиловирус). Ген 19 фага Р22 кодирует синтез белка
с молекулярной массой 16 000, проявляющего некоторую го-
мологию с лизозимом фага Т4 (миовирус), хотя он не гомо-
логичен белкам и Р и RZ фага %, выполняющим аналогичные
функции [Rennel D., Potcete А., 1985]. Эти данные можно
трактовать по-разному. Во-первых, еще недостаточно морфо-
логических критериев для выделения таксономических групп,
тем более таких, как семейство. В данном случае длина от-
ростка, гибкость или ригидность его, наличие или отсутствие
263
сокращающегося чехла недостаточны, по-видимому, для вы-
деления соответствующих групп вирусов в семействе. Во-вто-
рых, поскольку одну и ту же клетку могут одновременно на-
селять несколько фагов, возможны процессы рекомбинации —
обмен генами у разных вирусов. Поэтому дивергентная дихо-
томия вряд ли была единственным путем видообразования
у фагов.
Эволюцию фагов следует рассматривать не только как
эволюцию паразитов, патогенных для бактерий, но и как со-
пряженную эволюцию двух партнеров, каждый из которых
вносит свой вклад в процветание вида. Именно с этой точки
зрения следует рассматривать феномен лизогении и лизоген-
ные фаги [Herskowitz I., Hagen D., 1980]. Дополнительная
генетическая .информация, вносимая в геном «хозяйской»
клетки, с одной стороны, обеспечивает иммунитет против род-
ственного вирулентного фага, а с другой, может привнести и
другие виды информации (устойчивость к антибиотикам, но-
вые ферменты, токсины и др.), которые были «захвачены»
фагом при «вырезывании» из лизогенной культуры бактерий.
Фаги могут стать источниками происхождения плазмид, ко-
торые нередко несут эти полезные свойства в «чистом» виде,
без дополнительного генетического груза.
Особый интерес представляют фаги, имеющие в своем ге-
номе гены токсинов (дифтерийные фаги, фаги клостридий
тетануса и ботулизма, фаги энтеробактерий и холерных виб-
рионов, стафилококковые фаги). Наиболее подробно изучены
фаги дифтерийных коринебактерий, продуцирующие дифте-
рийный токсин. Сами по себе дифтерийные бактерии нетокси-
генны и становятся таковыми при заражении их умеренными
бактериофагами (В, cv и др.), несущими ген дифтерийного
токсина. Будучи умеренными, эти бактериофаги интегрируют,
с геномом коринебактерий, и экспрессия гена токсина обес-
печивает продукцию токсина бактериальной клетки [Rap-
puoli R. et al., 1983]. Нуклеотидная последовательность гена
определена как у В [Greenfeld L. et al., 1983], так и cv [Rat-
ti G. et al., 1983] бактериофагов. В процессе биосинтеза про-
исходят протеолитическое расщепление полипептидной цепи
на субъединицы А (21 000) и В (40 000) и последующее со-
единение субъединиц дисульфидными связями. Причем обе
части токсина — адресная и токсофорная — приобретают окон-
чательную конформацию. Адресный компонент (фрагмент В)
взаимодействует с клеточными мембранами, и молекула ток-
сина проникает через везикулы с кислым значением pH в ци-
тозоль [Donovan et al., 1981], а токсофорный компонент
(фрагмент А) инактивирует фактор элонгации 2, тем самым
в клетке прекращается синтез белка, и клетка погибает [Zal-
man _L., Wisnieskr В., 1984].
264
Сходные по структуре (две функционально разные субъ-
единицы) экзотоксины широко распространены у бактерий,
хотя «точкой приложения» токсофорного компонента могут
быть разные клеточные системы. Наиболее сходны с дифте-
рийным токсином нейротоксины клостридий ботулизма и те-
тануса [Hoch D. et al., 1985]. Экзотоксины Pseudomonas aeru-
ginosa и Shigella shigae также имеют «точкой приложения»
систему биосинтеза белка, холерогенный токсин и термола-
бильный токсин кишечной палочки действуют на аденилат-
циклазную систему, стафилококковый токсин обладает NAD-
гликогидролазной активностью [Еремчук Ю. В., 1985], хотя
некоторые токсины имеют другую структуру, например, ток-
син коклюшной палочки [Brandt S. et al., 1985]. Хотя эти
токсины в общем специфичны для разных фагов и их «хозя-
ев»-бактерий, видовые барьеры преодолимы при использова-
нии техники рекомбинантных ДНК (например, продукция
дифтерийного токсина кишечной палочки) [Leong D. et al.,
1985].
Происхождение экзотоксинов и токсигенных фагов далеко
не ясно. Во-первых, не все даже названные токсины привно-
сятся в бактериальные клетки фагами, скорее наоборот: лишь
для некоторых токсинов доказано привнесение в бактериаль-
ные клетки бактериальными вирусами. Во-вторых, вполне
вероятно, что экзотоксины первоначально возникли в бакте-
риальных клетках, и лишь вторично их гены были захвачены
фагами и включены в их геномы. Кроме того, токсины могут
продуцироваться плазмидами (см. главу 6).
Значение токсигенных фагов можно проиллюстрировать
на примере токсигенных дифтерийных фагов. Сама по себе
дифтерийная коринебактерия нетоксигенна, не обладает ин-
вирионными свойствами и персистирует на слизистых оболоч-
ках. При заражении умеренным токсигенным дифтерийным
фагом продуцируемый токсин вызывает некроз слизистых
оболочек и резко улучшает условия для размножения кори-
небактерий, компенсируя этим самым дополнительный гене-
тический груз, обусловленный интеграцией вирусного генома
в клеточный. Если эти соображения правильны, то при высо-
ком антитоксическом иммунитете у населения на дифтерий-
ную интоксикацию токсигенные коринебактерий будут посте-
пенно вытесняться нетоксигенными, так как дополнительный
генетический груз в виде профага не будет давать преиму-
ществ токсигенным бактериям, поскольку ткани защищены
от токсина антитоксическим иммунитетом.
В процессе эволюции интегрированные провирусы, содер-
жащие гены для экзотоксинов., могли претерпеть мутации,
сделавшие невозможным их вырезывание, и тогда мы относим
токсичность к гену бактерии, если не сможем выявить дефект-
265
ный, но токсигенный профаг. Здесь же следует рассмотреть
ингибицию репликации бактериофагов. лизогенами и экстра-
хромосомными элементами [Dinkworth D. et al., 1981]. Этот
феномен сначала был обнаружен при изучении фага % кишеч-
ной палочки. В лизогенном состоянии фаг угнетает размно-
жение Т-четных фагов (Т2, Т4, Тб), точнее, их rll мутантов,
не затрагивая прераннюю и раннюю стадии их синтеза, но
приостанавливая образование поздних продуктов и сборку
вирионов. Это действие связывают с геном гех фага 7. Этот
ген также угнетает размножение фагов Т1 и Т5. Сходным
действием обладают и другие лизогенные фаги •— фаги Р1 и
Р2 энтеробактерий, хотя механизмы такой ингибиции иные.
Профаг Р22 сальмонелл также угнетает размножение как
собственного, так и многих других суперинфицирующих фа-
гов. В этом случае также идентифицирован соответствующий
ген, ответственный за ингибицию.
В дальнейшем было показано, что угнетение репликации и
абортивная инфекция вирулентных фагов могут быть вызва-
ны экстрахромосомными факторами типа плазмид, в частно-
сти фактором F. В этом случае имеют место сложные взаимо-
отношения между фагами и «хозяйскими» клетками. Ингиби-
рованию подвергается размножение фагов Т7, Ф1, ФП, W3I
и Н, имеющих большие области гомологии ДНК- Некоторые
из этих фагов адсорбируются преимущественно мужскими
(W31), другие — женскими (ФИ, Т7) клетками. В этих слу-
чаях угнетаются поздние синтезы: при синтезе мРНК всех
классов (I—III) транслируются только мРНК1 (трансляцион-
ный контроль).
Описано также угнетающее действие факторов R на раз-
множение некоторых фагов (%, Р22, Т7). Ингибирующее дей-
ствие колициногенов на фаги Т5, BF23, Т7, W31, по-видимо-
му, связано с общим угнетением синтезов «хозяйской» клетки.
Подводя итоги изложенному, можно выделить 3 главных
механизма угнетения репликации фагов лизогенными фагами
и экстрахромосомными элементами — резистентность клеток,,
исключение суперинфекции и рестрикция.
ГЛАВА 28. ГЕПАДНАВИРУСЫ
В семейство гепаднавирусов (hepar + DNA — словообра-
зование: печень, которая поражается этими вирусами,
и ДНК — тип генетического материала вируса) входят доста-
точно изученные вирусы гепатита В человека (HBV), гепа-
тита лесных сурков (WHV), земляных белок (GSHV), пекин-
ских .уток (DHV). Позже были обнаружены и другие вирусы
этой группы: вирус гепатита змей на острове Тайвань, дре-
266
весной белки [Feitelson М. et al., 1986], сурков северной Ук-
раины и Казахстана, серой крысы, полевок Apodetnus sylva-
ticus, грызунов Micromys minutus, насекомоядных Croccidura
snaveelans и Talpa 'europea [Krivanec K. et al., 1984]. Данные
о вирусах гепатита насекомоядных получены пока при серо-
логических анализах. Если учесть, что до сих пор изученные
вирусы имеют узкий круг «хозяев», часто ограниченный одним
видом, то в целом это семейство уже сейчас охватывает воз-
будителей заболеваний млекопитающих, птиц, пресмыкаю-
щихся. Мы еще раз нарушим общий стиль книги и начнем с
истории открытия гепаднавируса человека — возбудителя ге-
патита В.
История открытия и изучения вируса гепатита В человека
началась в прошлом веке, когда была описана вспышка ге-
патита в Германии среди фабричных рабочих, получивших
прививку против оспы гуманизированной, т. е. проведенной
через организм человека, вакциной. Хотя эта вспышка не
привлекла к себе особого внимания, но уже в то время стало
ясно, что не следует использовать такую вакцину, поскольку
были известны случаи передачи и других болезней, в частно-
сти сифилиса.
Возможность парентерального заражения гепатитом при-
влекла к себе внимание в 30-е и 40-е годы в связи с приме-
нением некоторых вакцин (против желтой лихорадки, москит-
ной лихорадки), а также в связи с массовым лечением боль-
ных сифилисом, преимущественно армейских контингентов.
Более подробно эти наблюдения уже описаны [Жданов В. М..,
1948], поэтому мы ограничимся краткими сведениями. Отме-.
тим, что к этому времени стали складываться суждения о том,
что инфекционный гепатит, выделенный еще в прошлом сто-
летии С. П. Боткиным в самостоятельную нозологическую
единицу, стал трактоваться как вирусная инфекция.
Обширные вспышки гепатита В, который тогда еще не был
выделен как самостоятельная нозологическая единица, на-
блюдались в связи с массовыми прививками против желтой
лихорадки. Обстоятельный анализ, проведенный G. Findlay
и F. McCallum (1937), позволил прийти к совершенно пра-
вильному выводу, что вирус был занесен в вакцинный пре-
парат вместе с входящей в его состав человеческой сыворот-
кой. Аналогичная вспышка гепатита была выявлена после
иммунизаций против москитной лихорадки [Сергиев П. Г.
и др., 1940]; в состав этой вакцины также входила человече-
ская сыворотка. К этому же времени стали накапливаться
данные о заражении гепатитом лиц, получавших переливание
крови или парентеральное введение препаратов крови. Таким
образом, была несомненно установлена возможность зараже-
ния гепатитом при парентеральном введении человеческой
267
крови, плазмы, сыворотки и других ее препаратов, причем
вероятными источниками инфекции являлись люди — латент-
ные носители вируса. В этих наблюдениях обращал на себя
внимание длительный инкубационный период. Если при обыч-
ном инфекционном гепатите, который, встречаясь в мирное
время, особенно часто сопутствовал войнам, инкубационный
период в среднем равнялся 3—4 нед, то в описанных случаях
заражения кровью или ее дериватами инкубационный период
чаще всего составлял 3 мес с колебаниями от 1’/2 до 6 мес.
Обращали на себя внимание более тяжелое течение болезни
и некоторые отличия симптоматологии парентерально пере-
даваемого гепатита от инфекционного гепатита.
Для понимания нозологической самостоятельности болезни
большое значение имели наблюдения над заболеваемостью
желтухой лиц преимущественно армейских контингентов в
период Второй мировой войны (в основном в Англии и США),
получавших многократные инъекции сальварсановых и других
препаратов. Заболевания развивались также через несколько
месяцев после начала повторных инъекций. Обследование
этих больных позволило исключить сифилитические пораже-
ния печени, а специально поставленные эксперименты пока-
зали,.что заражение происходит через ничтожные количества
крови или лимфы, остающейся не только в иглах, но и в
шприцах. Поэтому смена игл не. предотвращала заражение
получавших парентеральное введение антилюэтических пре-
паратов, если в шприц попадали даже ничтожные количества
крови. Было примерно оценено, что введение даже 0,01 мл
крови от предполагаемого носителя вируса достаточно для
заражения. На основе этих наблюдений были разработаны
правила тщательной стерилизации шприцев и игл, что позво-
лило быстро приостановить инструментальное распростране-
ние гепатита.
Поскольку наблюдения над гепатитом, передаваемым че-
рез препараты крови и инструменты, содержащие кровь, на-
водили на вывод, что речь идет о самостоятельной болезни,
имеющей своего возбудителя, отличного от предполагаемого
вируса инфекционного гепатита, были поставлены экспери-
менты на волонтерах с целью установить наличие или отсут-
ствие перекрестного иммунитета. Некоторые из этих экспери-
ментов дали не совсем четкие данные, но последующие не-
однократно и тщательно поставленные опыты дали совер-
шенно определенные результаты: обе болезни не вызывали
перекрестного иммунитета и, следовательно, их возбудители
различны.
Попытки воспроизвести парентерально передаваемый ге-
патит на лабораторных животных позволили в 70-е годы вы-
явить, что лишь одно животное — шимпанзе — является вос-
'268
приимчивым к этой болезни. До самого последнего времени
также не удавалось культивировать вирус как в тканевых,
так и органных культурах.
Для изучения этиологии болезни важное значение имели
исследования В. Blumberg и соавт. (1964, 1967). Изучая ан-
тигены, циркулирующие в крови, они обнаружили у абориге-
нов Австралии ранее неизвестный антиген, который в течение
нескольких лет обозначался как австралийский антиген.
Однако вскоре было показано, что этот антиген широко рас-
пространен в разных странах, в различных этнических груп-
пах и частота его носительства колеблется в разных регионах
от долей до десятков процентов у обследованного населения.
«Австралийский антиген» имеет определенную морфологию
и выявляется не только серологически, но и с помощью элек-
тронной микроскопии. Он представляет собой сферы диамет-
ром 22 нм или нитеобразные структуры разной длины, но с
тем же диаметром. Наряду с этим в препаратах крови боль-
ных и носителей антигена встречаются более крупные обра-
зования •— частицы [Dane D., 1970] диаметром 42 нм. Это и
есть вирус данной формы гепатита. Морфологически он со-
стоит из сердцевины (нуклеоида) в виде икосаэдра, внутри
которого упакована ДНК. Наружная оболочка состоит из ли-
пидов и белковых молекул поверхностного антигена, который
сокращенно обозначается как HBsAg. Антиген Blumberg
(«австралийский антиген») представляет собой плотно упа-
кованные в липиды молекулы HBsAg. Основой этого антиге-
на является детерминанта «а», обладающая протективными
свойствами; дополнительные детерминанты «d» и «у», «г» и
«да». Последние в сочетаниях., adr, adw, ayr, ayw образуют
серологические подтипы, распространенные в разных регио-
нах Земли. В дальнейшем были установлены дополнительные
антигенные варианты этого гликопротеида.
В соответствии с рекомендациями ВОЗ (1973) введена но-
менклатура, по которой гепатит с фекально-оральным путем
передачи, вызываемый пикорнавирусом, обозначается как
гепатит А, и соответственно вирус как HAV, описываемая
нами форма — как гепатит В и соответственно вирус HBV.
Надо прямо сказать, что эти обозначения далеко не удачны,
так как латинскими буквами обычно обозначают серологиче-
ские варианты одного и того же вируса, здесь же речь идет
об эволюционно далеких друг от друга энтеро- и гепаднави-
русах. Кроме того, вскоре стало ясно, что гепатиты А и В не
исчерпывают всех форм вирусных гепатитов, и пришлось
ввести совсем уж уродливый термин «гепатит .ни А, ни В»,
а затем еще подразделить и эту неоднородную группу на ге-
патит с фекально-оральным и парентеральным механизмами
передачи.
269
Прежде чем излагать соображения об эволюции гепадна-
вирусов, целесообразно хотя бы вкратце напомнить, что ге-
патит В является проблемой мирового здравоохранения. Это
нашло отражение в постоянном внимании к этой проблеме
как национальных служб, так и ВОЗ.
В настоящее время гепатит В, включая носительство
HBsAg, широко распространен во всем мире. По оценке ВОЗ,
носителями HBsAg являются более 200 млн человек [WHO,
1984], причем носительство имеет длительный характер. Ге-
патит В часто (65—68% случаев) принимает хроническое
течение — хронический активный гепатит, завершающийся,
циррозом печени. До 80% случаев первичного рака печени
вызываются вирусом гепатита В. Практически вся леталь-
ность и почти все случаи развития хронических заболеваний
печени у больных острыми гепатитами связаны с гепатитом В.
Гепатит В неравномерно распространен в разных странах.
Для Западной Европы, Северной Америки, некоторых райо-
нов Южной Америки и Австралии частота носительства
HBsAg колеблется в пределах 0,05—0,2%, а наличие анти-
//'BsAg-антител (свидетельствующее о степени поражаемое™
населения)—в пределах 4—6%. Для стран Восточной Евро-
пы, Японии, Среднего Востока и ряда стран Южной Америки
частота носительства HBsAg колеблется в пределах 2—7%,
а анти-ЯВз-антител— 20—55%. В Китае, Юго-Восточной
Азии, тропической Африке и некоторых странах Южной Аме-
рики носительство HBsAg достигает 8—20%, а анти-HBs-
антител — 70—25%. Здесь же следует подчеркнуть, что на-
ряду с «кровяной» и «инструментальной» передачей инфек-
ции существует естественный путь — тесный бытовой, а также
половой контакт. Отражением частоты этого естественного
пути передачи являются заболеваемость детей и неонатальная
инфекция. В странах первой из названных групп дети болеют
редко; во второй группе заболеваемость детей высока, но ред-
ка неонатальная инфекция; в третьей группе дети болеют
очень часто, высока и частота неонатальной инфекции [WHO,
1985].
Напомним также вкратце патогенез гепатита В. После
заражения болезнь развивается в среднем через 3 мес, про-
текает тяжело (по сравнению с гепатитом А). Вирус и HBsAg
обнаруживаются в последние недели инкубации и в течение
3 нед болезни. При применении более чувствительных мето-
дов диагностики срок носительства HBsAg удлиняется до
7—8 нед. Вирусемия прекращается, сменяясь образованием
антител против вирусных белков—сердцевинного HBcAg, его*
деривата HBeAg. В остром периоде болезни выявляется ак-
тивность вирусной полимеразы (о всех этих вирусспецифиче-
ских белках см. ниже). При остром течении болезни также
270
прекращается носительство HBsAg и появляются антитела
против него. Однако часто болезнь принимает хроническое
активное течение с развитием цирроза печени, а иногда и
первичного рака печени. В случае острого течения болезни
с выздоровлением может развиться хроническое, нередко по-
жизненное носительство HBsAg [см. Ананьев В. А., 1983;
Жданов В. М. и др., 1986].
Помимо возможного сочетания гепатита В с другими бак-
териальными и вирусными инфекциями, включая гепатиты А
и ни А, ни В, весьма распространенным спутником гепатита
В являются дельта-инфекция или дельта-гепатит. Дельта-
агент или, как его теперь правомочно называют дельта-ви-
рус, — один из наиболее мелких вирусов. Его геном представ-
ляет собой однонитевую РНК с молекулярной массой около
0,5Х106. РНК кодирует один белок. Вирионы имеют размер
32 нм, содержат РНК, заключенную в икосаэдрический кап-
сид, состоящий -из белковых молекул дельта-вируса. Капсид
окружен внешней оболочкой, состоит из липидов и HBsAg.
Дельта-вирус дефектен и размножается в присутствии или
при участии вируса гепатита В. Самостоятельно он не спосо-
бен вызвать заболевание, но при одновременном заражении
с вирусом гепатита В или при суперинфекции резко утяже-
ляет течение болезни и способствует более частому развитию
тяжелых форм хронической инфекции. В Западной Европе
и Северной Америке он является причиной 30—40% хрониче-
ского гепатита среди носителей HBsAg, а в Южной Америке
(Венесуэла, Колумбия) летальность от дельта-инфекции до-
стигает 20%.
В США и некоторых других странах к группам повышен-
ного риска заражения гепатитом относятся гомосексуалисты,
лица, ведущие беспорядочную половую жизнь, а также нарко-
маны. Кроме того, в рекомендациях Центра контроля болез-
ней США в такие группы выделяют медицинских работников,
персонал и больных учреждений для умственно отсталых,
больных, подвергавшихся гемодиализу, реципиентов опреде-
ленных групп крови, некоторые этнические группы, заключен-
ных в исправительных колониях, пребывающих в эндемиче-
ских регионах.
В СССР гепатит В распространен неравномерно. На осно-
вании примерной оценки можно заключить, что во всей стране
имеется до 2 млн носителей HBsAg. В Европейской части
СССР, Сибири и на Дальнем Востоке носительство HBsAg не
превышает 0,5%, в республиках Средней Азии, а также в
Молдавии оно достигает 4—6% и даже 9%. Частота дельта-
инфекции при хроническом активном гепатите В достигает
40—60%. Первичный рак печени встречается относительно
редко. Хотя официальная статистика свидетельствует, что ге-
271
патит В не превышает 10% от общего числа регистрируемых
заболеваний, проведенные исследования позволяют оценить
удельный вес его до 30% общего числа заболеваний вирус-
ными гепатитами. Отметим для сравнения, что аналогичные
оценочные данные по США составляют около 60%. В респуб-
ликах Средней Азии довольно высока заболеваемость детей и
весьма часто имеют место «естественные» заражения без «ин-
струментальной» передачи и заражения препаратами крови.
Вообще удельный вес последних в заражении гепатитом В
невысок по стране в целом.
В экономически развитых странах основными методами
профилактики гепатита В являются: обследование доноров на
носительство HBsAg или, соответственно, собранных образцов
крови, предупреждение «инструментальной» передачи и в пер-
вую очередь использование шприцев и игл одноразового поль-
зования и др. В регионах с высокой эпидемичностью, а также
в группах повышенного риска целесообразна профилактиче-
ская иммунизация. Соответствующие вакцины, приготовлен-
ные либо из плазмы крови носителей HBsAg, либо с использо-
ванием техники рекомбинантной ДНК, выпускаются в ряде
стран, включая СССР.
Как уже упоминалось, вирионы гепаднавирусов имеют сфе-
рическую форму и диаметр 42 нм. Вирусная ДНК ассоцииро-
вана с вирионной полимеразой и белком. ДНК и белки за-
ключены в капсид, образуя сердцевину вирионов. Сердцевина
окружена двуслойной липидной оболочкой, в которую «вкрап-
лены» HBsAg и белки pre-S-области (см. далее). Оболочка
вирионов рыхлая и при взаимодействии с клеточной мембра-
ной легко разрушается. В отличие от вирионов («частицы
Дейна») надмолекулярные структуры («австралийский анти-
ген») являются плотными образованиями, устойчивыми к
внешним воздействиям: их удается разрушить лишь при обра-
ботке сильными детергентами и последующей обработке про-
назой. Эти различия между HBsAg в вирионах и частицами
размером 22 нм зависят от прочности .внутри- и межмолеку-
лярных дисульфидных связей [Зайдес В. М. и др., 1985] и от
отсутствия в составе указанных частиц белка pre-S-области,
необходимого для адсорбции вируса на чувствительных клет-
ках. Именно поэтому «период полураспада» частиц размером
22 нм большой и накапливающийся в крови HBsAg практи-
чески не разрушается. Число частиц размером 22 нм может
превышать в 105—106 раз число вирусных частиц, достигая
огромных концентраций (109—1011 в 1 мл крови).
Геном гепаднавирусов представляет собой двунитевую цир-
кулярную ДНК с молекулярной массой около 2Х106 (рис. 48).
ДНК имеет размер: от 3021 (вирус гепатита уток) до 3320.
(вирус гепатита лесных сурков), 3311 (вирус гепатита земля-
272
2,1 кб РКЦ
Рис. 48. Структура генома вируса гепатита 5.
ных белок), 3188 (вирус гепатита человека) [Kodama К. et al.,
1985] пар нуклеотидов. Структура генома всех перечисленных
вирусов примерно одинакова (рис. 49). Двунитевая ДНК ге-
нома неполная: легкая нить отсутствует на протяжении 15—
45% генома. В двунитевой части генома к 5'-концу полной
нити ковалентно присоединен белок, как и у полиовирусов,
SV 40 или аденовирусов [Gerlich W., Robinson W., 1980; Yama-
shida T. et al., 1984]. При фенольной экстракции ДНК гепад-
навирусов неинфекционна, но, клонированная <в .плазмидах
ДНК с двумя полными нитями, способна вызвать гепатит А
у единственного экспериментального животного —шимпанзе
[Will'Н. et al., 1982, 1985]. Как видно из рис. 49, гены с, pre-S-S
и X отделены друг от друга, а ген полимеразы занимает боль-
шую часть генома, перекрывая частично или полностью все
три указанных гена [Snisky J. et al., 1979]. Все гены, в част-
ности ген X, функционально активны, кодируют синтез бел-
ков, против которых вырабатываются антитела [Meyers М.
et al., 1986]. Геном гепаднавирусов имеет 4 открытые рамки
считывания соответственно Для белков С, pre-S и S, X и поли-
меразы. Несмотря на различия в первичной структуре гепад-
навирусов, вторичная их структура сходна [Schaeffer Е., Snis-
ky J., 1984].
273
18—1536
Рис. 49. Структура генома гепаднавирусов,
I — вирус гепатита В человека; II—IV — вирусы животных. Внутренний двойной
круг — вирусная ДНК, пунктиром обозначена однонитевая структура; 1 — консерва-
тивные области гликозилирования; 2 — неконсервативные области гликозилирования;
HBV— вирус гепатита В; —вирус гепатита лесного сурка. GSHV — вирус ге-
патита земляной белки; DHBV— вирус гепатита пекинской утки.
Наиболее близки между собой HBsAg вирусов гепатита
человека и сурков: их гомология достигает 74% [Galibert F.
et al., 1981]. Оба белка иммунологически родственны [Mill-
man I. et al., 1982]. Иммунологически родственны между со-
бой HBcAg всех известных гепаднавирусов млекопитающих,
чего нельзя сказать о HBsAg. Вирус уток не имеет иммуноло-
гического родства с вирусами млекопитающих.
Репродукция гепаднавирусов достаточно сложна. Она
включает в себя адсорбцию вирионов, эндоцитоз и слияние
мембран, достройку неполной нити, транскрипцию и трансля-
цию генов, репликацию генома через РНК-интермедиат, фор-
мирование и созревание дочерних вирионов. Прикрепительный
274
белок (pre-S) взаимодействует с рецепторами гепатоцитов,
которые являются также рецепторами для полимеризованного
сывороточного альбумина. Впрочем, гепатотропность вирусов
гепатита В неабсолютна. В опытах на шимпанзе, зараженных
гепатитом В, вирус был обнаружен в лимфоцитах перифериче-
ской крови при развитии хронической болезни, а у сурков, за-
раженных их вирусом, он регулярно обнаруживался в Т- и
В-лимфоцитах и в костном мозге [Korba В. et al., 1986].
Проникновение в клетку вирионов путем эндоцитоза и
слияния вирусной оболочки с клеточной мембраной, по-види-
мому, мало отличаются от аналогичных процессов у других
оболочечных вирусов. Попадая сначала в цитозоль, сердцеви-
ны вирионов затем проникают в ядра клеток, и здесь проис-
ходят транскрипция вирусных генов, катализируемая, веро-
ятно, клеточной полимеразой, транспорт их в цитоплазму,
синтез вирусспецифических белков и обратный транспорт ча-
сти из них в ядра. К сожалению, пока эти процессы изучены
мало, и высказанные положения имеют скорее умозрительный
характер, нежели экспериментальные обоснования. Несомнен-
ны, однако, некоторые факты, свидетельствующие о процесси-
ровании вирусспецифических белков. HbgAg подвергается ин-
тенсивному гликозилированию, a HBcAg протеолитическому
расщеплению, в результате которого образуется HBeAg [Pe-
tit М., Pillot J., 1985]. Область pre-S-S может считываться с
нескольких инициирующих кодонов, в результате чего образу-
ются белки р24, р27 и р35 [Rutter W. et al., 1984; Persing D.
et al., 1985] и собственно pre-S [Schaeffer E. et al., 1986]. От-
мечена значительная дивергенция гена pre-S у разных гепад-
навирусов [Neurath A. et al., 1984], что, по-видимому, отра-
жает различия в рецепторах гепатоцитов для этих вирусов и
является причиной узкого спектра «хозяев» для каждого из
гепаднавирусов. К этому следует добавить, что в указанной
области участки pre-S 1 и pre-S2 имеют свои инциирующие
кодоны.
Транскрипции генов предшествует достройка неполной
цепи, которая обеспечивается вирионной полимеразой сразу
же после удаления внешней оболочки и доступностью сердце-
вины для проникновения в нее нуклеотидов. Дальнейшая судь-
ба такой циркулярной двунитевой ДНК может быть двоякой:
либо происходит дальнейшее развитие продуктивной инфек-
ции, либо наступает интегративный процесс [Zhdanov V. М.,
1974]. Предполагают, что в последнем случае область гена X
является интеграционным сайтом и при трансляции в резуль-
тате интеграции с клеточным геномом образуются белки слия-
ния вирусных и клеточных генов наподобие генов gag-one у
ретровирусов [Meyers М. et al., 1986]. Геном гепаднавирусов
или его фрагменты интегрируют в несколько сайтов клеточной
18*
275
ДНК- При этом гены, особенно ген HBcAg, за исключением
гена HBsAg, метилируются, что препятствует их транскрипции.
По-видимому, с этим связана экспрессия преимущественно или
только гена HBsAg в перевиваемых линиях гепатомы, а так-
же в организме носителей HBsAg [Miller R., Robinson W.,
1983]. Область интеграции генома соответствует однонитевому
участку генома, поэтому достройка этой нити обязательно
предшествует интеграции [Koshy R. et al., 1983]. При этом
происходят фрагментирование и реаранжировка сегментов ин-
тегрированной вирусной ДНК. Из всех генов «нетронутой»
остается полная транскрипционная единица гена HBsAg, что
также, вероятно, является причиной экспрессии только такого
гена интегрированного провируса [Shaw Y. et al., 1984]. На
флангах интегрированных генов отсутствуют вирусспецифиче-
ские повторные последовательности. В то же время обнаруже-
ны повторы клеточного происхождения, а также интеграция
лишь части области pre-S при интеграции полного гена HBsAh
[Yaginuma К. et al., 1985]. Интеграция генома гепаднавиру-
сов лежит в основе развития первичного рака печени, хотя ме-
ханизмы ее неясны. Нелишне отметить, что в этом отношении
известные гепаднавирусы обладают разными онкогенными по-
тенциями. Они наиболее выражены у гепаднавирусов сурков:
у 50% зараженных животных развивается первичный рак пе-
чени.
Получено уже несколько перевиваемых мышиных клеток
пёрвичного рака печени, содержащих интегрированные гено-
мы вируса гепатита В. Клетки одной из таких линий, PLC]
IPRFI5, были привиты бестимуоным мышам, у которых разви-
лись опухоли. При этом наряду с HBsAg опухоли стали про-
дуцировать HBcAg. Таким образом, в раковых клетках сохра-
нились гены для HBcAgf экспрессия которых возникла при
пересадке клеток бестимусным мышам [Marquardt A. et al.,
1984].
Репликация гепаднавирусов необычна. Предложена ее мо-
дель, включающая образование РНК-интермедиата [Sum-
mers J., Mason W., 1982; Summers J.,' 1984] (рис. 50). После
проникновения вирионов в клетки и разрушения внешней обо-
лочки вирионная полимераза достраивает легкую цепь ДНК
(гены, кодирующие синтез вирусспецифических белков, нахо-
дятся на тяжелой цепи ДНК), и ДНК становится доступной
для транскрипции. При этом образуются полная плюс-нить,
РНК-репликативный интермедиат, или прегеном. Одновремен-
но происходят транскрипция генов с 4 рамок считывания и
трансляция их с образованием вирусспецифических белков,
включая вирусспецифическую полимеразу. Образующийся,
по-видимому, путем самосборки пренуклеоид (незрелый нук-
леоид) включает в свой состав прегеномную РНК и полиме-
276
разу. Последняя обеспечивает обратную транскрипцию и об-
разование полной минус-нити, одновременно деградирует пре-
геномная РНК- Затем синтезируется плюс-нить и «подается»
сигнал о созревании нуклеоида. На какой-то стадии до этого
в незрелый нуклеоид проникает терминальный белок, кова-
лентно связанный с 5'-концом полной нити ДНК и формиру-
ющий кольцевую форму вирусного генома. Плюс-нить, как
известно, синтезируется не полностью, и после окончания син-
теза формируется внешняя липидная оболочка со встроенны-
ми в нее супермолекулярными структурами HBsAg.
Таковы в основных чертах этапы сложной репродукции ге-
паднавирусов. Основные положения изложенной гипотезы
можно считать доказанными. В частности, в зараженных ге-
патоцитах обнаружен РНК-интермедиат, выделен репликатив-
ный комплекс, получены его продукты в опытах in vitro, по-
казана устойчивость к актиномицину D синтеза минус-нити на
матрице РНК-интермедиата и даже обнаружены (электрон-
ная микроскопия) предшественники нуклеоидов. Некоторые
детали репродукции гепаднавирусов удобно изучать на вирусе
гепатита пекинских уток, поскольку он передается вертикаль-
но (трансовариально), причем весь процесс синтеза заверша-
ется в течение созревания эмбриона в оплодотворенном яйце
[O’Connel A. et al., 1983; Urban М. et al., 1985]. Репликация
этого вируса воспроизведена и в первичных культурах гепа-
тоцитов уток [Tuttleman J. et al., 1986]. Были также получены
и другие модели для изучения гепаднавирусов. В опытах на
шимпанзе, зараженных вирусом гепатита В человека, и на
сурках, зараженных вирусом гепатита сурков, было выявлено
накопление вирусной ДНК и РНК в лимфоцитах перифериче-
ской крови при хроническом течении болезни. ДНК была в
виде эписом как в лимфоцитах (В- и Т-клетках), так и в кост-
ном мозге, но не в макрофагах. Эти данные -открывают новые
аспекты патогенеза гепатита В [Korba В. et al., 1986]. Нуж-
даются в проверке сообщения Е. Liang и соавт. (1986) о куль-
тивирований вируса гепатита В человека в куриных эмбрио-
нах, обработанных нётоксигенными стрептококками. •
Таким образом, в процессе репликации гепаднавирусов
имеют место многочисленные этапы синтеза нуклеиновых кис-
лот: достройка неполной нити ДНК (ДНК-зависимый синтез
ДНК), транскрипция с 4 открытых рамок считывания, синтез
полной нити РНК (прегеном, РНК-интермедиат), обратная
транскрипция (РНК-зависимый синтез ДНК), синтез непол-
ной легкой цепи (ДНК-зависимый синтез ДНК) и, наконец,
деградация РНК-интермедиата. К этому надо добавить еще
два процесса, проходящих в клетках, которые инфицированы
вирусом гепатита В человека или сурков: синтез репликатив-
ного интермедиата (РНК?) дефектного дельта-вируса [Rizzet-
277
1
2
3
4
6
Рис. 50. Репликация генома вируса гепатита В
(гипотетическая схема).
а — ДНК-полимераза; б — ковалентно связанный белок;
1 — вирион гепатита В; 2 — проникновение в клетку и со-
зревание ДНК; 3 — транскрипция, образование полнораз-
мерной плюс-нити РНК (прегенома); 4 — упаковка пре-
генома, формирование незрелой сердцевины; 5 — обрат-
ная транскрипция мииус-нити ДНК, разрушение преге-
нома, формирование промежуточных сердцевин; 6 — син-
тез плюс-нити и сигнала упаковки; 7 — созревание и вы-
ход из клетки вириона.
to М. et al., 1984], часто сопровождаю-
щего гепатит В, и синтез дочерних нитей
ДНК этого вируса.
На относительно небольшом геноме
гепаднавирусов закодирована предпола-
гаемая полимераза. Эта область занима-
ет большую часть генома, полностью пе-
рекрывает область pre-S-S и частично об-
ласти С и X. Имеются основания считать,
что открытая рамка считывания этого ге-
на сдвинута в отношении рамки считыва-
ния области preS-S и рамок считывания
двух других частично перекрываемых ге-
нов. Кодируемый указанным геном белок
состоит из 832 аминокислотных остатков
[Ohno S., 1984], он идентифицирован в
клетках гепатокарциномы [Will Н. et al.,
1986]. Полифункциональность этого бел-
ка несомненна хотя бы потому, что он
обеспечивает по крайней мере 5 процес-
сов: достройку легкой нити ДНК в вири-
оне или, точнее, в нуклеоиде (ДНК-зави-
симый синтез ДНК), синтез РНК-интер-
медиата, или прегенома (ДНК-зависи-
мый синтез РНК), синтез полной тяже-
лой нити ДНК (обратная транскрипция),
синтез неполной легкой нити (ДНК-зави
симый синтез ДНК) и деградацию ДНК-
интермедиата (функция РНКазы Н). Не
удивительно, что эти функции сближают
полимеразу гепаднавирусов с обратной
транскриптазой ретровирусов, а может
быть, свидетельствуют о филогенетичес-
кой связи между этими полифункцио-
нальными белками.
Вероятно, транскрипция генов
с 4 открытых рамок считывания
а $ обеспечивается клеточными поли-
б А
278
меразами [Rutter W. et al., 1984]. Совершенно неясной оста-
ется роль гепаднавирусов в репликации РНК их дефектного
сателлита — дельта-вируса.
Позже удалось культивировать дельта-вирус в присутствии
вируса гепатита пекинских уток. Оплодотворенные утиные
яйца заражали вирусом гепатита уток, а затем 2—6-месячным
птицам вводили сыворотку, содержащую дельта-вирус. У боль-
шинства птиц были обнаружены дельта-антиген и дельта-РНК
[Ponzetto A. et al., 1986]. Здесь же уместно отметить, что ме-
ханизм повреждающего действия вируса гепатита В на гепа-
тоциты, в которых происходит их репликация, неясен. Возмож-
но, эти поражения вызываются не вирусом, а являются ре-
зультатом клеточных иммунных реакций на вирусные антиге-
ны, экспрессируемые на клеточных мембранах. В свое время
мы высказывали мысль, что острая дистрофия печени являет-
ся проявлением отторжения целого органа в результате этих
иммунопатологических процессов. Однако интеграция, сопро-
вождающаяся продукцией HBsAg и секрецией его в кровоток,
не приводит к поражению гепатоцитов. Создается впечатле-
ние, что, во-первых, такие клетки усиленно размножаются и
поэтому повышают регенеративные способности печеночной
паренхимы, а рак печени — это своеобразная расплата, вовсе
необязательная и совсем нечастая. Во-вторых, наличие интег-
рированного вируса с разорванными генами, кроме «нетрону-
того» и даже амплифицированного гена HBsAg, является
своего рода защитой от прогрессирующей инфекции, вызывае-
мой репликацией вируса. Таким образом, мы приходим к па-
радоксальному выводу: длительное антигеноносительство слу-
жит гарантией незаразности крови. Эти соображения хорошо
иллюстрируются на модели трансгенеза вируса гепатита В у
мышей [Chisari F. et al., 1985].
Носительство HBsAg имеет уникальный характер, так как
если считать, что частица HBsAg состоит из нескольких сотен
молекул белка, титр частиц может достигать 1012—Ю13 в 1 мл
крови, то эти концентрации сопоставимы с концентрациями
наиболее обильных белков крови. Вероятно, помимо описанной
выше блокировки, фрагментации и реаранжировки других ге-
нов вируса, это объясняется тем, что интеграция гена HBsAg
происходит в участке хромосомы, где осуществляется интен-
сивная экспрессия генов, Но это объяснение отпало после того,
как была установлена способность частиц HBsAg реагиро-
вать с полимеризированным альбумином и связываться с ним.
До сих пор речь шла о гепаднавирусах позвоночных. По-
казано, что вирус мозаики цветной капусты сходен с гепадна-
вирусами [Marsh L. et al., 1985]. Несмотря на то что геном
этого вируса в 3—4 раза больше генома гепаднавирусов, он
построен по тому же типу: имеет двунитевую ДНК с неполной
.279
второй нитью. Примерная модель его репликации включает
образование РНК-интермедиата ,и обратную транскрипцию
[Pfeiffer Р., Hohn Т., 1983]. При дальнейшей эксперименталь-
ной проверке были выявлены репликативный интермедиат —
РНК с константой седиментации 355, инкапсидированная в
вирионоподобные структуры ДНК, РНК-гибриды, а также
гетерогенная ДНК (минус-нити) длиной 6000—8000 (полный
геном) нуклеотидов, РНК—ДНК-синтезы, нечувствительные к
актиномицину D, и ДНК—ДНК-синтезы, чувствительные к
антибиотику, т. е. основные этапы вирусиндуцированных син-
тезов, характерных для гепаднавирусов.
Вирус мозаики цветной капусты, поражающий виды се-
мейства Crucifera, имеет две рамки считывания, одна из ко-
торых обеспечивает синтез транскрипта размером 1,9 кб (ре-
гион VI), кодирующего синтез белка телец включений (по-ви-
димому, аналогичный HBsAg гепаднавируса), а вторая — син-
тез транскрипта размером 8,2 кб, функции которого неясны.
Эти данные получены в опытах по интеграции полного генома
вируса мозаики цветной капусты в хромосомы растений с по-
мощью плазмиды Ti [Shewmaker С. et al., 1985]. Кроме того»
репликация данного вируса весьма сходна с репликацией рет-
ровирусов, что в свою очередь объясняется сходством ДНК-
и РНК-геномов этих вирусов [Dixon L. et al., 1986]. Сходство
было продемонстрировано в экспериментах по рекомбинации
между слабодивергировавшими (5%) штаммами вируса мо-
заики цветной капусты. Нелишне отметить, что ген pol вируса
СПИД, онковирусов мышей и птиц имеет гомологию с геном
предполагаемой полимеразы вируса гепатита В и мозаики
цветной капусты [Seiki М. et al., 1983]. Вместе с тем вирус
мозаики цветной капусты и другие вирусы, относящиеся к
этой группе (известно 9 вирусов), имеют и существенные от-
личия от гепаднавирусов. Вирионы изометрические (как кап-
сид гепаднавирусов), капсид состоит из одного белка с моле-
кулярной массой 42000. Диаметр вирионов около 50 нм. При
транскрипции образуется либо. полная нить РНК (реплика-
тивный интермедиат), либо 7 фрагментов, соответствующих,
вероятно, 7 генам, в том числе белок с молекулярной массой
около 60 000, который накапливается в цитоплазме в виде
включений; функции его неясны. В дальнейшем было пока-
зано, что 5'-конец минус-нити является местом начала обрат-
ной транскрипции, праймером которой служит белок, кова-
лентно связанный с 5'-концом ДНК [Molnar-Kimber К. et al.,
1984].
Синтез ДНК вируса гепатита В начинается в области пер-
вого прямого повтора (DR1), и праймером является, по-ви-
димому, терминальный белок. В противоположность этому
синтез второй нити начинается в области терминального по-
280
Рис. 51. Транскрипцион-
ная и трансляционная
карты генома гепаднави-
руса млекопитающих
(GSHV). Нити ДНК по-
казаны тонкими линиями;
1 — белок на б'-конце
минус-нити; два класса
внутриклеточных РНК
показаны волнистыми ли-
ниями.
втора (DR2), но его 5'-конещ.присо.единен к олигорибонуклео-
тиду, содержащему DR1. На рис. 51 показаны механизмы ре-
пликации и транскрипции генома гепаднавирусов, основанные
на этих соображениях, а на рис. 52 продемонстрированы сход-
ство и различие репликации гепадна- и ретровирусов.
В то время как 3 вируса гепатита В млекопитающих об-
наруживают значительное.сходство, вирус гепатита уток ме-
нее сходен с ними. Так, у него нет промежутка между генами 5
.и 8, которые образуют единую рамку считывания [Mandaray Е.
et al., 1984]. Кроме того, в экспериментах именно на этом
вирусе было показано структурное сходство продуктов гена Р
и обратной транскриптазы птиц (к этому вопросу мы еще вер-
немся). В дальнейших исследованиях [Miller R., Robinson W.>
1986] было выявлено, что аминокислотная последовательность
предполагаемой обратной транскриптазы вируса гепатита име-
ет гомологию с аминокислотными последовательностями рет-
ровирусов. В частности, это обнаружили при сравнении гено-
мов гепаднавирусов человека, сурка, земляной белки и утки
с соответствующими участками геномов ретровирусов типа С,
эндогенных участков ДНК-генома ретровирусов типа С, а так-
же эндогенных участков ДНК-генома человека. Особенно вы-
ражена гомология 67 нуклеотидов региона 45 вируса гепати-
та В человека с длинными терминальными повторами ретро-
вируса, а .гомология коротких участков гептануклеотидов до-
ходит до 90—97%. Найдена также высокая степень гомологии
!(41%) между 98 аминокислотными остатками сердцевинного
белка, вируса гепатита В и карбокситерминальным участком
РЗО гена 'gag ретровирусов типа С мышей. Все эти данные
281
a
R R
] DRl I DR2 | DRl Д
R U5 PBS
PPT U3 R
Рис. 52. Модель синтеза вирусной ДНК на матрице РНК у вирусов гепати-
та В (а) и ретровирусов (б).
Волнистая лнння — РНК; прямая линия — ДНК, Р—концевые последовательности,
DR — концевые повторы, PBS —место связывания затравки (+РНК), РРТ — полипу-
рииовый тракт, г — комплементарная последовательность ДНК, образующая короткие
дуплексы.
позволяют заключить, что вирус гепатита В и ретровирусы
имеют общее происхождение и вирус гепатита В является
ветвью эволюционного ствола ретровирусов.
В заключение уместно рассказать о схеме [Varmus Н.,
1983], показывающей высокую степень сходства цикла разви-
тия гепадна-, каулимо- и ретровирусов. Генеалогическое древо,
исходя из монофилетического происхождения гепаднавирусов
позвоночных, было построено К- Kodama и соавт. (1985). Даль-
нейшая эволюция вирусов гепатита В (разных серологических
подтипов) была определена при сравнении плазмиды рНВ320,
282
Рис. 53. Филогенетическое древо гепаднавирусов, построенное по результа-
там анализа частоты синонимических нуклеотидных замен в неперекрываю-
щихся районах генов С и Л По оси ординат — время (млн лет).
несущей полимеразный геном подтипа ayw вируса гепатита В
,[Пумпен П. и др., 1982], с ранее полученными нуклеотидны-
ми .последовательностями для разных серологических подти-
пов. В качестве метода исследования был выбран анализ ча-
стоты синонимических нуклеотидных замен в неперекрываю-
щихся частых генах С и Р (районы 840—1373, 1903—2307,
2'462—2854). На основании полученных результатов В. Бычко
(1986) построил филогенетическое древо (рис. 53), которое
несколько отличается от схемы К. Kodama и соавт. Согласно
схеме В. Бычко, все варианты вируса гепатита В разделяются
283
ayw
adrl HBV
adr2
adr3
WHV1
WHV
GSHV
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 S
DHBV
Рис. 54. Филогенетическое древо гепаднавирусов. Относительные расстоя-
ния между гепаднавирусами отражают скорость замены аминокислот Pol
и S ORI. По оси абсцисс — единицы карты.
на 3 филогенетические линии, причем подтипы ayw и adw
столь же близки филогенетически, как вирусы WHV и GSHV,
а подтип adr даже больше удален от первых двух филогене-
тически (рис. 54).
Теперь, конечно, ясно, что эта схема не охватывает всю
группу вирусов, новые члены которой, несомненно, будут от-
крыты в ближайшие годы. Какова генеалогическая связь ви-
русов, поражающих животных и растения, являются ли поли-
функциональный фермент этих вирусов и обратная транскрип-
таза ретровирусов продуктами дивергентной эволюции или
результатом конвергенции, какие экологические связи (может
быть, через членистоногих) обеспечили для этих вирусов столь
далёкие экологические ниши, почему узкая специализация
(узкий круг «хозяев») не помешала распространению этих ви-
русов среди эволюционно далеких друг от друга видов хозя-
ев — все эти и другие вопросы требуют обширных и многосто-
ронних исследований — от анализа структуры генов и коди-
руемых ими белков до изощренного и свободного от сложив-
шихся традиций экологического анализа.
ГЛАВА 29. БАКУЛОВИРУСЫ
Обширная группа бакуловирусов (семейство Baculoviridae)
включает в себя вирусы ядерного полиэдроза и гранулеза на-
секомых. Будучи биологически обособлена от других вирусов,
284
эта группа в то же время экологически не изолирована. Хотя
большинство вирусов обнаружены у насекомых, сходные ви-
русы найдены у клещей, пауков, ракообразных и даже у гри-
бов. Кроме того, несмотря на сходство представителей этой
группы, условно объединяемой в семейство, имеются и значи-
тельные различия в подгруппах (родах), не говоря уже о ва-
риациях величины геномов [Matthews R, 1982].
Геном представляет собой двунитевую циркулярную супер-
спирализованную ДНК с молекулярной массой 58хЮ6—
100Х10в, которая составляет 8—15% массы вирионов. Содер-
жание Г+Ц колеблется в широких пределах — от 28% до 59%..
Получены физические рестрикционные карты, указывающие
на сходство геномов некоторых изученных вирусов [Smith G.
et al, 1979; Vlak J, Smith G, 1982].
В вирионах обнаружено до 15—25 белков, включая фер-
менты с молекулярной массой от 10 000 до 160 000. По край-
ней мере 8 белков выявлено в нуклеокапсидах, не менее 5 —
во внешних оболочках [Tweeten К- et al, 1980]. Мажорный
белок нуклеокаисида VP12 сходен у вирусов полиэдроза и
гранулеза и образует комплекс ДНК-белок, который сходен
с гистонами [Tweeten К. et al, 1980]. Весьма характерным
является белок полиэдрин или соответствующий ему гранулин
с молекулярной массой 25 000—33 000, он является главным
компонентом телец включений. В образовании включений уча-
ствует еще 3 белка, а в вирионах имеется протеаза, разру-
шающая полиэдрин [Paune С, Kalmakoff J, 1978]. Между
многими представителями семейства имеются антигенные свя-
зи [Summers М. et al, 1980; Smith G, Summers M, 1981],
Вирионы представляют собой один или несколько палочко-
образных нуклеокапсидов, заключенных в единую оболочку.
Размеры нуклеокапсидов колеблются в пределах 40—60 X
Х200—400 нм. Описаны бакуловирусы, в частицах которых
количество ДНК варьирует в широких'пределах [Kreil Р,
Stoltz D, 1979], имеются частицы с линейной ДНК [Odindo М.;
et al, 1"986]. Возможно, в этих случаях речь идет о дефект-
ных вирионах или о вирусах, не относящихся к рассматривае-
мой группе. Вирусы реплицируются в ядрах (подгруппы А
и С), некоторые — частично в цитоплазме (подгруппа В). Ок-
клюзия вирионов, столь характерная для вирусов этой груп-
пы, наступает в заключительной стадии, но может и не насту-
пить (подгруппы Си/)). Полидисперсная ДНК может также
свидетельствовать о мультипартитности некоторых бакулови-
русов.
Единственный пока род Baculovirus делят на 4 подгруппы,,
что должно быть признано условным, так как некоторые раз-
личия между подгруппами могут стать основанием для выде-
ления их в отдельные роды или даже семейства. В подгруп-
285»
пу А входят вирусы ядерного полиэдроза, в одной оболочке
могут содержаться несколько нуклеокапсидов (MNPV — mul-
tiple nucleocapsid particle virions) или один нуклеокапсид
(SNPV — single etc). Вирусы полиэдроза Autographa califor-
nica и Bombyx mori являются представителями этих двух под-
типов, поражающих насекомых и ракообразных (более 10 ви-
русов). К подгруппе В относятся вирусы гранулеза. Выделе-
ние их относительно условно, поскольку основные белки (по-
лиэдрин и гранулин) имеют общие антигенные детерминан-
ты. Более 50 вирусов этой подгруппы описаны у чешуекрылых.
В подгруппу С включены вирусы, имеющие оболочечные нук-
леокапсиды. В подгруппу D входят вирусы с полидиспёрсным
геномом, причем тип D1 представлен вирионами с двумя внеш-
ними оболочками, а тип D2—множественными нуклеокапси-
дами, включенными в единую оболочку.
Вероятно, здесь нет надобности повторять общие сообра-
жения, высказанные при описании иридовирусов. Отметим
лишь, что примат морфологии вряд ли может быть решающим
для анализа этого достаточно вариабельного семейства, в ко-
тором тип D2 сближается с семейством полиднавирусов. Од-
нако и в пределах этой группы предприняты попытки понять
эволюцию отдельных представителей. С этой целью были
сравнены некоторые параметры нескольких представителей
рассматриваемой группы вирусов — аминокислотный состав
полиэдрина и аминокислотная последовательность, частота
встречаемости отдельных кодонов, степень гомологии, гидро-
фильность и гидрофобность полипептидных цепей.
На основании этих данных было составлено филогенетиче-
ское древо для 10 вирусов, поражающих чешуекрылых, дву-
крылых и перепончатокрылых (рис. 55). Приведенные данные
указывают на возможность существования общего предка или
немногих общих предков (по крайней мере у группы бакуло-
вирусов). Если датировать их появление временем расцвета
насекомых, то речь может идти о девоне (300—400 млн лет
назад). На самом же деле время их появления следует дати-
ровать гораздо более поздними периодами, быть может, даже
десятками миллионов лет назад, когда появились близкие к
современным чешуекрылым перепончатокрылые и двукрылые.
О сравнительно позднем появлении бакуловирусов свидетель-
ствуют не слишком выраженная дивергенция генов для поли-
эдрина и гранулина, а также сохранение антигенных связей
между некоторыми бакуловирусами. Не следует также забы-
вать, что указанные группы насекомых являются быстро про-
грессирующими и поэтому даже сопряженная эволюция виру-
са с «хозяином» могла явиться мощным стимулом видообра-
зования, не говоря уж о завоевании новых экологических ниш.
При инфекции бакуловирусом личинок Autographa califor-
286
Рис. 55. Молекулярная филогения окклюзионных белков бакуловирусов.
Цифры показывают процент различия в аминокислотном составе; пункти-
ром показано формирование бакуловирусов перепончатокрылых; А, В, С
и D — точки дивергенции.
nica и Trichopulsia nt выделен мелкий РНК-содержащий ви-
рус, сходный с вирусом Nudaurelia capensis, а также с кали-
цивирусами. Мажорный белок вирионов имеет молекулярную
массу 67 000 [Morris Т. et al., 1979]. '
ГЛАВА 30. ВИРУСЫ ГЕРПЕСА
Герпесвирусы распространены среди многих видов млеко-
питающих и птиц, именно эти вирусы наиболее строго класси-
фицированы [Баринский И. Ф., 1982; . Matthews R., 1982;
Brown F., 1986]. Они объединены в обширное семейство Нег-
287
pesviridae, которое 'подразделяется на три подсемейства: аль-
фа-герпесвирусы (Alphaherpesvirinae), включающие роды
Simplexvirus (вирус простого герпеса), Poikilovirus (вирус
ложного бешенства) и Varicellavirus (вирус варицеллы-зосте-
ра); бета-герпесвирусы (Bethaherpesvirinae), включающее
роды Cytomegalovirus (цитомегаловирус человека) и Миготе-
galovirus (цитомегаловирус мышей), и гамма-герпесвирусы
(Gammaherpesvirinae), включающее роды Lymphocryptovirus
(вирус Эпштейна — Барр), Thetacryprolymphovirus (вирус бо-
лезни Марека) и Rhadonovirus (вирус герпеса саймири).
В каждом роде имеется один или несколько вирусов. Вирусы
герпеса или сходные с ними обнаружены также у низших по-
звоночных— пресмыкающихся, земноводных и рыб, сходные с
ними вирусы выявлены у моллюсков и грибов [Fenner F.,
1976]. Однако в более поздних классификациях последние
вирусы не упоминаются. Таким образом, остается неясным,
поражают ли герпесвирусы только высших позвоночных (теп-
локровных) или же более широкий круг «хозяев» (низшие
позвоночные, беспозвоночные).
Вирионы разных представителей герпесвирусов довольно
сходные. Они имеют неправильную сферическую форму, диа-
метр 120—200 нм, состоят из 4 структурных компонентов:
электронно-плотной сердцевины, икосаэдрального нуклеокап-
сида, электронно-плотной внутренней оболочки (tegument) и
внешней оболочки, или мембраны (envelope). Сердцевина со-
стоит из ДНК, ассоциированной с белками. Капсид имеет диа-
метр 100—110 нм, форму икосаэдра и состоит из 162 капсоме-
ров, из которых 150 являются гексамерами и 12 пентамерами;
они размещаются по 5 на каждой фасетке (edge). Капсомеры
имеют вид полых трубок размером 2,5X12,5 нм с каналом
диаметром 4 нм. Внутренняя оболочка состоит из слоя бел-
ковых глобулярных молекул, наружная является двуслойной
липидной мембраной, в которую встроены белковые выступы
[Wildy Р„ 1986].
Геном представляет собой линейную двунитевую ДНК, мо-
лекулярная масса которой колеблется от 86Х106 (вирус гер-
песа сома) до 145Х106 (цитомегаловирус человека). Схемати-
чески он состоит из двух ковалентно соединенных сегментов —
длинного (L) и короткого (S)—соответственно 82 и 18% ге-
нома (рис. 56). Каждый компонент в свою очередь состоит из
уникальных (UL и Us) последовательностей, «обрамленных»
инвертированными повторами ab и Ь'а' для компонента L и
а'с' и са для компонента S [Spectoret D. et al., 1982]. После-
довательности L (около 500 нуклеотидов) обеспечивают цир-
куляцию ДНК- Разная стыковка L- и S-сегментов в зависи-
мости от' их места расположения и ориентации обусловливает
образование 4 изомерных форм генома герпесвирусов.
288
Рис. 56. Структура генома вируса простого герпеса (схема). Буквами обо-
значены прямые и инвертированные повторы, стрелками показана их ори-
ентация; 1 и 2 — ковалентно связанные фрагменты генома, разделенные ин-
вертированными повторами. В популяции вируса содержатся 4 варианта
аранжировки генома в эквимолярных концентрациях, различающихся по
ориентации 1-го и 2-го фрагментов.
Рис. 57. Аранжировка последовательностей в геномах 5 герпесвирусов (схе-
ма). Горизонтальными линиями обозначены уникальные или псевдо уникаль-
ные области; прямоугольниками обозначены повторяющиеся последователь-
ности, треугольники показывают, повторяется ли последовательность в пря-
мой или обратной ориентации; цифры справа — фрагменты генома.
Содержание Г+Ц у разных представителей герпесвирусов
колеблется в широких пределах; различны величина генома
и его оганизация [Honess R., 1984] (рис. 57). У одного и того
же вируса в результате перестроек геномы могут варьировать
как по размерам, так и по структурам. Так, у герпеса сайми-
ри геном встречается в двух вариантах: М, на 70% составлен-
ный из легкой цепи, и Н, составленный исключительно из тя-
19—1536 289
желой цепи [Bornkamm G. et al., 1976]. У разных штаммов
вируса Эпштейна — Барр наблюдаются различия в строении
генома [Given D., Kieff Е., 1978], а у цитомегаловируса раз-
меры генома могут колебаться от 100Х106 до 155Х106 [Kilk-
patrick В., Huang Е., 1977]. В связи с подвижностью генома
возможны разнообразные его перестройки за счет дупликации
и теремещения отдельных генов [Pogue-Geile К. et al,, 1985],
Значительны и качественные перестройки генов герпесвиру-
сов. Так, области генов gF, gC вируса герпеса человека серо-
вара имеют значительную гомологию [Dowbenko D., Lasky L.,
1984]. В составе генома вируса простого герпеса типа I име-
ется тандемно повторяемый триплет ГГЦ, существование ко-
торого характерно для рибосомной 28S РНК человека.
В составе вирионов обнаружено более 30 белков: 7 глико-
протеидов (gB, gC, gD, gE, gF, gG и gX) находятся на по-
верхности и вызывают образование вируснейтрализующих ан-
тител [Vaughan Р. et al., 1985]; 6 белков имеются в капсиде,
среди них АТФаза и протеинкиназа. Многие десятки белков,
в том числе тимидинкиназа, являются неструктурными и об-
разуются в ходе репродукции вируса. Среди других белков
следует назвать ДНК-полимеразу и белок, связанный с ДНК.
Репликация вирусов герпеса является сложным и много-
ступенчатым процессом и включает в себя прикрепление ви-
рионов к клеточным рецепторам, эндоцитоз и слияние мемб-
ран вирионов и клетки. В результате обнажается капсид, ко-
торый попадает в цитозоль. Затем комплекс ДНК—: белок
проникает в ядро, капсид разрушается и вирионная ДНК вы-
ходит в нуклеоплазму и здесь начинает функционировать,
транскрибируясь клеточной РНК-полимеразой. Различают
сверхраннюю, раннюю и позднюю транскрипцию, процессинг
мРНК, синтез кодируемых продуктов и частичный обратный
транспорт их в ядро, репликацию ДНК и формирование до-
черних молекул, образование в ядрах клеток незрелых капси-
дов, (почкование их через ядерную мембрану, формирование
зрелых капсидов и внешней оболочки в цистернах эндоплаз-
матического ретикулума, транспорт к поверхности через мо-
дифицированный эндоплазматический ретикулум и выход из
клетки (рис. 58).
Экспрессия вирусных генов происходит поэтапно и сопро-
вождается выключением синтеза клеточных макромолекул.
Сверхранние и ранние синтезы предшествуют репликации
ДНК. На этой стадии синтезируются разные функциональные
(неструктурные) белки, среди них тимидинкиназа и другие
белки синтеза ДНК, а также ферменты, подавляющие клеточ-
ные макромолекулярные синтезы. Экспрессия ранних (альфа)
генов сопровождается синтезом 5 альфа-белков. Затем следу-
ют синтезы 8 бета-пептидов, включая большой ДНК-связыва-
290
I
Рис. 58. Репликативный цикл вируса герпеса (схема).
А О : 0,2. 0,4 0,6 0,8 1,0
h--Ц—1—т-j—Н-------Ч---L_,_J----------1
Б О 20 40 60 80 100 120 140 160
В
Г
Д
. IE
10Р0
ЮК
тк
а b
trl
(40) gC
№
1Е
I
ICP27
(63)
IE IE IE IE IE
| f ICP22 f
1CP0ICP4 (68)vICP4
(110)(175) |(12)(I75)
I — - 4ЧИ-
b' a' c’
c' a'
Рис. 59. Расположение некоторых генов на геиоме вируса герпеса.
। Терминальные повороты и их ориентация показаны буквами и стрелками; IE — а-ге-
ны; ТК, ЮК — 3-гены; gC — поздние гены; их ориентация показана темными црямо-
( угольниками, и стрелками; в скобках — молекулярная масса (ХЮ3); Л — единицы
карты; Б — пары (кб); В — начало репликации; Г — локализация генов; Д —основные
структурные геиы,
19*
ющий белок, вирусную рибонуклеотидредуктазу, тимидинкина"
зу и ДНКполимеразу.- Поздние гамма-белки синтезируются
после репликации вирусной ДНК; это, помимо многих других,
большой белок капсида и гликопротеид gC. Транскрипция ви-
русных генов обеспечивается клеточной РНК-полимеразой II.
Образование кэп-структур, их метилирование, полиаденилиро-
вание вирусных мРНК. также катализируются клеточными
ферментами.
Некоторые гены вируса простого герпеса типа I идентифи-
цированы. Расположение их на физической карте генома по-
казано на рис. 59, стрелками указано направление их транс-
крипции. Как видно из этой схемы, сверхранние, ранние и
поздние гены диспергированы по вирусной хромосоме и име-
ют разную ориентацию.
В репликации вирусной ДНК основную роль играет систе-
ма репликации клеточной ДНК, однако в ее осуществлении
важное значение имеют вирусные гены и их продукты, в част-
ности тимидинкиназа. Более того, репликация вирусной ДНК
катализируется вирусной ДНК-полимеразой, которая взаимо-
действует с вирусиндуцированным ДНК-связывающим белком,
образующим комплексы с ДНК, выявляемые с помощью элек-
тронной микроскопии. Однако в активно размножающихся
клетках репликация вирусной ДНК может обеспечиваться и
при делении больших (до 15—20%) участков вирусного гено-
ма, например, области тимидинкиназного гена. В то же время
гены группы бета играют большую роль в регуляции вирус-
индуцированных синтезов и их выключении.. В неделящихся
клетках вирусы герпеса, лишенные части своих ранних генов,
не способны к репликации и существуют в виде плазмидооб-
разных форм, как это имеет место в нервных клетках [Roiz-
man В. et al., 1985].
Как и следовало ожидать, при такой величине генома, ка-
кую имеют герпесвирусы, их репликация не может быть не-
прерывной и происходит, так сказать, квантами, единицей ко-
торых является репликон. Специально проведенные исследо-
вания показали, 'что таким репликоном является участок ДНК,
содержащий не более 15000 пар нуклеотидов [Kwong A., Fren-
kel N., 1984].
Пустые вирусные капсиды формируются в ядрах, здесь же
происходит упаковка в них вновь синтезированной вирусной
ДНК, взаимодействующей с ДНК-связывающим вирусным
белком. При прохождении через ядерную мембрану вирионы
приобретают внутреннюю, а цри выходе из клетки — внешнюю
оболочку.
Классификация герпесвирусов основана на совокупности
признаков, включая степень гомологии, наличие антигенного
родства и биологические свойства.
292
Группа герпесвирусов человека состоит из вирусов герпеса
человека двух сероваров и вируса герпеса коров; группа гер-
песвирусов свиней включает вирусы ложного бешенства и
аборта лошадей. К этому же подсемейству (альфа-герпесвиру-
сы) относят вирусы варицеллы-зостер, герпеса ценопитеков,
случной экзантемы лошадей, герпеса кошек, лошадиный ви-
рус герпеса типа 2, вирус герпеса собак. К подсемейству бета-
герпесвирусов относятся цитомегаловирусы человека и мышей,
составляющие два отдельных рода, а также цитомегаловирусы
свиней, мышей и морских свинок. От представителей преды-
дущего подсемейства эти вирусы отличаются медленной ре-
продукцией, формированием под их воздействием гигантских
слившихся клеток в культурах.
Наряду с продуктивной инфекцией, сопровождающейся ги-
белью зараженных клеток, для инфекции герпесвирусами ха-
рактерна персистенция без гибели пораженных клеток, а мно-
гие вирусы, вызывающие как местные, так и системные пора-
жения, обладают выраженными онкогенными потенциями.
Онкогенные потенции наблюдаются у вирусов обоих рассмот-
ренных подсемейств, но в наибольшей степени они выражены
у гамма-герпесвирусов — у вируса Эпштейна — Барр, а также
сходных с ним вирусов обезьян (ателес, саймири), гамма-гер-
песвирусов птиц (возбудителя болезни Марека кур и сходного
заболевания индюшек) и у герпесвируса кроликов. Онкоген-
ные потенции связаны с особенностями строения генома виру-
сов. Так, геномы онкогенных герпесвирусов обезьян ателес,
саймири и аотус имеют повторные обогащенные Г4-Ц участки
ДНК (Н-ДНК), которые, не обладая кодирующими свойства-
ми, являются сигналом для упаковки генома. Эти последова-
тельности регулярно обнаруживаются в опухолях (лимфомах),
вызванных указанными вирусами [Fucks Р. et al., 1985].
Герпесвирусы вызывают разнообразные патологические
процессы: острые местные и системные поражения, латентные
инфекции с поражением центральной нервной системы, неопла-
стические процессы,- Обычно клиника герпетической инфекции
полиморфна. Так, герпесвирусы человека обоих сероваров вы-
зывают стоматит, пузырьковые поражения кожи и слизистых
оболочек, герпес глаза, половых органов и, возможно, даже
рак шейки матки (герпесвирус серовара 2). После острой ин-
фекции вирус может персистировать в нервных и других клет-
ках, вызывая периодические обострения. .
Персистенция герпесвируса человека вызвана не только
периодическим «ускальзыванием» вируса от иммунных реак-
ций, но и изменчивостью вируса, что доказывается выделени-
ем отличающихся штаммов вируса от одного и того же боль-
ного [Lewis М. et al., 1984]. Цитомегаловирус человека вызы-
вает латентную инфекцию с разнообразным клиническим те-
20—1536
293
чением (лихорадкой, поражением легких и других органов).
Передаваясь внутриутробно, вирус обусловливает развитие
уродств плода. Вирус Эпштейна — Барр у европейцев и дру-
гих представителей европеоидной расы чаще всего вызывает
остро протекающее заболевание с развитием иммунитета про-
тив него — инфекционный мононуклеоз. У африканцев он не-
редко является причинной злокачественной лимфомы Беркит-
та и назофарингеального рака. Впрочем, расовая очерченность
этих нозологических форм далеко не абсолютна. Столь же по-
лиморфны и многолики герпетические заболевания у животных.
Подлинная эволюционная классификация герпесвирусов
пока не разработана, так как, с одной стороны, геном их до-
статочно велик и сложен для анализа на основе секвенирова-
ния, с другой стороны, разные гены герпесвирусов могут иметь
различное происхождение. Так, две малые РНК вируса Эп-
штейна— Барр сходны с РНК аденовирусов VAI и VAII
[Rose М. et al.,. 1981], цитомегаловирус и вирус миелобластоза
птиц имеют сходные последовательности [Spector D., Vacqui-
er J., 1983] V-myc и соответственно c-myc [Rasmussen R. et al.,
1985]. Геном цитомегаловируса обладает последовательностя-
ми, гомологичными таковым в геноме нормальных клеток
[Jeang К-, Hayward G., 1983], и т. п. Выше отмечалось нали-
чие тандемных последовательностей, общих для ДНК герпес-
вируса и гена, кодирующего синтез рибосомной РНК (28S).
При исследовании библиотеки генома клеток человека най-
дены участки гомологии с геномом цитомегаловируса челове-
ка— в EcoRI, фрагментах R,b и d в области генов для рибо-
сомной РНК. Такая гомология не выявлена при сравнитель-
ном исследовании ДНК мышей и морских ежей [Shaw G. et al.,
1985]. Это заставляет думать о захвате генов человека, а не
о более длительной эволюции данных участков генома цито-
мегаловируса. При исследовании ядерного антигена (молеку-
лярная масса 72 000) вируса Эпштейна — Барр была показана
иммунологическая близость его к клеточному белку (62000)
в иммуноблотте [Luka J. et al., 1984]. В данном случае, по-ви-
димому, имеет место сходный феномен — захват клеточных
генов и их эволюция в составе генома вируса. В ДНК цито-
мегаловируса человека найдены 5 участков гомологии с ДНК.
клеток нормальных тканей плаценты, печени, кишечника, лей-
коцитов человека, а также с ДНК раковых клеток. Кроме'
того, гомологичные ДНК цитомегаловируса человека участки-
были обнаружены в ДНК герпесвирусов аотус и китайского-
хомяка, но не мыши. Эти участки не соответствовали Д/и-по-
следовательностям и генам с-тус [Rueger R. et al., 1984]. Это
свидетельствует о том, что в ходе эволюции герпесвирусы мог-
ли получать гены из разных источников и прежде всего-из.
клеток, в которых они паразитировали.
294
Выше говорилось об онкогенных потенциях герпесвирусов
(что, конечно, связано с интеграцией их геномов и/или отдель-
ных генов), а также о возможности их персистенции в виде
плазмид. В этом случае могут быть значительные делеции ге-
нома, в частности удаление терминальных повторов [Lupton S.
et al., 1985]. Все это свидетельствует о больших перестройках
геномов герпесвирусов, происходивших в процессе их эво-
люции.
Предприняты попытки понять молекулярную эволюцию
герпесвирусов [Филатов Ф., 1980]. Предполагают, что общий
предок этих вирусов имел кольцевую ДНК. Герпесвирусы рыб,
в частности вирус болезни сомов Ла-Манша (к этой группе
относятся также вирусы болезни лосося и оспы карпов), в наи-
большей степени сохранил предковую форму ДНК — без ин-
вертированных последовательностей. Ее молекулярная масса
составляет около 76X106. Дальнейшая эволюция герпесвиру-
сов шла по пути увеличения размера генома, который у цито-
мегаловирусов почти удвоился. Одной из возможных проме-
жуточных эволюционных форм может служить вирус мамми-
лита коров, молекулярная масса генома которого достигла
89Х106. Этот геном во многом уже сходен с геномом HSV-1
[Buchman Т.; Roizman В., 1978]. Однако конкретные пути эво-
люции разных герпесвирусов требуют специального исследо-
вания. Так, герпесвирусы ателес и саймири имеют.35% гомо-
логии L-ДНК и ничтожную гомологию Н-ДНК [Fleckenstein В.
et al., 1978].
Возможные пути эволюции герпесвирусов прослеживают-
ся с помощью серологического анализа. Так, при антигенном
анализе гликопротеида В (gB) было показано антигенное его
родство у герпесвирусов человека сероваров / и 2, коровьего
маммилита и герпесвируса лошадей серовара 1. При обработ-
ке трипсином у всех вирусов сохранялся остов с одинаковой
электрофоретической подвижностью [Snowden В. et al., 1985].
Более детально возможные пути молекулярной эволюции
можно иллюстрировать на примере сравнения вирусов герпеса
человека типа 1 и варицеллы-зостер [Davison A., McGeoch D.,
1986]. Оба вируса содержат сегменты L и S, связанные кова-
лентно с уникальными последовательностями, ограниченными
терминальными инвертированными повторами, однако у пер-
вых вирусов терминальных повторов больше, чем у второго
[Davison A., Scott J., 1984] (рис. 60). У вируса герпеса фраг-
мент S содержит 10 полных генов и большую часть еще двух,
а инвертные повторы содержат 3 полных гена. У вируса ва-
рицеллы-зостер имеются аналогичные гены (7 аналогов), но
6 генов вируса герпеса не имеют аналогов у вируса варицел-
лы-зостер. A. Davison и D. McGeoch приходят к выводу, что
оба вируса имели общего предка и дивергировали в результа-
20*
295
п
HSV-1
Рис. 60. Сравнение геномов вирусов простого герпеса и опоясывающего
лишая.
те'Процессов рекомбинации. В этой работе общие выводы осно-
ваны на весьма тщательном анализе генов и их продуктов с
использованием программ матричной гомологии. Например,
ген HSV-1—RS1, кодирующий предранний белок V175, кото-
рый обеспечивает транскрипционную активацию ранних и
поздних генов, и соответствующий ген VZV настолько сходны,
что плазмида, содержащая VZV—RS1, активирует ранние гены
HSV-1 [Everett R., 1984]. Подобный анализ сделан для всех
изученных генов. Одним из выводов работы является также
признание динамичности структуры инвертных повторов в
эволюции герпесвирусов.
Рассмотрим некоторые общие и частные вопросы эволюции
герпесвирусов теплокровных — млекопитающих и птиц. В дру-
гих главах книги описаны два основных направления эволю-
ции — сопряженная эволюция вирусов и их «хозяев» и эволю.-
ция со сменой хозяев (смена экологической ниши). Также по-
казано, что одомашнивание, животных явилось мощным сти-
мулом для второго направления, хотя оно, несомненно, имело
место и в природных биоценозах. Все эти процессы начались
сравнительно поздно, в периоде расцвета млекопитающих и
птиц, начавшемся на рубеже мезозоя и кайнозоя (80—120 млн
лет назад), а если говорить о приматах, то еще позже (50—
70 млн лет назад). Приручение животных приходится на со-
всем поздний период (10 000—15 000 лет назад). Таковы вре-
менные рамки эволюции герпесвирусов теплокровных. Это же
можно сказать об их происхождении, в частности о происхож-
296
дении герпесвирусов земноводных (рак почек леопардовой ля-
гушки), рыб (лимфосаркома хариусов). Время появления их
относится к значительно более ранним периодам развития
органического мира — силуру или девону (250—400 млн лет
назад), поэтому в целом вопрос о происхождении герпесвиру-
сов остается открытым.
Отдельно следует упомянуть крупный вирус хлореллопо-
добных водорослей. Икосаэдрические вирионы имеют диаметр
190 нм, геном состоит из линейной двунитевой ДНК, включает
около 300 000 пар нуклеотидов, которые могут кодировать
синтез 200—300 белков [Van Etten J. et al., 1982]. Вирионы
содержат 50—60 структурных белков, включая гликопротеи-
ды, локализованные на поверхности вирионов; 25% ДНК, 64%'
белков и 5—10% липидов. В дальнейшем было показано су-
ществование нескольких вирусов этой группы [Van Etten J.
et al., 1985]. «Хозяин» вируса — хлореллообразные водорос-
ли— являются симбионтами парамеций {Paramecium bursa-
rium) и гидр {Hydraviridis). Вирусы, выделенные из водорос-
лей парамеций {PBCV-1), отличаются от вирусов водорослей
гидры (HVCV-1 и HVCV-2), которые также отличны друг от
друга, хотя их размеры (170—190 нм) и форма (икосаэдр)
одинаковы [Van Etten J. et al., 1982].
ГЛАВА 31. ВИРУСЫ ОСПЫ
Семейство вирусов оспы (Poxviridae) подразделяется на
два подсемейства — вирусы оспы хордовых {Chordopoxvirinae)
и оспы насекомых {Entomopoxvirinae). В первом подсемей-
стве выделены 6 родов вирусов: Orthopoxvirus (оспы), Para-
poxvirus (паравакцины), Avipoxvirus (оспы птиц), Capripox-
virus (оспы овец), Leporipoxvirus (миксомы) и Suipoxvirus
(оспы свиней). В составе каждого рода имеется либо один,
либо (чаще) несколько вирусов. Во втором подсемействе вы-
делены 3 рода на основе морфологических особенностей строе-
ния вирионов, молекулярной массы геномов, круга поражае-
мых «хозяев»: вирусы А оспы шейкокрылых {Colioptera), ви-
русы В оспы чешуекрылых {Lepidoptera) и вирусы С оспы
двукрылых {Diptera). В отличие от вирусов оспы позвоночных
вирусы, поражающие насекомых, серологически неродственны
как между родами, так и в пределах одного и того же рода.
Поэтому и классификацию их следует считать предваритель-
ной. Кроме того, несколько вирусов оспы не классифицирова-
ны, среди них вирусы оспы плотоядных, слонов, раккунов, ви-
русы оспы Тана и Яба, а также контагиозного моллюска
[Matthews R., 1982].
297
Морфология вирионов оспы настолько характерна у пред-
ставителей обоих подсемейств, что не было смысла подразде-
лять представителей, поражающих столь отдаленных филоге-
нетически «хозяев», на таксономические группы более высоко-
го ранга. Вирионы поксвирусов имеют овальную или кйрпи-
чеобразную форму с соотношением длин осей 1,2—1,7. Их раз-
мер 140—170X220—450 нм, эта величина приближается к
размеру наиболее мелких бактерий (риккетсии, хламидии, ми-
коплазмы). Строение их не укладывается в рамки типов сим-
метрии других вирусов и отличается деталями у представи-
телей разных родов. Общим для всех вирусов данного семей-
ства является наличие сердцевины в виде вогнутой линии,
внешней оболочки и боковых тел, как бы сплющивающих серд-
цевину (нуклеоид).
Нуклеоид содержит ДНК, ассоциированную с белками.
Способ ее упаковки неясен, хотя из комплекса ДНК—белок
выделены 3 белка с молекулярной массой 33 000, 28 000 и
12 000, последний белок богат аргинином. Напрашивается ана-
логия с упаковкой ДНК хромосом эукариотов гистоновыми и
негистоновыми белками. Нуклеоид окружен внутренними обо-
лочками. Внешние оболочки состоят из липидов и углеводов.
Оболочки построены сложно и состоят из слоев трубчатых или
глобулярных структур. Разные роды вирусов различаются
преимущественно деталями строения внешних оболочек.
Геном вирионов представляет собой линейную двунитевую
ДНК с молекулярной массой 85Х106—250Х106, концы кото-
рой соединены ковалентно, образуя терминальные петли и
инвертированные тандемные повторы. Молекулярная масса
генома не может служить таксономическим признаком, так
как у серологически родственных вирусов она колеблется от
85Х106 (вирус паравакцины) до 200x10е (вирус оспы птиц).
Содержание Г+Ц у вирусов оспы позвоночных составляет 5—
7,5% от массы вириона; состав нуклеотидов: А —29,5%, Ц —
20%, Г — 20,6%, Т — 29,9%. Геном вируса осповакцины со-
держит всего 240 000 пар нуклеотидов и имеет длину 82 мкм.
Необычная прочность ДНК этого вируса и других вирусов
данной группы обусловлена ковалентными связями компле-
ментарных нитей на обоих концах молекулы ДНК, примерно
на расстоянии 50 нуклеотидов от ее концов [см. Слепуш-
кин А. Н., 1982]. Как было показано при изучении вируса оспо-
вакцины, ее ДНК, подобно ДНК многих других вирусов, со-
держит терминальные инвертированные повторы, которые,
как предполагается, играют важную' роль в репликации ДНК.
У вируса осповакцины эти повторы весьма велики — молеку-
лярная масса около 7 x10е, или около 10 000 пар нуклеотидов.
Они могут быть частично транскрибированы, кодируя синтез
ранних мРНК [Wittek R. et al., 1980].
298
На геноме вирусов оспы закодировано несколько сотен бел-
ков (глико- и фосфопротеидов) с молекулярной массой 80 000—
-200 000. По данным разных авторов, для различных вирусов
число вирусспецифических белков варьирует. Ранее указыва-
лось, что вирионы осповакцины содержат более 80 белков,
суммарная молекулярная масса которых составляет около
60% массы генома [Fenner F., 1979]. У вируса оспы Яба об-
наружено 37 структурных белков с молекулярной массой
10 000—220 000 [Fenger.T., Rouhandch Н., 1976]. Более поздние
данные свидетельствуют, что вирус осповакцины имеет 279 бел-
ков, в том числе 13 гликопротеидов [Carrasco L., Bravo R.,
1985]. Пока идентифицированы лишь немногие вирионные и
и невирионные белки. Нейтрализация вируса связана с по-
верхностным белком (58 000), гемагглютинация — с гликопро-
теидом (85 000). Другие мажорные белки обозначают симво-
лами. 2b, 4а, 4Ь, 6а, 6Ь, 8, 11Ь\ два белка (4а, 4Ь) составляют
50% суммарных белков сердцевины, масса которой в свою
очередь составляет около 50% массы вириона. В наружных
•оболочках вириона найдено 8 белков, а на самой поверхно-
сти— 5 белков. В составе вирионов имеется или в процессе
репродукции образуется не менее 10 ферментов, в том числе
РНК-полимераза (вирионная транскриптаза), ферменты, ка-
тализирующие образование и метилирование кэп-структур,
•которые обеспечивают синтез и процессинг мРНК, протеин- и
тимидинкиназа. По-видимому, и синтез вирусной ДНК ката-
лизируется в основном вирусспецифическими ферментами [Sla-
baugh М., Mattews С., 1984].
Из нескольких (около 10) больших антигенов вирионов
один перекрестно реагирует со всеми «членами» вирусов оспы
•позвоночных. В пределах родов серологические связи разных
вирусов выражены еще больше. На ранних стадиях репродук-
ции вируса осповакцины синтезируется белок с молекулярной
массой 19 000, сходный с фактором эмбрионального роста кле-
ток млекопитающих (о возможном значении и происхождении
этого белка см. ниже). В связи со сложными процессами син-
теза и созревания вирусных белков и морфогенезом вирионов
антигенная структура внутриклеточного и внеклеточного ви-
русов различна.
Репликация вирусов оспы (рис. 61) происходит в цитоплаз-
ме ступенчато, включая первичное раздевание (uncoating I),
«синтез ранних мРНК и белков, вторичное раздевание (uncoa-
ting II), репликацию ДНК, синтез поздних мРНК и-белков,
входящих в состав вирионов, их гликозилирование и фосфо-
рилирование, образование предшественников вирионов, созре-
. вание их и выход из клетки [Shida Н., 1986].
Хотя имеются данные об участии клеточного ядра в репро-
дукции вирусов оспы [Miningan Н. et al., 1985], но оно не
299
Зараженная клетка
Рис. 61. Цикл репликации вируса осповакцины (схема).
обязательно, так как весь цикл репродукции вирусов оспы
можно воспроизвести в безъядерных клетках [Villareal Е.
et al., 1984]. Вместе с тем репродукция этих вирусов, если
даже абсолютно исключить клеточно-зависимые синтезы бел-
ка, тесно связана с клеточным метаболизмом. Об этом свиде-
тельствуют возможность репродукции штаммов вируса оспсг-
вакцины, дефектных по некоторым генам (например, по гену
тимидинкиназы), возможность замены этого гена геном гер-
песвируса, а также наличие в геноме вируса достаточно об-
ширных нереплицирующихся областей. Именно на использо-
вании последних в значительной мере основаны генно-инже-
нерные исследования, в результате которых вирус осповакци-
ны со встроенными в него чужеродными генами становится
экспрессирующим их вектором (см. ниже).
После адсорбции вирионов на клеточных мембранах и про-
никновения их в клетку вместе с образовавшимися эндоцитоз.-
ными вакуолями происходят слияние клеточных и вирусных
мембран, первичная депротеинизация вирионов и высвобож-
дение сердцевин (нуклеоидов), которые после этой первой
стадии раздевания становятся метаболически активными. Син-
тез ранних мРНК, образование кэп-структур и полиаденили-
рование обеспечиваются вирионными ферментами, при этом не
происходит сплайсинга [Venkatesan S., Moss В., 1981]. Регу-
лирующие области генов вирусов оспы имеют богатые адени-
ном и тимином (ТАТАА) последовательности, но в остальном:
300
отличаются от генов про- и эукариотов. В ранних стадиях
транскрибируется 14% генома, и из ранних белков синтезиру-
ются тимидинкиназа, эндонуклеазы и другие ферменты виру-
са, а также «родственный белок». Таким образом, депротеини-
зация вириона включает две стадии: клеточно-зависимую,
обеспечивающую удаление внешних оболочек, и вирусзависи-
мую, обеспечивающую более полную депротеинизацию ДНК и
возможность ее репликации.
Места, в которых происходят репликация ДНК и формиро-
вание вирионов, являются структурами клеточной цитоплаз-
мы, модифицированными вирусом; их обозначают как вирус-
ные фабрики. Более 100 белков, синтезирующихся в первые
часы инфекции, обеспечивают вторую стадию раздевания, реп-
ликацию вирусной ДНК и транскрипцию поздних генов. Среди
ферментов, синтезируемых в этой стадии, следует назвать ти-
мидинкиназу, ДНК-полимеразу, полинуклеотидлигазу, фер-
менты синтеза ДНК.
Репликация вирусной ДНК связана с образованием раз-
рывов терминальных петель, самопраймированием З'-концов;
вирусной ДНК, но в общем многие детали синтеза вирусной
ДНК мало изучены, и поэтому предложено несколько схем ее
репликации. Поздняя транскрипция охватывает большую часть-.
генома. На этой стадии транслируются структурные белки,,
входящие в состав вирионов. Подсчитано, что !/з генома виру-
сов оспы кодирует ранние, '/3 — структурные и ]/з— поздние’
неструктурные белки [Pennington Т., 1976]. В транскрипции
поздних генов, по-видимому, участвует клеточная РНК-поли-
мераза II. Часть белков, синтезируемых на этой стадии, под-
вергается протеолитическому расщеплению, которое связано;
со сборкой вирионов и их предшественников.
Сборка вирионов происходит в «вирусных фабриках» и яв-
ляется многоступенчатым процессом. Сначала дочерняя ДНК
ассоциируется с внутренними белками, образуются плотные
нити и гранулы. Затем формируется оболочка вирионов в виде-
гладкой стенки, охватывающей электронно-плотный материал,,
и образовавшиеся незрелые вирионы (провирионы) выглядят-
в виде пузырей, в которых формируются нуклеоиды (сердце-
вины) и боковые тела. Происходят уплотнение внутреннего-
материала и оболочек и образование поверхностных структур,
в результате чего формируются зрелые вирионы. Вирионы вы-
водятся из клетки по каналам внутриклеточного транспорта,
а часть их освобождается после гибели зараженных клеток.
Вирусы оспы вызывают глубокое угнетение синтеза клеточ-
ных макромолекул, причем эти синтезы блокируются как ви-
рионными белками, так и белками, синтезирующимися в ходе
репродукции вируса. Некоторые представители семейства ви-
русов осшя вызывают пролиферацию зараженных клеток и их:
301
неопластическую трансформацию (вирусы фибромы, Яба, кон-
тагиозный вирус моллюска). Для вирусов оспы характерны
такие генетические процессы, как рекомбинация внутри родов,
спасение маркера [Nakano Е. et al., 1982] и негенетическая
.реактивация между родами вируров оспы позвоночных. Виру-
сы оспы, циркулирующие в природе, подвергаются процессам
рекомбинации. Одним из таких рекомбинантов является зло-
качественный вирус кроликов, явившийся рекомбинантом 10%
генома вируса фибромы кроликов и 90% генома вируса мик-
сомы кроликов [Block W. et al., 1985].
Более подробно описание особенностей генетики вирусов
•оспы можно найти в монографиях и обзорах [см. Гендон Ю. 3.,
1975]. Здесь же мы хотели бы отметить некоторые важные
особенности, характерные, впрочем, не только для вирусов
оспы, но и для других, ранее упоминавшихся ДНК-оодержа-
щих вирусов (герпесвирусы, бакуловирусы, аденовирусы и др.).
Во-первых, ДНК вирусов оспы, близких между собой, или му-
тантов, легко рекомбинируются, образуя как гомологичные,
так и гетерологичные рекомбинанты. В последнем случае об-
разующиеся гетеро дуплексы могут включать в себя чужерод-
ные гены. Во-вторых, рекомбинация может происходить не
только между полными геномами двух вирусов оспы, но и
между полным геномом и сравнительно небольшим его фраг-
ментом (4Х106), включенными в плазмиду, при чкотрасфекции.
В-третьих, в геноме вирусов оспы имеются большие участки,
•которые условно обозначают как несущественные для репли-
кации области генома. Они имеют размер около 25 000 пар
.нуклеотидов, т. е. более 10% всего генома [Smith G., Moss. В.,
1983]. По-видимому, этой областью кодируется синтез белков
репликации и других, которые могут быть заменены клеточ-
ными белками, как например, тимидинкиназа, а может быть,
и белки, обеспечивающие вирулентность вируса. Все эти осо-
бенности делают вирус осповакцины весьма удобным вектором
для включения в него чужеродных генов. Мы не будем здесь
цитировать уже многочисленную литературу, посвященную
использованию вируса осповакцины для генно-инженерных
операций; сошлемся лишь на меморандум экспертов ВОЗ по
этому вопросу [WHO, 1985]. Важно подчеркнуть другое: при
.генно-инженерных операциях, т. е. искусственных манипуля-
щиях, используют естественные существующие генетические
.взаимосвязи у этой и других групп вирусов.
Котати, именно эта особенность вирусов оспы послужила
шрелятствием для применения рекомбинантного вируса оспо-
вакцины, содержащего экспрессируемый ген протективного
.гликопротеида вируса бешенства, для иммунизации лисиц. При
поедании мяса, смоченного суспензией такого вируса, у лисиц
:и других хищников развивается осповакцинный стоматит, со-
.302
провождающийся выработкой иммунитета одновременно про-
тив осповакцины и бешенства. Однако комитет экспертов ВОЗ
решительно возразил против такого проекта, намечавшегося
к проведению в Аргентине. Имелась в виду опасность появле-
ния в природе рекомбинантов вирусов оспы с повышенной
нейровирулецтностью, которая вызвана или связана с геном
вируса бешенства, введенного в ДНК вируса осповакцины.
Вирусы оспы вызывают разнообразные заболевания, и все
же наиболее выражение они проявляются в виде высыпаний
на коже и слизистых оболочках. Соответственно у животных
заболевания передаются при контакте, через корм и питье, а у
человека также воздушно-капельным путем. Особое место
занимают неопластические процессы, поражающие либо на-
ружные покровы, либо более глубоко лежащие ткани (фибро-
ма). В последнем случае возможно участие в передаче крово-
сосущих насекомых.
Громадная величина генома, сопоставимая с величиной ге-
нома у наиболее мелких бактерий (микоплазмы, риккетсии и
особенно хламидии), автономность процессов репликации и
транскрипции, обеспечиваемая вирусспецифическими фермен-
тами, отсутствие сплайсинга — все это позволяет поставить
одновременно два вопроса. Закономерно ли считать вирусы
оспы вирусами? Не являются ли они продуктами дегенератив-
ной приспособительной эволюции бактерий, причем даже ме-
нее далекими, нежели органеллы типа пластид и митохонд-
рий? В самом деле, наиболее мелкие бактерии — хламидии —
настолько деградировали эволюционно, что утратили собст-
венные энергорегенерирующие системы и стали своеобразны-
ми энергетическимц паразитами. По биологическим свойствам
от вирусов оспы они-отличаются «только» наличием рибосом-
ных белоксинтезирующих систем. Однако это «только» и яв-
ляется разделом между вирусами и клеточными формами
жизни, поэтому пока нет веских оснований исключать вирусы
оспы из царства вирусов.
К сожалению, еще не сделана проверка эволюционных со-
отношений вируса оспы с прокариотами (эукариотами и/или
архебактериями),. так как все эти проверки, построение фило-
генетических древ и т. п. делались чаще всего на основе ана-
лиза рибосомных РНК (265, 16S, 55). Последние имеются
даже у потомков далеко эволюционировавших эндосимбион-
тов (митохондрии, пластиды). А этого как раз и нет у оспен-
ных вирусов.
Кроме того, несмотря на большую автономию генома виру-
сов оспы от генома клеток «хозяев»-эукариотов, включая про-
цессы репликации вирусной ДНК, имеются факты, свидетель-
ствующие о генетических взаимодействиях между вирусами
оспы и их «хозяевами». Так, при исследовании белка с моле-
303
Факторы роста и - Факторы ' '
вирусный белок свертывания крови
Рис. 62. Эволюционное древо белка вируса осповакцины сходных доменов
у млекопитающих. Обведенные пунктиром овалы обозначают неопределен-
ность ветвей древа.
кулярной массой 19 000, синтезируемого на ранних стадиях
репродукции вируса осповакцины, было показано необычное
положение цистеиновых и глициновых остатков в молекуле
этого белка, сходное с положением этих остатков в двух кле-
точных белках — трансформирующем факторе роста (TGF) и
факторе эпидермального роста (EGF). Эти два белка, обла-
дающие сходными функциями и близкие по величине (50 и 53
аминокислотных остатков соответственно), стимулируют мута-
генез. Первый обнаружен во многих опухолях и в эмбрио-
нальных тканях, второй — в подчелюстной железе и моче
людей. Было высказано предположение, что все 3 белка и
некоторые другие белки животных [Blomquist М. et al., 1984}
имеют общее происхождение, было даже построено их эволю-
ционное древо (рис. 62). Указанные 3 белка не имеют имму-
304
нологического родства, но обладают сходной функциональной
активностью. Белок вируса осповакцины, обладающий свой-
ствами факторов роста клеток, является ранним секретируе-
мым (неструктурным) белком, функции которого пока неиз-
вестны.
С геномами эукариотических клеток геномы оспенных ви-
русов сближает наличие тандемных повторов в инвертиро-
ванных терминальных повторах, что было показано при изу-
чении вируса осповакцины. Предполагают, что они облегчают
циклизацию однонитевых ДНК во время репликации. Эти по-
вторы имеют размеры 70—150 пар нуклеотидов и повторяют-
ся тандемно 13—30 раз [Wittek R., Moss В., 1980].
Таким образом, происхождение вирусов оспы остается не-
ясным. С бактериями его сближают громадный геном, неза-
висимая от клетки репликация и отсутствие сплайсинга. Од-
нако структура их генома сходна и со структурой генома эука-
риотов, а некоторые гены имеют явно эукариотическое проис-
хождение, если не считать их результатом далеко зашедшей
молекулярной конвергенции.
Несмотря на большое сходство плана строения и морфо-
логии вирионов оспы позвоночных и оспы насекомых, наличие
по крайней мере 4 ферментов с одинаковыми функциями, раз-
множение в цитоплазме и ряд других свойств, указывающих
на общность происхождения обеих групп вирусов оспы, в эво-
люции всей группы вирусов остается много неясного. По-види-
мому, более древнее происхождение имеют вирусы оспы насе-
комых уж по одному тому, что насекомые — гораздо более
древние формы организмов, нежели теплокровные позвоноч-
ные. Вирусы оспы не обнаружены у морских беспозвоночных,
и если это факт,, а не недостаток знаний, то можно предполо-
жить, что вирусы оспы появились не ранее силура, т. е. около
400 млн лет назад, или еще позже, в карбоне.
Освоение ими новой экологической ниши можно связать
с развитием кровососущих насекомых, так как некоторые ви-
русы оспы позвоночных до сих пор могут передаваться крово-
сосущими насекомыми. Кстати, все до сих пор известные ви-
русы оспы позвоночных поражают теплокровных — млекопи-
тающих или птиц, а вирусы насекомых — как некровососущих
(чешуекрылые), так и кровососущих (двукрылые), в том чис-
ле комаров-кровососов теплокровных животных. Поэтому об-
разование вирусов оспы позвоночных следует отнести к срав-
нительно позднему периоду — юрскому или меловому, т. е.
120—150 млн лет назад или еще позже. Именно этим можно
объяснить умеренную дивергенцию, существующую между
6 группами (родами) вирусов оспы позвоночных, вплоть до
сохранения общих антигенов и еще более широких антиген-
ных связей между вирусами одного и того же рода.
305
Эволюция этих вирусов происходила путем заполнений
ими новых экологических ниш. Она сопровождалась затем,
узкой специализацией вплоть до поражения соответствующим,
вирусом только одного вида. Так появились и эволюциониро-
вали вирусы оспы буйволов, верблюдов, кроликов, мышей
(группа вирусов осповакцины), узелков доильщиц, контагиоз-
ной эктимы, пустулярного стоматита коров (группа вирусов,
паравакцины), оспы канареек, голубей, перепелок, ласточек,,
воробьев, индюшек (группа вирусов оспы птиц), оспы овец,,
коз, фибромы и миксомы кроликов, оспы свиней. Приручение-
человеком животных, с одной стороны, усилило специализа-
цию вирусов (оспа овец, коз, верблюдов), с другой — интенси-
фицировало распространение вирусов, в результате чего одни
и те же виды домашних животных стали поражаться разными
вирусами оспы. Например, коровы поражаются вирусами оспо-
вакцины, коровьей оспы, пара-вакцины, узелков доильщиц;
кролики — вирусами кроличьей оспы, фибромы и миксомы.
Впрочем, вопрос об узкой специализации не столь уж прост.
Мы говорим об оспе коров, но на самом деле речь идет об
оопе, которой болеют коровы, но резервуаром которой явля-
ются, вероятно, грызуны. Вирус оспы обезьян выделен от бе-
лок [Khodakevich L., 1985]. При анализе вируса оспы коров,
была установлена широкая шкала патогенности, включающая
9 порядков млекопитающих (рогатый скот, кенгуру, носороги,
дельфины, кошачьи, грызуны). Все эти данные позволяют за-
ключить, что грызуны являются основным резервуаром воз-
будителя в природе и источником заражения коров и других
млекопитающих [Berkovitz Е., Pogo В., 1984]. По данным
ВОЗ, оспа коров на самом деле является оспой у коров, а оспа
обезьян — оспой у обезьян. В последнем случае установлено,
что резервуаром оспы обезьян являются белки, а обезьяны —
вторичные источники инфекции [WHO, 1986].
При молекулярно-биологическом изучении вируса фибро-
мы Шоупа было показано, что этот вирус наиболее близок к
ортопоксвирусам и в то же время имеет часть генома, близ-
кую к геному лепорипоксвирусов [Berkovitz Е., Pogo В., 1985].
Таким образом, рекомбинации вирусов оспы имеют место в
природе и некоторые вирусы имеют, несомненно, рекомбинант-
ное происхождение [Berkovitz Е., Pogo В., 1985].
Прежде чем закончить этот раздел, мы хотели бы напом-
нить об эволюции одного из вирусов оспы — вируса миксома-
тоза кроликов. Эта эволюция произошла на наших глазах
[Fenner F., 1979]. Данный высоколетальный вирус был ис-
пользован в Австралии для уничтожения расплодившихся
кроликов, вывезенных из Европы и наносивших серьезный урон
сельскому хозяйству. Взаимодействие двух популяций — виру-
са и «хозяина» — привело к развитию персистентной инфек-
306
ции у Животных вместо острой летальной инфекции. Здесь был
явно выражен естественный отбор генетически резистентных
животных и персистирующего вируса, в различной степени
изменивший первоначальный характер инфекции.
Но вернемся к исходным и последующим этапам эволюции
вирусов оспы животных [Жданов В. М., Львов Д. К., 1984].
При оспенных заболеваниях птиц и млекопитающих пора-
жаются кожа и слизистые оболочки. Заболевание сопровож-
дается вирусемией и длительным носительством. В этом от-
ношении характерна эктромелия мышей, при которой носи-
тельство может быть пожизненным. Все эти заболевания пе-
редаются либо при контакте, либо алиментарным путем, либо
посредством кровососущих насекомых. Заболевание обычно
поражает молодых животных, у которых инфекция может про-
текать остро. Выжившие животные становятся длительными,
нередко, как это имеет место при эктромелии, пожизненными
носителями и заражают затем свое потомство.
Инфекции этого типа могли образоваться давно, так как
длительность хранения возбудителя и, следовательно, боль-
шая продолжительность заразного периода обеспечивали воз-
можность циркуляции вируса в условиях вялотекущих эпизоо-
тий. Тот факт, что к настоящему времени каждый из вирусов,
оспы поражает один вид или несколько родственных видов,
свидетельствует о длительной сопряженной эволюции парази-
тов с их хозяевами. В этом направлении эволюция вирусов-
оспы продолжалась и после одомашнивания животных, а в ре-
зультате того, что вирусы происходили от нескольких предков,,
сложилась такая ситуация, что некоторые виды прирученных
человеком животных поражаются несколькими вирусами. Как
уже упоминалось, у коров наблюдаются коровья оспа, ноду-
лярный дерматит, папулезный стоматит, заболевания, связан-
ные с параоспенными вирусами (контагиозная эктима, «узелки
доильщиц» и др.). Все эти заболевания вызываются различны-
ми вирусами, отнесенными к разным родам. Кроме того, су-
ществует еще одно заболевание — оспа буйволов, вызываемая
особым вирусом. Овцы болеют овечьей оспой и пустулярным
дерматитом, вызываемыми разными вирусами оспы. Это отно-
сится и к некоторым диким животным: кролики болеют кро-
личьей оспой, фибромой и миксомой. Некоторые из этих за-
болеваний имеют ограниченные ареалы, но в целом оспенные
заболевания домашних животных убиквитарны.
Сравнение оспенных заболеваний диких и домашних жи-
вотных показывает наличие сходства и различий между ними.
Для первых характерны длительный заразный период, нали-
чие носительства и нередко хроническое течение. Из инфек-
ций домашних животных наиболее приближаются к такому
типу инфекций заболевания, передаваемые параоспенными ви-
307
русами, и, вероятно, осподифтерит кур. В .противоположность
этому оспа овец, коз, коров, лошадей, свиней. и верблюдов
характеризуется более острым течением и отсутствием дли-
тельного носительства. Такого типа инфекции не могли «уко-
рениться» среди диких животных, в связи с чем можно счи-
тать, что оспенные заболевания домашних животных возник-
ли сравнительно поздно, после приручения животных челове-
ком, т. е. в то время, когда уже имелись большие стада этих
животных.
Приручение домашних животных и появление больших
стад привели к тому, что болезни типа тех, которые вызывают
параоспенные вирусы, эволюционировали по пути становления
инфекций с более острым течением, что обеспечивало более
быстрое распространение возбудителей в стаде. Более острое
течение болезни стимулировало выработку более совершенно-
го иммунитета, исключавшего1 возможность длительной ла-
тентной инфекции. Такого типа инфекция не могла бы суще-
ствовать среди диких животных, но в больших стадах домаш-
них животных при выраженном контакте между ними сущест-
вование острой инфекции без длительного носительства было
возможным. При наличии многих видов животных, приручен-
ных человеком, создавалась возможность взаимного обмена
паразитами (вирусами), образования экологических разновид-
ностей, а также самостоятельных заболеваний в результате
адаптации вирусов оспы к организму домашних животных.
Следует подчеркнуть, что различные оспенные заболевания
могли возникнуть среди стадных животных и менее вероятным
являлось приспособление вирусов к тем видам животных, ко-
торые не разводились в стадах. Не удивительно потому, что
.известные до сих пор оспенные заболевания типа выраженной
острой инфекции не поражают таких домашних животных, как
кошки и собаки. Они распространены только среди стадных
животных, домашней птицы (осподифтерит кур), а также сре-
ди мышевидных грызунов (эктромелия).
Итак, уже на ранних стадиях развития общества (поздний
период варварства), когда появились большие стада домаш-
них животных, создались условия для возникновения оспен-
ных заболеваний этих животных с острым и подострым тече-
нием. Заражение животных происходило преимущественно
алиментарным путем, в связи с чем вирусы вызывают пора-
жение не только кожи, но и слизистых оболочек. Поскольку
заражение происходило алиментарным путем, вирусы могли
сохраниться лишь при условии их высокой устойчивости к не-
благоприятным влияниям факторов внешней среды. И дейст-
вительно, возбудители оспенных заболеваний диких животных
•отличаются устойчивостью и способностью длительно сохра-
няться во внешней среде.
.308
Оспенные заболевания возникли в странах Старого Света,
так как в Америке до открытия ее европейцами, кроме лам, не
было других видов прирученных животных, а ламы не болеют
естественными оспенными заболеваниями. Впервые большие
стада домашних животных появились в Юго-Западной и Сред-
ней Азии, а также в Северной Африке (Египет). Здесь, по
всей вероятности, и возникли оспенные заболевания домаш-
них животных.
Происхождение оспы человека в настоящее время пред-,
ставляется более понятным, чем 20 лет назад. Естественным
было бы искать предшественников вируса оспы человека сре-
ди вирусов рода Orthopoxvirus, в котором находятся вирусы
оспы обезьян и коров, патогенные для человека. Рассматри-
вая этот вопрос ранее [Жданов В. М., 1963], мы отдавали
предпочтение вирусу оспы коров. Однако в последние годы в
связи с ликвидацией оспы во всем мире внимание исследова-
телей было привлечено к оспенным заболеваниям человека
зоонозной природы, в частности к заболеваниям человека
оспой обезьян. К началу 1984 г. в некоторых странах Эквато-
риальной Африки было зарегистрировано более 60 таких слу-
чаев с несколькими летальными исходами. Лабораторные ме-
тоды исследования позволяют разграничивать вирусы оспы
обезьян и человека, оспы и осповакцины, в частности, выяв-
лять антигены, специфичные для трех наиболее близких виру-
сов этой группы: МО (антиген вируса оспы обезьян), VA (ан-
тиген, общий для вирусов оспы человека и осповакцины, VC
(антиген вируса осповакцины). При клонировании штаммов
вируса оспы, изолированных от обезьян, С. С. Мареннйкова
и соавт. (1972, 1976) выделили так называемые белые вариан-
ты, приближающиеся по своим свойствам к вирусу оспы чело-
века.
Такие же варианты изолированы и от диких грызунов в
тех же районах Экваториальной Африки (табл. 21).
На основании данных табл. 21 можно предположить, что
источником происхождения .вируса оспы человека могли быть
белые варианты вирусов оспы обезьян или грызунов Эквато-
риальной Африки. Известно, что вирус оспы обезьян патогенен
для человека, он .вызывает генерализованный процесс, но в
обычных условиях не передается от человека к человеку. Од-
нако нельзя исключить, что болезнь может передаваться от
человека к человеку «контактным путем, такой путь передачи
заразного начала вполне возможен в примитивных бытовых
условиях.
Генерализация процесса резко повышает заразность боль-
ного, так как в этом случае наличие сыпи на слизистых обо-
лочках полости рта и зева (энантема) и мацерация их созда-
ют новые дополнительные возможности для передачи инфек-
309
ции воздушно-капельным путем. Заразность больного резко
возрастает, становится возможным развитие самостоятельных
вспышек среди людей. Надо полагать, что такого рода вспыш-
ки возникали не раз, однако в условиях первобытно-общинно-
го строя они не могли широко распространиться и ограничи-
лись пределами рода или племени.
Увеличение скученности населения и числа связей между
людьми, а также образование больших государств создавали
возможности для более широкого распространения такого типа
инфекции. Отдельные штаммы вируса, характеризовавшиеся
более выраженной патогенностью и способностью вызвать ге-
нерализованный процесс, в этих условиях могли обусловить
большие эпидемии. Можно предполагать, что не одна такая
эпидемия возникла в это время, не получая дальнейшего раз-
вития и «охватив» более или менее значительное число людей,
вирус погибал, не имея возможности к дальнейшему распро-
странению в человеческом обществе. Несомненно, что процесс
формирования оспенной инфекции человека происходил не
только путем отбора мелких изменений вирусов в сторону
увеличения их патогенности, усиление патогенности могло про-
изойти и скачкообразно, путем мутации. Один из таких скач-
ков мог привести к резкому повышению патогенности и появ-
лению у вируса способности вызывать генерализованный про-
цесс. В условиях крупного государства, при высокой плотности
населения это привело к отрыву возвбудителя от прежнего
резервуара инфекции и обращению его среди людей. Обшир-
ность территории и большое .количество, а в ряде случаев и
высокая плотность населения обеспечивали непрерывность
эпидемического процесса, что было невозможным в условиях
первобытнообщинного строя.
Дальнейшая эволюция оспы как инфекции определялась,
с одной стороны, условиями развития общества, с другой —
характером реакций организма человека. Больше возможно-
стей сохраниться имели те штаммы вируса, которые вызывали
острый генерализованный процесс с обильной сыпью, так как
такие заболевания сопровождались массивным выделением
вируса и заражением большого числа окружающих людей.
Поэтому в ходе эволюции отбирались штаммы вируса, вызы-
вающие болезнь с острым течением. Эти штаммы вызывали
более мощную реакцию организма с выработкой напряженно-
го иммунитета, что исключало возможность длительного со-
хранения возбудителя в организме и носительства. Штаммы,
(вызывавшие слишком тяжелые заболевания с высокой леталь-
ностью, также не могли «укорениться», так как вымирание
населения приводило к гибели вируса. Таким образом, в ре-
зультате взаимодействия этих противоречивых влияний фор-
мировалась инфекция с острым течением, высокой инфекцион-
311
ностью и стойким постинфекционным иммунитетом, каковой
и явилась натуральная оспа.
Остается рассмотреть вопрос о времени и месте образова-
ния оопы. Резкая очерчен,ность клинической картины оспы и
характерные ее последствия (рубцы) позволяют полагать, что
эта болезнь не могла остаться незамеченной даже в древности.
Наиболее древним свидетельством оспы являются находки
у египетской мумии IX династии (1200—1100 лет до новой эры)
пузырчатой сыпи, которая признается проявлением оспы. Сви-
детельства в пользу существования оспы в Египте были еще
в более древние времена — в папирусах Аменофиса I, относя-
щихся к 3730—3710 гг. до новой эры [Башенин В., 1938]. Ве-
роятно, столь же древней является эта инфекция в Юго-Во-
сточной Азии, так как там еще в XII в. до новой эры были
попытки примитивной вакцинации против нее [Вогралик Г.,
1935]. F. Burnet (1945) более сдержанно относился к этим
данным и считал, что первые достоверные сведения об оспе
относятся к VI—XI вв. новой эры.
Приведенные данные позволяют сделать вывод, что местом
возникновения оспы явились античные государства Северной
Африки, Юго-Восточной Азии и Восточного Средиземноморья,
откуда они распространились в другие страны. Оспа возникла
на заре цивилизации и поэтому должна считаться одной из
наиболее древних инфекций с воздушно-капельным путем пе-
редачи.
На примере эволюции оспы мы встречаемся с фактом, име-
ющим глубокий биологический смысл. Превращение зооноз-
ной инфекции (оспы обезьян) в антропоноз (оспу человека),
т. е. отрыв от прежнего резервуара инфекции и адаптация к
новому, сопровождалось коренной переменой механизма пе-
редачи. Передающаяся контактно-алиментарным путем инфек-
ция животных становится инфекцией человека, передающейся
воздушно-капельным путем. Именно эта перемена механизма
передачи сделала возможным «укоренение» оспы среди людей,
притом лишь на определенной стадии развития человеческого
общества. Став эпидемиологически совершенно самостоятель-
ным заболеванием, имеющим две разновидности (оспу и ала-
стрим), современная оспа до сих пор носит на себе «печать»
своего происхождения: антигенную близость к оспе обезьян,
дерматотропность возбудителя и высокую стойкость вируса.
Это мало характерно для инфекций с воздушно-капельным ме-
ханизмом передачи.
Последующая история оспы прослежена довольно деталь-
но. Первая зафиксированная в истории эпидемия оспы имела
место в XI в. на Ближнем Востоке во время арабско-абиссин-
ской войны. В VI в. эпидемии возникли в Италии и Франции,
а в начале VII в. занесенная арабами в Египет оспа распро-
312
странилась затем по всему европейскому побережью Среди-
земного моря. В середине XIII в. эпидемия оспы наблюдалась
в Исландии, а в XVI в. опустошительные эпидемии поразили
многие страны Европы. С этого времени оспа в Европе стала
эндемической болезнью, поражавшей население преимущест-
венно детского возраста. С открытием Америки оспа была за-
везена на острова Карибского моря и на материк и произвела
там опустошительные эпидемии. В XVI в. оспа была почти
такой же «обязательной» болезнью, как ныне корь. Г. Вогра-
лик (1935) указывал, что со времени появления оспы в Европе
до' конца XVIII в. от нее погибло не менее 150 млн человек.
По другим данным, в XVII—XVIII вв. в Европе ежегодно бо-
лели оспой более 10 млн человек и умирали от нее около
1,5 млн человек. В России в этот период от оспы ежегодно по-
гибали до 0,5 млн человек.
После открытия Э. Дженнером способа иммунизации про-
тив оспы на ее истории отражалось активное вмешательство
человека в эпидемический процесс. Однако долго еще эта
мера оставалась неиспользованной, и только в XX в. в наибо-
лее развитых странах эпидемическое распространение оспы
было прекращено, хотя эта болезнь ежегодно продолжала «за-
носиться» в Европу и Северную Америку главным образом из
колониальных стран Юго-Восточной Азии и Африки, даже не
предпринимались серьезные попытки ограничить эпидемиче-
ское распространение оспы. В Советском Союзе оспа была
ликвидирована в 1936 г. и тем самым не только был положен
конец ее эпидемическому распространению, но и обеспечена
надежная охрана страны от заноса ее из зарубежных стран.
Об этом свидетельствует редкость этих заносов в последующие
гоДы, несмотря на большую протяженность границ со страна-
ми, высокоэндемичными по оспе, а также значительное расши-
рение экономических и культурных связей со всем миром.
Последний занос оспы в СССР (Москву) из Индии был в де-
кабре 1959 г. Не распознанная вовремя вспышка поразила
36 человек, однако была быстро ликвидирована карантинны-
ми мерами и иммунизацией всего населения Москвы.
Новый этап в борьбе с оспой наступил в послевоенный пе-
риод, когда многие страны освободились от колониальной за-
висимости и стали на путь самостоятельного развития. В этих
условиях стала возможной ликвидация оспы во всем мире. По
предложению Советского Союза [Жданов В. М. и др., 1959]
на Ассамблее ВОЗ в 1958 г. была принята резолюция о лик-
видации оспы во всем мире.
В течение первого десятилетия эта работа не приняла
должного размаха, и к 1967 г. оспа регистрировалась более
чем в 40 странах. Положение изменилось, когда ВОЗ приняла
«интенсифицированную программу» искоренения оспы (1967—
21—1536
313
1976 гг.). Стали проводиться активное выявление больных
оспой и иммунизация окружающего больных населения. За
выявление больных оспой были назначены денежные возна-
граждения. Все эти мероприятия оказались не безрезультат-
ными: сначала число регистрируемых заболеваний увеличи-
лось за счет более полной регистрации, но затем оно стало
уменьшаться. «Большая оспа» {Variola major) была побежде-
на раньше, последний случай был-зарегистрирован 16 октября
1975 г. в Бангладеш. Еще через 2 года, 26 октября 1977 г.„
был зарегистрирован последний случай «малой оспы» (Variola
minor) в Сомали. Таким образом, было осуществлено искоре-
нение оспы во всем мире [Ладный И. Д., 1985]. На протяже-
нии этого периода Советский Союз обеспечивал материально
и кадрами программу глобального искоренения оспы. Многие
советские специалисты работали в странах Азии и Африки
вплоть до ликвидации последних очагов оспы, а правитель-
ство СССР передало ВОЗ и отдельным странам более 1,5 млрд
доз противооспенной вакцины. С 1977 г. оспа не угрожает че-
ловечеству, и возбудитель этой болезни сохранен лишь в не-
многих лабораториях, где продолжается его изучение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Академик АМН СССР В. М. Жданов занимался проблемой
органической эволюции всю свою творческую жизнь. В под-
ходе к этим вопросам он придерживался широких биологиче-
ских взглядов на природу рассматриваемых явлений.
В. М. Жданов считал, что развитие материи приводит к воз-
никновению биологической жизни и результатом ее совершен-
ствования может стать появление разума. Это естественный
этап биологической эволюции. Вид, наделенный разумом, по-
лучает огромные селективные преимущества и возможности
для своего выживания и процветания. Природа совершила три
попытки создать разум. Две из них, это мозг общественных
насекомых и мозг осьминога, закончились неудачно, а послед-
няя принесла успех и дала восходящую ветвь прогрессивной
эволюции в виде особого вида — человека разумного.
В. М. Жданова интересовали космологические проблемы. Он
был сторонником идеи о множественности очагов жизни во
Вселенной. Один из таких очагов, т. е. наша планета Земля и
существующая на ней биосфера, стал предметом его научного
творчества. Исследуя эволюционную историю биосферы,
В. М. Жданов как специалист-вирусолог изучал эволюцию
царства Вира. Соединяя частное с общим, он подходил к эво-
люции вирусов с общебиологических позиций и раскрывал
значение для эволюционной .теории данных, накопленных ви-
русологией. Творческое наследие В. М. Жданова по эволюции
включает 5 монографий, вышедших в свет в 1953—1984 гг.
Работа над последней книгой «Эволюция вирусов» оборвалась
в 1987 г. Эти книги оказали большое влияние на становление
научных взглядов на процесс эволюции вирусов и органиче-
ской эволюции в целом. В данной связи интересно рассмотреть
современное состояние и пути дальнейшего развития учения
об эволюции вирусов, а также новейшие достижения в этой
области. Наше заключение посвящено решению этой задачи.
Рассматривается период 1987—1988 гг. Изложение не претен-
дует на полноту ни по кругу затронутых проблем, ни по числу
использованных литературных источников. Цель работы за-
ключалась 'В выделении нескольких ключевых вопросов, пред-
21*
315
ставляющихся наиболее существенными. Определенное место
занимают также обсуждение дискуссионных эволюционных
проблем и определение места в этой дискуссии позиции
В. М. Жданова.
Эволюционные основы систематики в и р у-
с о в. Таксономия вирусов внесла позитивный вклад в общую-
систематику. В вирусологии создана так называемая универ-
сальная классификация, в которой выделение надвидовых
таксонов проводится не только по фенотипическим признакам,
но и на основе фундаментальных свойств. Учитываются тип
нуклеиновой кислоты, организация генома, способ реализации
генетической информации, строение вириона и другие моле-
кулярно-биологические, биохимические и функциональные по-
казатели. Подобный подход мало используется в систематике
высших эукариотов. Практическая классификация этих орга-
низмов до сих пор основывается на морфологических крите-
риях. Опередив систематику высших эукариотов в указанном
отношении, систематика вирусов отстала от нее по биологиче-
ским принципам построения. В систематике вирусов при вы-
делении таксонов высокого ранга не учтываются эволюцион-
ные связи между ними. Это обусловлено тем, что они до са-
мого последнего времени не были раскрыты.
Успехи науки и в первую очередь накопление данных о
первичной структуре вирусных генов и их белковых продуктов
создали предпосылки для построения эволюционных начал
систематики вирусов. В. М. Жданов принял активное участие
в этой работе. В основу системы, предложенной им для РНК-
геномных вирусов, положена стратегия вирусного генома, а
сами вирусы сгруппированы по мере возрастания сложности
строения.
В настоящее время в литературе появились данные, позво-
лившие произвести дальнейший анализ эволюционных связей
между рядом РНК-геномных вирусов, между вирусными и
клеточными геномами, а также рассмотреть эволюционные
взаимоотношения вироидов, вириоидов и клетки [Kingsbu-
ry D. W., 1988; Goldbach R., 1988]. На основании результатов
секвенирования вирусных РНК, сопоставления стратегии ге-
нома, структуры и функции белков R. Goldbach (1987), R. Gold-
bach и J. Wellink (1988) приходят к выводу, что РНК-геном -
ные вирусы растений с положительной полярностью РНК
имеют сходство с вирусами животных и разделяются на две
супергруппы—пикорна-подобных и Синдбис-подобных виру-
сов. К супергруппе пикорна-подобных вирусов растений отно-
сятся коме-, непо- и потигреквирусы. Общность между этими
вирусами и пикорнав'ирусами, поражающими животных, за-
ключается в следующем. 1. Во всех случаях к 5'-концу геном-
ной РНК присоединен белок VPg с небольшой молекулярной
316
□ 1 * 2 «3 «4
Рис. 63. Сравнение геномов пикорнавирусов (полиовирус — II) и комовиру-
сов (вирус мозаики коровьего гороха — ВМКГ) [по Goldbach R., Wel-
link W., 1988].
Прямоугольники — открытые читающие рамки; заштриховано — области высокой (бо-
лее 20%) гомологии; 1 — белок VPg иа 5'-коице генома; 2-нуклеотндсвязывающая об-
ласть; 3 — область цистеинпротеазы; 4 — полимеразная область; А — поли(А)-последо-
вательность иа З'-конце генома; VPg — область капсидных белков VPg\ Р — область
протеазы; POL — область РНК-зависимой РНК-полимеразы.
массой, а на З'-конце генома имеется поли (А)-участок. 2. Пер-
вичным продуктом трансляции вирусного генома является ги-
гантский полипептид-предшественник, который путем протео-
литического расщепления нарезается на функциональные бел-
ки. 3. Неструктурные белки кодируются одинаковым набором
генов, который может рассматриваться как постоянный ген-
ный модуль. 4. Степень гомологии неструктурных белков пре-
вышает 20%. Во всех случаях эти белки вовлекаются в репли-
кацию РНК-
Черты сходства в организации генома полиовируса (моно-
партитный вирус) и комовируса мозаики коровьего гороха
(разобщенный дипартитный геном) представлены на рис. 63.
Обнаруживается сходство в порядке расположения и функ-
ции генов капсидных белков, белка VPg, полимеразного комп-
лекса и протеаз. В полимеразной и нуклеотидсвязывающей
областях имеются гомологичные последовательности.
К супергруппе Синдбис-подобных вирусов растений отно-
сятся илярвирусы, бромовирусы, кукумовирусы, тобамовирусы,
тобравирусы, фуровирусы, хордейвирусы, кармовирусы и том-
бурвирусы. Общим признаком этих вирусов являются сохра-
нение гомологичных участков генома, наличие кэп-структуры
на 5'-кон1це РНК и образование субгеномных РНК в процессе
вирусного репликативного цикла. Неструктурные белки Синд-
бис-подобных вирусов имеют гомологичные участки с неструк-
турными белками вируса Синдбис и кодируются генами, орга-
низованными сходным образом. Эти белки имеют нуклеотид-
317
связывающую область, обладают РНК-полимеразной актив-
ностью и вовлекаются в репликацию РНК. Таким образом,
члены этой группы обнаруживают сходство с вирусом Синд-
бис в расположении и функции генов полимеразы или, иначе,
все эти вирусы имеют общий репликативный модуль. Это- ука-
зывает на общие эволюционные корни. Аналогичный вывод
можно сделать в отношении пикорна-подобных вирусов расте-
ний и пикорнавирусов животных.
Растительное и животное царства разошлись в своей эво-
люции около 1,2Х109 млн лет назад. Учитывая высокую ско-
рость эволюции РНК-геномов, возникновение предков совре-
менных РНК-геномных вирусов растений и позвоночных жи-
вотных следует отнести к более поздней эпохе. В дальнейшем
эти провирусы разошлись в своей эволюции, дали многочис-
ленные ветви, заняли различные экологические ниши и закре-
пились в растениях и позвоночных «хозяевах».
Известные в настоящее время пикорна-подобные вирусы
растений существенно различаются между собой по морфоло-
гии вириона и ряду других признаков. Вирионы комо- и непо-
вирусов сферические, а вирионы потигреквирусов палочкооб-
разные. Геном комо- и неповирусов разобщен в двух частицах,
а пбтигреквирусы являются монопартитными. Еще большим
разнообразием характеризуются Синдбис-подобные вирусы.
Для большинства из них характерны мультипартитность и
различия в трансляционной стратегии генома. Все эти призна-
ки относятся к вторичным, приобретенным в ходе эволюции.
Возникновение мультипартитных геномов РНК-содержащих
вирусов связывается, например, с сочетанным действием эко-
логических факторов и влиянием природы генетического ма-
териала [Nee S., 1987]. Ведущую роль для эволюции в этом
направлении играют высокая множественность переноса ви-
русов растений, отсутствие полноценной иммунной системы
«хозяина», способной ограничивать размножение вируса, и
значительная ошибка репликации РНК, определяющая селек-
тивные преимущества разобщенных геномов.
Важным экологическим фактором эволюционного развития
положительных РНК-геномных вирусов было использование
членистоногих переносчиков, обеспечивающих контакт между
растениями и организмом позвоночных «хозяев». Интересно
отметить, что одним из механизмов создания изменчивости
служили рекомбинации. Роль последних в эволюции положи-
тельных РНК-геномов оставалась недостаточно ясной. Ре-
зультаты происшедших рекомбинационных событий можно
видеть при сравнении геномов некоторых пикорна- и Синдбис-
подобных вирусов растений [Goldbach R., Wellink J., 1988].
В целом итогом эволюции является образование двух ветвей
положительных РНК-геномных вирусов, объединенных общ-
318
костью происхождения, сохранивших элементы структурно-
функционального единства и использующих в качестве «хозя-
ев» представителей животных и растительных царств.
В. М. Жданов разделял мнение об эволюционных связях
вирусов с генетическими элементами клетки. Эта идея полу-
чает все большее развитие. На основании структурно-функ-
ционального сходства и гомологии генома построены две фи-
логенетические линии: 1) интроны группы I—-вироиды — ви-
русоиды — дельта-агент и 2) транспозоны — ретровирусы —
гепаднавирусы [Kingsbury D. W., 1988]. Общность первой
филогенетической линии определяется тем, что геном состав-
ляющих ее агентов во всех случаях представлен небольшой
по размеру однонитевой РНК, богатой комплементарными
участками. Имеются области высокой гомологии. Прароди-
тельской формой, по-видимому, являются подвижные генети-
ческие элементы клетки, подобные интронам группы I, давшие
начало вироидам.
Известно 14 вироидов. Все они используют в качестве «хо-
зяев» растения. Представляют собой «голую» РНК, не имею-
щую белковой оболочки. Протяженность генома 246—371 нук-
леотидов. Не требуют для своей репликации вируса-помощни-
ка. Репликация вироидов управляется ДНК-зависимой РНК-
полимеразой клетки «хозяина» с использованием кРНК-олиго-
меров в качестве матрицы. Летальное действие вироидов на
растительную клетку связывается с подавлением пре-мРНК-
процессинга [Smarda S., 1987; Albanese J., La Rosa R., 1988].
Вирусоиды рассматриваются как вироиды, утратившие спо-
собность к самостоятельной репликации. Репликация вирусои-
дов осуществляется при помощи вируса-помощника. Исполь-
зуют в качестве «хозяев» растения. Геном имеет протяжен-
ность 350—400 оснований и содержит протеин-кодирующие по-
следовательности, направляющие синтез белков, которые уча-
ствуют в образовании оболочки вирусоидов.
Особое место в рассматриваемой филогенетической линий
занимает дельта-агент, представляющий собой единственный
известный в настоящее время вирусоид-подобный патоген че-
ловека. Его репликация происходит при помощи вируса гепа-
тита В. Геном дельта-агента состоит из 1683 нуклеотидов. Име-
ются 5 открытых рамок считывания, две из которых-находят-
ся в геномной, а три — в антигеномной ориентации [MakinoSh.
et al., 1987]. Кодируемый вирусным геномом белок с молеку-
лярной массой 24 000 фосфорилирован по серину. Этот фос-
фопротеид обладает РНК-связывающей активностью и участ-
вует в образовании частиц дельта-агента [Chang Ming-Fu et
al., 1988]. Дельта-агент не имеет аналогов среди вирусов жи-
вотных. Не ясно, происходит ли дельта-агент непосредственно
от интронов группы I или же его эволюция шла по этапам че-
319
рез вироиды и вирусоиды. С последними дельта-агент имеет
значительную гомологию [Makino Sh. et al., 1987].
Возможность построения филогенетической линии транспо-
зоны— ретровирусы — гепаднавирусы обусловлена тем, что
входящие в нее ретро- и гепаднавирусы используют для своей
репликации механизм обратной транскрипции. Область гено-
ма, кодирующая обратную транскриптазу, имеет участки высо-
кой гомологии. Геномная ДНК гепаднавирусов и ДНК-копия
ретровирусного генома обладают способностью встраиваться
в клеточный геном, образуя при этом транспозон-подобные
структуры. Структурно-функциональное сходство транспозонов
с интегрированными геномами ретро- и гепаднавирусов указы-
вает на их эволюционную общность. Однако сложность орга-
низации не позволяет сказать, какой элемент в этой системе
является первичным. Не исключена также возможность эво-
люционного движения в двух направлениях, т. е. от клетки к
трансмиссивным генетическим элементам и от них к клетке.
Ретро- и гепаднавирусы при интеграции в геном клетки спо-
собны вызывать инсерционные мутации. Такие процессы, ве-
роятно, являются важным механизмом формирования эука-
риотического генома в процессе эволюции [Jolais F., Sabo А.,
1988].
Скорость молекулярной эволюции ДНК-ге-
номных вирусов. РНК- и ДНК-геномные вирусы суще-
ственно различаются по уровню мутабельности. Репликация
РНК происходит с низкой точностью. В передающуюся инфор-
мацию вносится значительная ошибка. Частота мутаций за ге-
нерацию достигает 10-3—10~4. Это в 100 000 выше, чем частота
мутаций ДНК. За 33 поколения РНК-геномные вирусы могут
накопить такой запас изменчивости, на создание которого у
ДНК-геномных вирусов потребовалось бы 10 млн поколений.
Низкая мутабельность ДНК определяется природой этого ге-
нетического материала, способом репликации и способностью
к репарации. Приведенные данные позволяли считать, что
ДНК-геномные вирусы. характеризуются глубоким консерва-
тизмом наследственности. В настоящее время это традицион-
ное мнение требует если не пересмотра, то уточнения.
Вопрос о мутабельности ДНК-геномных вирусов является
частью более общего вопроса о скорости молекулярной эво-
люции ДНК на различных ступенях эволюционной лестницы.
Дискуссия по этому поводу в научнной литературе ведется бо-
лее 15 лет. На основании накопленных данных можно считать
установленным, что скорость молекулярной эволюции неоди-
накова в различных таксономических группах и единых моле-
кулярных часов эволюции не существует. Основываясь на ре-
зультатах гибридизации уникальных последовательностей
ДНК и данных секвенирования гомологичных генов и псевдо-
320
1
Ч X м н вво
воо
2
3
Рис. 64. Филогенетические древа позвоночных и поксвирусов [по Gent-
ry G. A. et al., 1988].
1 — позвоночные; 2 — поксвирусы; 3 — позвоночные. Скорость эволюции уравнена со
скоростью эволюции поксвирусов (коэффициент 2,8). Длина ветвей в случаях 1 и 2
пропорциональна эволюционному расстоянию, выраженному в числе мутаций на
100 аминокислотных остатков в молекуле тимидинкиназы позвоночных или вирусов.
Ч —человек; X — хомяк; М — мышь; К — курица; ВВО — вирус ветряной оспы; ВОО —
вирус оспы обезьяны; ВОВ — вирус осповакцины; ВФК — вирус фибромы кролика;
ВОП — вирус оспы птиц.
генов у разных видов, R. J. Britten (1986) пришел к выводу,
что скорость молекулярной эволюции может различаться в
5 раз и составлять от 1,ЗХ10-9 до 6,6ХЮ-9 замен на участок
в год. Наиболее низкие скорости эволюции ДНК обнаружены
у высших приматов и птиц, а наиболее высокие — у грызунов,
морских ежей и дрозофилы. Li Wen-Hsiung и. соавт. (1987)
считают, что скорость нуклеотидных замещений у грызунов в
4—8 раз выше, чем у высших приматов, и в 2—4 раза выше,
чем у копытных. Темп молекулярной эволюции гоминоидов
ниже, чем высших приматов. У человека по сравнению с шим-
панзе и орангутангом отмечается более низкая частота нук-
леотидных замещений. В качестве причин различий в скорости
молекулярной эволюции называют продолжительность поко-
лений и число репликаций ДНК в клетках зародышевого пути.
Указывается также на особенности механизмов репликации
ДНК и эффективность репарации.
ДНК-геномные вирусы не составляют исключения в общем
порядке. Скорость их молекулярной эволюции как агентов с
более коротким жизненным циклом превышает скорость мо-
лекулярной эволюции позвоночных «хозяев». Обзор данных по
этому вопросу сделали G. A. Gentry и соавт. (1988).
Представление о различиях в скорости молекулярной эво-
люции поксвирусов и их «хозяев» дает следующий наглядный
пример. На рис. 64 показаны филогенетические древа поксви-
русов и позвоночных, начерченные на основании результатов
сравнения аминокислотной последовательности дезокситими-
321
динкиназы. В случаях 1 и 2 филогенетические древа построе-
ны по единому принципу, но в различном масштабе. Длина
ветвей пропорциональна эволюционному расстоянию, выра-
женному в числе мутаций на 100 аминокислотных остатков.
Мутабельность поксвирусов превышает соответствующий по-
казатель для позвоночных в 2,8 раза. Сравнение древа 1 и
древа 2 показывает, что они различаются по высоте. Это сви-
детельствует, что скорость эволюции позвоночных меньше ско-
рости эволюции поксвирусов. Древо позвоночных 3 построено
в масштабе филогенетического древа поксвирусов. Использо-
ван добавочный коэффициент 2,8. Различия в протяженности
древа позвоночных и древа поксвирусов, обусловленные неоди-
наковой скоростью замещения аминокислотных остатков дез-
окситимидинкиназы, стираются.
Вирусы ветряной оспы — опоясывающего лишая и вирусы
герпеса типа 1 и 2 разошлись в своей эволюции около
48,6 млн лет назад. Скорость аминокислотных замен в малой
субъединице рибонуклеотидредуктазы за этот период превы-
шала соответствующий показатель для фермента «хозяев» в
38 раз. Рассмотренные данные показывают, что ДНД-геном-
ные вирусы существенно отстают по уровню мутабельности от
РНК-геномных, но несколько опережают своих позвоночных
«хозяев». Это позволяет говорить об относительно низком кон-
серватизме наследственности ДНК-геномных вирусов и выде-
лять' их среди организмов, использующих в качестве генети-
ческого материала ДНК.
Мутабельность вирусного генома создает предпосылки для
осуществления микроэволюции ДНК-геномных вирусов, кото-
рая, судя по состоянию естественных вирусных популяций,
протекает достаточно интенсивно. Об этом свидетельствуют
насыщенность вирусных популяций мутациями и наличие внут-
рипопуляционных различий. Особенно интересные данные по-
лучены при изучении аденовирусов. В этих исследованиях
применялась единая методика рестрикционного анализа вири-,
онной ДНК. Поэтому результаты различных авторов сопоста-
вимы. Li Quan-Gen и G. Wadell (1988) использовали для ана-
лиза 61 штамм аденовируса типа 3, изолированный на 6 кон-
тинентах, эндонуклеазы Bell, Bglll, Hpal, Sall и Smal.
Выделены 17 геномных типов, которые разделены на 3 геном-
ные группы. Штаммы, отнесенные к 1-й группе, были выделены
в Африке, Европе, Северной и Южной Америке, ко 2-й —
в Африке, к 3-й отнесены штаммы, которые имели глобальное
распространение, за исключением стран Южной Америки.
У аденовируса типа 16 описано 16 геномных вариантов, при-
чем участки изменчивости равномерно распределялись по все-
му геному. Среди 76 штаммов аденовируса типа 37, выделен-
ных за последние 10 лет от больных на трех континентах, об-
322
наружено 20 штаммов, отличающихся по физическим картам
геномной ДНК от прототипного штамма. Изменение физиче-
ских карт в некоторых случаях сопровождалось серологиче-
скими различиями, выявляемыми в РТГА и PH. Однако эти
различия были невелики и не соответствовали расхождению,
которое ожидалось по данным рестрикционного анализа [Ad-
rian Fh. et al., 1988].
Роль популяций в э в о л юци и. Непонятным на пер-
вый взгляд эволюционным представлением В. М. Жданова
является отрицание реальности существования популяций у
вирусов. В настоящей книге можно прочесть следующее:
«Столь же неприемлемым к вирусам является и понятие по-
пуляции, так как внутриклеточная стадия репродукции, а тем
более интеграционные процессы нацело лишают смысла трак-
товку репродуцирующегося вируса как популяции и т. д.».
Трудности введения в вирусологию понятия категории «по-
пуляция» легко преодолеваются, если учесть, что популяция
есть категория историческая. Структура и принципы органи-
зации популяции изменялись в ходе эволюции. Вирусные по-
пуляции характеризуются своеобразием и существенно отли-
чаются по своему строению от популяций высших эукариотов,
которые служат эталоном популяции для большинства биоло-
гов [Цилинский Я- Я., 1988]. В. М. Жданов прошел мимо этой
очевидной истины. Это прямо связано с состоянием современ-
ной эволюционной биологии и со взглядами В. М. Жданова на
движущие силы эволюции.
Синтетическая теория эволюции переживает глубокий кри-
зис. Ее центральная догма, согласно которой накопления в по-
пуляциях случайных мутаций и их последующая оценка есте-
ственным отбором являются необходимыми и достаточными
условиями для осуществления микро- и макроэволюции, уже
не может претендовать на монополию в изучении эволюцион-
ного процесса. Современная эволюционная теория должна учи-
тывать непостоянство генома, нейтральность молекулярной
эволюции и многие другие явления [Antonovics J., 1987; Но
Mae-Wan, 1987; Pollard J. W., 1987; David J. R.> 1988]. Отрица-
ние В. M. Ждановым очевидного факта существования попу-
ляций у вирусов является своеобразным протестом против бес-
силия классической синтетической теории эволюции (в основ-
ном ограничивающейся рассмотрением популяционных про-'
цессов) объяснить развитие органического мира.
Одновременно с пересмотром и модернизацией синтетиче-
ской теории эволюции в современной науке происходит рож-
дение новой философии .биологии. Работы В. М. Жданова по
эволюции способствовали этому. В. М. Жданов назвал силу,
которая может ускорить эволюционное развитие. Такой силой
служит вирусная трансдукция. Мысль о роли вирусов в гори-
323’
зонтальном переносе генетической информации высказывалась
в общем виде неоднократно. Заслуга В. М. Жданова заключа-
ется в том, что он, как профессионал-вирусолог, всесторонне
обосновал эту идею.
Развитие теории эволюции не означает забвения достиже-
ний прошлого [Futuyma D. J., 1988]. Не признавая реальность
существования вирусных популяций, В. М. Жданов фактически
не порывал с синтетической теорией эволюции и широко ис-
пользовал в своих работах популяционный и экологический
подходы к эволюционным явлениям. Рассмотрим развитие это-
го направления.
Классическими и постоянно действующими источниками
наследственной изменчивости для вирусов являются мутации,
истинные рекомбинации и перераспределение фрагментов ге-
нома. Накопленные данные свидетельствуют о том, что эти
источники создают в популяциях огромный запас генетической
изменчивости и обеспечивают микроэволюцию. Эту функцию
могут выполнять не только значительные по протяженности,
но и единичные точковые мутации. К имеющимся доказатель-
ствам влияния точечных мутаций на фенотип добавилась рабо-
та Jooh Ji-Woon и соавт. (1988), установивших, что диабетиче-
ский вариант вируса энцефаломиокардита отличается от не-
диабетического наличием одного олигонуклеотида, который не
выявляется на Ti-олигонуклеотидных картах недиабетическо-
го варианта. Изменение Ti-олигонуклеотидной карты недиабе-
тического варианта было обусловлено единичной точковой за-
меной Л->С, локализованной в участке генома, соответствую-
щей утраченному олигонуклеотиду. Других замен ни в этом,
ни в смежных участках не обнаружено. Полученные результа-
ты позволяют предполагать, что существенное изменение пато-
генных потенций вируса энцефаломиокардита, выражающееся
в потере способности вызывать диабет, может быть обуслов-
лено одной точковой мутацией типа замены. Вызывают инте-
рес также данные, относящиеся к ретровирусам. Единичная
мутация в гене оболочечных белков, приводящая к замене
лизина на аргинин, нарушает их процессинг и лишает эндо-
генный онкотропный вирус лейкоза мышей линии СЗН/Яе
способности к репликации и ряда других свойств. Обратно на-
правленная мутация в сайте процессинга (замещение аргини-
на на лизин) ведет к реверсии к дикому типу [Sithanandam G.,
Rapp U. R., 1988].
Продолжается накопление данных о роли перераспределе-
ния фрагментов генома в изменчивости орбивирусов. J. L. Stott
и соавт. (1987) изучали образование реассортантов в организ-
ме телят, инфицированных двумя серотипами вируса синего
языка. Преобладающее количество (89%) вирусных клонов,
изолированных из крови зараженных животных, было реас-
324
сортантами. В их образовании участвовали 6 из 10 сегментов,
имеющихся в вирусном геноме. Идентифицировано 16 видов
реассортантов. Р. D. Oberst и соавт. (1987) показали, что ге-
нетическое взаимодействие между штаммами вируса синего
языка в организме естественных «хозяев» происходит не толь-
ко при острой, но и длительно текущей инфекции. Авторы вы-
деляли реассортанты из организма быка на протяжении 41 дня,
в течение которых продолжалась виремия. Полученные ре-
зультаты указывают, что пересортировка геномных сегментов
вносит значительный вклад в образование фено- и генотипи-
ческих различий, характерных для циркулирующих в природе
штаммов вируса синего языка.
Благодаря высокой мутабельности генетического материа-
ла эволюция РНК-геномных вирусов происходит в организме
зараженного «хозяина» во время инфекционного процесса. Ви-
рус, внедрившийся в организм «хозяина», генетически отлича-
ется от вируса, который в последующем накапливается у
больного. F. Gebauer и соавт. (1988) проследили изменчивость
вируса ящура серотипа Сз в организме крупного рогатого ско-
та на протяжении 539 дней персистентной инфекции. Скорость
молекулярной эволюции вирусного генома составила 0,9 X
Х10~2—7,4Х10-2 замен на участок в год; 59% мутаций РНК
влекли за собой аминокислотные замены. В процессе инфек-
ции от быка были получены изоляты вируса, отличающиеся в
антигенном отношении от родительского штамма. Эти данные
указывают, что крупные жвачные животные не только выпол-
няют роль резервуаров вируса ящура, но й служат источни-
ком измененных вариантов.
Накопление мутаций и изменчивости, «поставляемой» ре-
комбинациями, ведет к формированию внутри- и межпопуля-
ционных различий. В этом отношении чрезвычайно показа-
тельны данные о полиовирусе, рассмотренные в обзоре
Ю. 3. Рендона (1988). Использование 7голигонуклеотидного
картирования, определение последовательностей нуклеотидов
и аминокислот, а также антигенный анализ, проведенный с
помощью панели моноклональных антител, позволили уста-
новить, что штаммы полиовируса, циркулирующие в различ-
ных географических зонах, характеризуются фено- и геноти-
пической индивидуальностью. Выделены 10 групп (Средне-
азиатская, Северной Америки, Южноафриканская, Индийская
и т. д.). R. Rico-Hesse и соавт. (1987) провели сравнительное
изучение последовательностей генома, кодирующих участки
капсидного белка VP1 и некапсидного протеина А2 у 62 штам-
мов полиовируса типа 1. Штаммы были выделены за послед-
ний 31 год на 5 континентах от больных паралитическим по-
лиомиелитом. Проведена группировка и выявлены фокусы цир-
куляции сходных штаммов. Установлено рекомбинантное про-
325
исхождение (дикий — дикий, вакцинный — дикий) некоторых
изолятов. В практическом отношении важно отметить, что в
естественных популяциях полиовируса могут появляться анти-
генно атипичные штаммы, которые преодолевают иммуноло-
гический барьер, создаваемый вакцинацией. Изменчивость в
этом направлении связана с неполным охватом населения им-
мунизацией и невысоким уровнем коллективного иммунитета
[Цилинский Я- Я-, 1988]. Перед здравоохранением возникает
проблема принятия мер по защите от антигенно .измененных
вариантов и созданию соответствующих вакцин. Новые воз-
можности для решения этой задачи открывают успехи в по-
лучении жизнеспособных межтиповых гибридов полиовируса
генно-инженерными методами [HogleJ. М., 1988].
В процессе эволюции вирусные популяции приспосаблива-
ются к среде обитания, занимают определенную экологиче-
скую нишу и расходятся генетически. Важные данные полу-
чены при изучении вирусов рода Hantaanvirus семейства Ви-
nyaviridae [Le Due J. W., 19871. Род включает в себя возбуди-
теля корейской геморрагической лихорадки, вирус хантаан,
выделенный в 1978 г. в Корее, и хантаан-подобные вирусы, ко-
торые разделяются на 3 серологические группы. Все назван-
ные вирусы сходны по своей экологии, способу передачи и ме-
ханизму выживания в природе. Они вызывают у грызунов
хроническую асимптоматическую инфекцию. Несмотря на вы-
сокий иммунный ответ, вирус может сохраняться в организме
«хозяина» пожизненно. Вирус выделяется и распространяется
во внешней среде со слюной, мочой и фекалиями грызунов; за
счет этого механизма передается в популяциях грызунов го-
ризонтально. Вирус хантаан и хантаан-подобные вирусы слу-
жат причиной различных геморрагических лихорадок у чело-
века. Заражение человека осуществляется аэрогенным, а так-
же контактным путем и через укус грызунов.
Хантаанвирусы имеют глобальное распространение и в за-
висимости от занимаемой географической зоны различаются
серологически, по степени вирулентности для человека и др.
Вирус хантаан и близкие к нему штаммы циркулируют в Ки-
тае, Корее, на Дальнем Востоке, а также на юге Сибири и в
Европейской части СССР. У человека он вызывает тяжелую
геморрагическую лихорадку с почечным синдромом, сопровож-
дающуюся высокой смертностью. В противоположность этому
хантаан-подобные вирусы, циркулирующие в Скандинавии,
Западной и Центральной Европе, а также в некоторых райо-
нах Европейской части СССР (прототипный штамм Puutnala),
служат причиной относительно легко протекающего и добро-
качественного заболевания — геморрагической нефропатии.
Хантаан-подобные вирусы, распространенные в США и Кана-
де (прототипный штамм Prospect Hill), не обладают виру-
326
лентностью для человека. Причиной указанных различий, по-
мимо географической изоляции, является действие экологиче-
ского фактора — использование различных «хозяев». «Хозяи-
ном» вируса хантаан служат мыши Apodemus agrarius, вируса
Puutnala — обыкновенная полевка Clethrionomys glareolus, а
вирус Prospect Hill экологически связан с грызунами Microtus
californicus. На значение экологического фактора в дифферен-
цировке хантаанвирусов указывает тот факт, что ареалы Apo-
demus agrarius и Clethrionomys glareolus в Европе перекры-
ваются. В результате на одной и той же территории циркули-
руют штаммы вирусов, которые различаются как серологи-
чески, так и по патогенным потенциям для человека.
Хантаанвирусы не являются единственной вирусной груп-
пой, представители которой разошлись между собой в резуль-
тате не только географической, но и экологической изоляции.
Важные данные получены в отношении вирусов рода Випуа-
viruses семейства Bunyaviridae [Calisher Ch. Н., 1988]. Отно-
сящиеся к этому роду вирусы антигенной группы С четко диф-
ференцируются друг от друга серологически в РТГА, РСК и
PH и различаются по первичной структуре поверхностного гли-
копротеида G. Их ареал включает Бразилию и ряд других
стран Южной Америки. Вирусы группы С способны к пере-
распределению фрагментов генома и потенциально образуют
единый генный пул. Тем не менее генетическая индивидуаль-
ность членов группы сохраняется. Это достигается тем, что
каждый вирус занимает свою экологическую нишу, в силу чего
пути их циркуляции в позвоночных «хозяевах» и переносчи-
ках не скрещиваются. Экологическая изоляция характерна
также для многих буньявирусов, встречающихся на одной тер-
ритории и относящихся к антигенным группам Гуама, Патоис,
Симбу и Калифорния.
Неоднородность популяций вирусов и их быстрая микро-
эволюция относятся к числу общих явлений, характерных для
вирусов различных систематических групп. Вместе с тем даже
у близких вирусов этот процесс имеет свою специфику. М. Ya-
mashita и соавт. (1988) изучили особенности молекулярной
эволюции вируса гриппа В и закономерности смены штаммов
за последние 40 лет.
С этой целью была определена первичная структура гена гемагглюти-
нина (НА) и гена неструктурных белков (NS) у вирусных изолятов, полу-
ченных в 1940—1987 гг. Для секвенирования использовали ДНК-копии
соответствующих сегментов генома. Эволюционное расстояние между изо-
литами определяли исходя из числа нуклеотидных замен в указанных ге-
нах. Результаты сравнивали с аналогичными данными, имеющимися в ли-
тературе в отношении вирусов гриппа А и С.
Как следует из рис. 65, на котором представлены данные,
полученные за 7 последовательных эпидсезонов, закономерно-
327
Рис. 65. Разброс признаков и смена штаммов в популяциях вирусов гриппа
А, В и С [по Yamashita М. et al., 1988]. Точки, лежащие на горизонтальной
плоскости, соответствуют штаммам, выделенным в. один и тот же эпидсе-
зон. Протяженность линий, соединяющих эти точки, соответствует эволю-
ционному расстоянию между штаммами.
сти движения генетического материала в популяциях вирусов
гриппа А, В и С различались. Родоначальником штаммов, пре-
обладающих в тот или иной эпидсезон, для вируса гриппа А
служит лишь один родительский штамм, а для вирусов грип-
па В и С — несколько. Это явление особенно выражено в слу-
чае вируса гриппа С. В результате в популяциях вирусов со-
здается различный разброс признаков. В каждый эпидсезон
популяция вируса гриппа А представлена одной, а популяции
вирусов В и С — несколькими родословными. В последнем слу-
чае выживает две линии или более. Из результатов сравнения
протяженности ветвей, соединяющих штаммы, следует, что
эволюция вируса гриппа В идет медленней, чем вируса грип-
па А, но быстрей, чем вируса гриппа С,
Порядок смены штаммов у вируса гриппа А, по-видимому,
обусловлен более высокой мутабельностью вирусного генома,
а также меньшей продолжительностью жизненного цикла и
более быстрой сменой поколений за единицу времени в мас-
штабе популяции. Это способствует накоплению мутантов,
среди которых имеются единичные мутанты, способные пре-
одолеть коллективный иммунитет. Они обеспечивают продол-.
жение рода и существование вируса во времени. Остальная
часть родительской популяции утрачивается. Вирусы гриппа В
и С испытывают меньшее иммунное давление. Это, несмотря
328
на меньший спектр антигенной изменчивости, обусловленной
относительно низкой мутабельностью, обеспечивает продолжи-
тельную циркуляцию штаммов на продолжении нескольких
эпидсезонов. Вирус гриппа В изменяется в 2—6 раз медленней,
чем вирус гриппа А. Показателем низкой мутабельности виру-
са гриппа С являются отсутствие мутаций в гене NS у вирус-
ных изолятов, разделенных интервалом в 19 лет, и изменения
только по двум нуклеотидам в гене НА у изолятов, получен-
ных с интервалом в 31 год. Молекулярная эволюция вируса
гриппа В протекает со скоростью 1,1 Х10-3 нуклеотидных за-
мен на участок в год.
Экологическая ниша, которую занимают вирусы, включа-
ет в себя не только организм и популяцию «хозяина», но и
восприимчивые клетки, в которых происходит репродукция ви-
русов. Долгое время считалось, что видовая специфичность
вируса по отношению к «хозяину» и выбор определенных кле-
ток-мишеней в организме последнего обеспечиваются специ-
фичностью взаимодействия вируса с клеточными рецепторами.
Позднее были получены доказательства того, что ограниче-
ние круга «хозяев» обусловлено также условиями репродук-
ции вируса в чувствительных клетках. Из новых работ, посвя-
щенных этой проблеме, можно выделить сообщение J. Вепе-
vente и A. Shatkin (1988), изучавших причину неспособности
реовируса птиц к репродукции в клетках мыши. Вирус специ-
фически взаимодействовал с культурой мышиных L-клеток и
'проникал в цитоплазму, в которой происходило образование
вирусных транскриптов. Однако вирусные^ мРНК не связыва-
лись с полисомами, и синтез вирусных белков не осуществлял-
ся. Инфекционный цикл прерывался. Вирусспецифические
РНК, синтезирующиеся в А-клетках, были функционально ак-
тивны и транслировались на белки в условиях in vitro в рети-
кулоцитах кролика. Таким образом, репродукция реовируса
птиц в клетках мыши блокировалась на стадии инициации
синтеза белков.
Одним из путей эволюции вирусов является расхождение в
организме «хозяина». Такой путь проделали герпетические ви-
русы человека, которые используют различные клетки-мише-
ни, имеют определенный тканевый тропизм и различаются по
патогенезу вызываемых им заболеваний. Тканевый тропизм
этих вирусов в значительной степени обеспечивается биохи-
мическими механизмами: модификацией регуляции транскрип-
ции, посттрансляционным изменением структурных белков и
активностью регуляторных генов. Эти свойства приобретены в
процессе эволюции и вносят свой вклад в специфичность взаи-
модействия вируса с клетками [Mach М. et al., 1988].
Приведенные данные показывают, что в микроэволюции
вирусных популяций прослеживаются элементы градуалисти-
22—1536 329
ческого формообразования и важную роль для его осуществле-
ния играет экологический фактор. В целом это укладывается
в концепцию синтетической теории эволюции о медленном на-
коплении незначительных изменений и постепенном расхож-
дении популяций, занимающих свои экологические ниши. Осо-
бенности градуалистической эволюции вирусов, обусловленные
эволюционными возможностями генома и структурой популя-
ций вирусов, обсуждались ранее [Цилинский Я- Я-, 1988]. Гра-
дуалистическое формообразование не является единственным
путем, по которому следуют вирусы. Эволюция вирусов про-
исходит также в результате взрывов, скачков, сальтационно.
Одна из возможностей для этого открывается благодаря ней-
тральности молекулярной эволюции.
Значение теории нейтральности молекуляр-
ной эволюции для вирусологии. В. М. Жданов быст-
ро воспринимал новые идеи эволюционного учения. Он не
прошел мимо теории нейтральности молекулярной эволюции
М. Kimura (1985), постулаты которой изложены в настоящей
книге.
Огромный фактический материал, накопленный в вирусо-
логии, подтверждает концепцию М. Кимуры и свидетельству-
ет, что молекулярная эволюция вирусов идет по пути нейтра-
лизма. Это относится не только к ДНК-геномным, но и РНК-
геномным вирусам. Для утверждения нейтралистской теории
последнее особенно важно. Эта теория была разработана на
основе фактических данных, полученных при изучении орга-
низмов, которые используют в качестве генетического мате-
риала ДНК- Характер молекулярной эволюции РНК-геномных
вирусов показывает, что принципы нейтрализма универсальны
и распространяются на всю биосферу.
Использование РНК-геномных вирусов как объекта иссле-
дований открыло новые возможности для познания законо-
мерностей молекулярной эволюции. Общий ход развития жиз-
ни на Земле прослежен на протяжении 3,5 млрд лет. Мута-
ционные изменения накапливаются в .геноме и в белках всех
организмов из поколения в поколение. Благодаря низкой му-
табельности ДНК скорость молекулярной эволюции организ-
мов, использующих этот генетический материал, относительно
невелика. Для белков млекопитающих определены следующие
величины: инсулин — 0,44, миоглобин — 0,89, a-цепь гемогло-
бина— 1,2, лизоцим — 2,0, панкреатическая РНКаза — 2,1,
фибринопептиды — 8,3 Х10~9 на участок в год и т. д. Скорость
молекулярной эволюции генов паповавирусов, кодирующих
малый Гантитен, большой Г-антиген и белки VP1 и VP2, со-
ставляет 4,1 ХЮ-9—6,5хЮ-9 на участок в год. Кратковремен-
ность человеческого существования не позволяет непосредст-
венно наблюдать эти процессы. Для восстановления хода мо-
330
лекулярной эволюции прибегают к косвенному методу —
к сравнению организмов, происходящих из общего корня и
разошедшихся эволюционно. По масштабу различий судят о
времени появления организмов и о пройденном эволюционном
пути. Высокая мутабельность РНК, превышающая мутабель-
ность ДНК в 100 000 раз, и быстрое накопление молекулярных
изменений позволяют восстанавливать ход молекулярной эво-
люции РНК-геномных вирусов с помощью более совершенного
метода, т. е. прямого сравнения современных вирусов и их
предков. Материалом для исследований служат штаммы ви-
русов, выделенные с интервалом в 5; 10; 20 лет и более и раз-
деленные эволюционной дистанцией в 5000; 10 000 и 20 000 по-
колений и т-. д. (при среднем жизненном цикле вируса, равном
8 >ч). Сравнение этих штаммов дает возможность проследить
ход молекулярной эволюции и определить ее характер. Таким
образом, о молекулярной эволюции РНК-геномных вирусов су-
дят не по готовым результатам истории прошлого, а непосред-
ственно по изменению архаичных форм.
Центральным положением нейтралистской теории является
ее третий постулат, согласно которому мутационные замены,
приводящие к меньшим нарушениям структуры и функции
молекулы (консервативные замены), в ходе эволюции проис-
ходят чаще тех, которые вызывают более существенное нару-
шение структуры и функции данной молекулы. Речь идет о
преимущественном накоплении нейтральных или почти ней-
тральных мутаций, т. е. мутаций, существенно не влияющих
на фенотип или же дающих слабый отрицательный эффект.
Рассмотрим пример, показывающий фиксацию нейтраль-
ных мутаций в вирусном геноме. В. J. Jonson и соавт. (1986)
провели секвенирование ДНК-копий 26S РНК вирулентного
штамма вируса венесуэльского энцефаломиелита лошадей
Тринидад и полученного из него аттенуированного штамма
ТС-83. К аттенуации привели длительное пассирование и се-
лекция вируса в культурах клеток. Молекула 26S РНК содер-
жит гены 3 структурных белков вириона: поверхностных гли-
копротеидов Е2 и Е1 и внутреннего белка С. Показано, что ни
последовательность генов, ни протяженность молекулы, ни по-
ложение открытой рамки считывания при аттенуации не из-
менялись. Аттенуированный штамм ТС-83 отличался от виру-
лентного предшественника штамма Тринидад по 13 нуклео-
тидным заменам, из. которых только 5 вели к заменам амино-
кислот. Все 5 мутаций, влияющих на аминокислотную после-
довательность, локализовались в гене для белка Е2. Этот ген,
а также некодирующая область у 5'-конца молекулы 26S РНК
рассматриваются как возможные генетические детерминанты
вирулентности. В функциональном плане гликопротеид Е2 вы-
зывает образование протективных антител и, по-видимому,
22*
331
определяет специфичность при взаимодействии вируса с клет-
кой. У вирусов комплекса венесуэльского энцефаломиелита
лошадей белок Е2 характеризуется значительной антигенной
изменчивостью. Все 7 мутаций, выявленные в генах белков
для Е1 и С аттенуированного штамма ТС-83, носили нейтраль-
ный характер и не влекли за собой аминокислотных замен.
Возможность возникновения и фиксации в геноме нейтраль-
ных мутаций определяется свойствами генетического кода.
Нуклеотиды, составляющие кодоны, имеют неодинаковую
смысловую нагрузку. Происхождение этих различий связано
с эволюцией генетического кода. Из 3 нуклеотидов, составля-
ющих кодоны, наибольшая смысловая нагрузка ложится на
первый и второй. Третий нуклеотид характеризуется низкой
специфичностью. В результате этого сродство кодонов в отно-
шении аминокислот часто определяется двумя первыми нук-
леотидами. Третья позиция может быть представлена одним
из нескольких нуклеотидов. Смысл триплета и его способность
кодировать синтез определенной аминокислоты при этом не
изменяются. Таким образом, нуклеотидные замены в третьем
положении кодона чаще всего нейтральны или, иначе, ней-
тральные мутации обычно фиксируются именно в этой позиции.
Преимущественное накопление мутаций в третьем положе-
нии кодона характерно для вирусного генома. N. Saitou (1987)
обобщил данные о характере и локализации нуклеотидных
замен, обнаруженных в генах для гемагглютининов 7/7 и Н2,
генах нейраминидазы N1 и N2, а также генах неструктурного
белка NS и матриксного белка М вируса гриппа А человека.
Всего в третьем положении кодона отмечалось 268 мутаций,
а в первом и втором — только 189.
Мутации в третьем положении кодона чаще всего синони-
мичны, т. е. они не приводят к заменам аминокислотных остат-
ков в молекуле белка. J. R. Wiener и W. К. Joklik (1988) про-
вели сравнение нуклеотидных последовательностей геномного
сегмента М2 реовирусов человека типа 1; 2 и 3, разошедших-
ся в своей эволюции и различающихся серологически и по не-
которым другим биологическим свойствам. Сегмент М2 коди-
рует синтез кислого белка р./, характеризующегося низким со-
держанием цистина, гистидина и метионина и богатого про-
лином. Около 27% аминокислотных остатков находятся в
а-спиральной конфигурации. В результате протеолитического
расщепления белка р/, которое происходит между аминокис-
лотными остатками, находящимися в позициях 42 и 43, обра-
зуется белок р7С, который является основным структурным
компонентом вириона. Сегменты М2 серотипов 1 и 2, 1 и 3 и
2 и 3 имели соответственно 15%, 23% и 23% общих основа-
ний. В противоположность этому продукт гена М2, белок р7,
характеризовался высокой степенью гомологии — 97%. Кон-
332
серватизм белка ц/ достигался тем, что большинство мутаций
РНК фиксировалось в третьем положении кодона и не приво-
дило к аминокислотным заменам. При сравнении геномного
сегмента М2 серотипа 1 и 3 в третьем положении кодона было
обнаружено 87,6%, серотипов 1 и 2— 86,4% и серотипов 2 и
3— 86,6% всех выявленных мутаций. Относительная частота
мутаций в первом положении кодона была 9,6%; 11,8% и
11,2%, а во втором—2,8%; 1,8% и 2,2% соответственно для
серотипов 1 и 3, 1 и 2 к 2 и 3. Только 18 из 324 мутаций,
выявленных при сравнении серотипов 1 и 3, приводили к ами-
нокислотным заменам. Для серотипов 1 и 2, 2 и 3 этот пока-
затель составлял соответственно 20 из 501 и 23 из 507.
Помимо свойств генетического кода, нейтральный характер
мутаций определяется особенностями структуры белковой мо-
лекулы. Молекула белка состоит из небольшого функциональ-
но активного центра и значительной по протяженности «пас-
сивной» части. Фиксация мутаций в «пассивной» части не из-
меняет и функцию белка и не влияет на фенотип. Кроме того,
корреляция между первичной структурой молекулы белка и
структурами высшего порядка, которые определяют функцио-
нальную активность молекулы, носит вырожденный характер.
Поэтому изменение аминокислотной последовательности, на-
ступающее в результате мутаций, может не влиять на струк-
туры высшего порядка и на функцию белка. Мутации носят
нейтральный характер.
Классическим примером сохранения функциональной ак-
тивности вирусного белка в условиях накопления нейтральных
мутаций служит следующее. J. Blok и G. М. Air (1982) срав-
нили первичную структуру участков нейраминидазы 8 подти-
пов вируса гриппа А. Молекула нейраминидазы имеет трех-
мерную структуру: ножка, головка и трансмембранный сегмент
с гидрофобным участком на ПН2-конце. С головкой связана
антигенная и ферментативная активность белка. Гидрофобный
участок обеспечивает прикрепление молекулы к липидному
бислою вириона. Ножка соединяет эти участки молекулы. Ста-
билизация ножки обеспечивается углеводами и дисульфидны-
ми связями. Сравнение первичной структуры трансмембранно-
го сегмента и ножки нейраминидазы показало, что эти участ-
ки отличаются по аминокислотной последовательности. Не-
смотря на низкую гомологию, общий характер полипептидных
цепей и их свойства сохранялись. Трансмембранный сегмент
у всех подтипов нейраминидазы содержал высокий процент
гидрофобных аминокислот. В структуре ножки обнаружены
остатки цистеина, способные формировать дисульфидные свя-
зи, и сайты гликозилирования. Дисульфидные связи и присо-
единение углеводов обеспечивают стабилизацию трехмерной
^структуры ножки. Показано, что выраженная мутационная пе-
333
рестройка первичной структуры не влияла на третичную струк-
туру изученных участков молекулы нейраминидазы и не из-
менила их функцию. Накопившиеся мутации носили нейтраль-
ный характер'.
Таким образом, нейтральные мутации разделяются на два
типа. Мутации первого типа фиксируются в геноме, но не влия-
ют на аминокислотную последовательность молекулы белка,
а второго —изменяют нуклеотидную последовательность и
последовательность аминокислотных остатков в молекуле бел-
ка, но не нарушают его функцию. Как следует из приведенных
примеров, оба типа нейтральных мутаций встречаются у ви-
русов. Молекулярная эволюция вирусов идет по пути преиму-
щественного накопления этих мутаций. В результате вирус-
ный геном становится готовым к взрыву, скачку, резкому пре-
образованию. Это создает возможность для появления новых
форм или приводит вирус к гибели.
Биологический смысл нейтралистской теории заключает-
ся в том, что в основе эволюционных изменений на молеку-
лярном уровне, т. е. перестройки самого генетического
материала, лежат не воздействия внешней среды, а неза-
висимые от них внутренние генетические процессы. Измене-
ние ДНК и РНК в основном происходит путем фиксации
нейтральных и почти нейтральных мутаций, накопление
которых не контролируется отбором и осуществляется без
его вмешательства. Скорость закрепления этих мутаций
определяется главным образом частотой мутирования. Син-
тетическая теория эволюции поддерживает противополож-
ное мнение о том, что фиксированные мутационные измене-
ния адаптивны и обусловлены положительным дарвинов-
ским отбором. Преимущественно закрепляются мутации,
имеющие фенотипическое проявление и дающие положи-
тельный эффект. Факт накопления нейтральных и почти
нейтральных мутаций подтвержден обширным фактическим
материалом, полученным при сравнительном изучении пер-
вичной структуры генома и белков различных организмов.
Данные о вирусах также свидетельствуют в пользу нейтра-
листской теории.
Нейтральные и почти нейтральные мутации аккумули-
руются в геноме и белках, но до поры существенно не влия-.
ют на выживаемость и воспроизведение вида. При изменении
условий среды положение может измениться, мутации, кото-
рые были нейтральными, становятся селективно ценными и
превращаются в исходный материал для адаптивной эво-
люции. Этот материал предсуществует в геноме и увеличи-
вает тем самым эволюционный потенциал организмов. По-
видимому, такой резерв активно используется в периоды
повышения эволюционной активности, во время которых,
334
согласно концепции прерывистого равновесия, происходит
видообразование.
Эволюционное значение нейтральных и почти нейтраль-
ных мутаций заключается также в том, что они создают
возможность для осуществления резких эволюционных сдви-
гов. К такому сдвигу может привести даже одна «удачная»
мутация, которая происходит в геноме, насыщенном молча-
щими и не проявляющими себя мутациями, и создающая
за счет этого новую комбинацию генетических факторов.
Образуется ген с новыми свойствами. Резко изменяется фе-
нотип. Процесс носит характер фазового перехода и проис-
ходит скачком, сальтационно. Возможен как положительный,
так и отрицательный эффект. На последнем мы остановим-
ся ниже при обсуждении проблемы массовых вымираний.
Как накопление нейтральных и почти нейтральных мутаций,
так и переход этого материала в новое качество осущест-
вляются без участия отбора. Поэтому появившиеся призна-
ки могут не иметь адаптивного значения. Примером таких,
приобретений является большинство случаев полиморфизма
белков, широко распространенного у высших эукариотов. Пре-
обладающая часть полиморфных аллелей, имеющихся у ка-
кого-либо вида, поддерживается за счет мутационного процес-
са и случайной элиминации.
Особенность рассмотренного эволюционного пути заключа-
ется в том, что отбор не создает новых форм. Он производит
лишь их апробацию и браковку. Новые формы, прошедшие эту
проверку, далее «дошлифовываются» отбором. В противопо-
ложность этому синтетическая теория эволюции отводит от-
бору ведущую роль в формообразовательных процессах. Сле-
дует отметить, что указанные эволюционные пути не исклю-
чают, а дополняют друг друга, обеспечивая эволюционное
развитие биосферы.
Анализ изменчивости природных популяций вирусов и рас-
смотрение движения заболеваемости показывают, что одним
из способов эволюции вирусов является внезапное скачкооб-
разное формообразование. За последние 2Q лет обнаружены
вирусы, вызывающие новые болезни человека и животных. Это
этиологические агенты СПИД ВИЧ-1 и ВИЧ-2, вирусы имму-
нодефицита обезьян, кошек и крупного рогатого скота, вызы-
вающие иммунодефицитные состояния у своих «хозяев»; энте-
ровирус 70, служащий причиной геморрагического кератоконъ-
юнктивита человека; парвовирус, вызывающий миокардит и
диарею у щенков; этиологический агент /'-клеточного лейкоза
человека и тропического спастического парапареза; вирус Т-
клеточного лейкоза человека типа 1; энтеритные вирусы чело-
века (рота-, кальци-, астровирусы, Норфолк-подобные агенты
и т. д.). В большинстве случаев речь идет не о появлении но-
335
вых вирусов, а о распознавании оставшихся неизвестными
агентов и вызываемых ими заболеваний. Наряду с этим из-
вестны примеры образования новых форм. Наиболее досто-
верными из них являются возникновение ВИЧ-1, парвовируса
миокардита и диареи щенков и энтеровируса 70. Эти вирусы
появились внезапно и быстро распространились среди неим-
мунных «хозяев». Их нашествие привело к эпидемиям неиз-
вестных ранее болезней. Оценивая размер произошедших эво-
люционных сдвигов, следует отметить, что в каждом случае
дело ограничилось пополнением уже известных родов и се-
мейств (родов Parvovirus и Enterovirus, семейства Retroviri-
dae) новыми представителями. Образовались новые виды.
Внезапное скачкообразное появление измененных штаммов
уже известных вирусов происходит более часто и является ха-
рактерной особенностью внутривидовой микроэволюции РНК-
геномных вирусов. Такие штаммы играют большую роль в
эпидемиологии и эпизоотологии гриппа, ящура и многих дру-
гих инфекций. Новый штамм вируса гриппа А птиц, например,
преодолел межвидовой барьер и вызвал в 1979—1980 гг. на
Атлантическом побережье США опустошительную эпизоотию
гриппа среди тюленей. Это первый и пока единственный из-
вестный случай прямого перехода достаточно специализиро-
ванного вируса гриппа А птиц к млекопитающим. Возможно,
что рассмотренные эволюционные явления в ряде случаев
обусловлены мутациями, которые «падают на подготовленную
почву», т. е. возникают в геноме, насыщенном нейтральными
мутациями и готовом к перестройке.
Помимо эволюционной роли, нейтральные мутации выпол-
няют у РНК-геномных вирусов еще одну чрезвычайно свое-
образную функцию. Это защита от форсированной эволюции.
Благодаря высокой мутабельности генетического материала
молекулярная эволюция РНК-геномных вирусов идет чрезвы-
чайно быстро. Обобщая данные о вирусах гриппа А, В и С,
ящура, реовирусах, ВИЧ и др., можно сказать, что скорость
молекулярной эволюции вирусного генома составляет 2Х
Х10-2—5x10-5 замен на участок в год. Показатели колеб-
лются от вируса к вирусу и от гена к гену. Важные в функ-
циональном отношении белки и кодирующие их участки гено-
ма изменяются медленнее, чем менее важные. Например, при
сравнении матричного белка изолятов вируса гриппа A (H3N2)
1972 и 1979 гг. обнаружены всего две аминокислотные заме-
ны. Матричный белок несет значительную функциональную
нагрузку: образует домен на внутренней поверхности цито-
плазматической мембраны, где происходит объединение сег-
ментов генома при сборке вирионов, специфически распознает
вирусные гликоцротеиды и обеспечивает формирование и ста-
бильность оболочки под липидным бислоем вириона. По-види-
336
мому, в аминокислотной последовательности молекулы мат-
ричного белка фиксировались лишь те замены, которые не
нарушали его функцию. В противоположность этому в моле-
куле легкой цепи гемагглютинина вируса гриппа A (H3N2)
ежегодно заменялось 0,24—0,57%, а в тяжелой — 0,2—0,91%
аминокислотных остатков. Остается неясным, протекает ли
молекулярная эволюция РНК-геномных вирусов равномерно
во времени. Данные об этом противоречивы. В пользу посто-
янной скорости эволюции свидетельствует тот факт, что неко-
торые работы, в которых утверждалось противное, были вы-
полнены на небольшом материале и их результаты в даль-
нейшем не подтвердились. В частности, изменилось представ-
ление о течении молекулярной эволюции вируса гриппа В.
Исследуя представительную группу штаммов, М. Yamashita
и соавт. (1988) показали, что она идет постоянно во времени.
В целом можно сказать, что у РНК-геномных вирусов суще-
ствуют молекулярные часы эволюции и эти часы движутся да
несколько порядков быстрее, чем у ДНК-геномных вирусов.
Наиболее известной причиной вымирания организмов яв-
ляется неспособность'приспособляться к изменяющимся абио-
тическим и биотическим условиям среды силами своего гено-
фонда. Быстрая молекулярная эволюция РНК-геномных ви-
русов позволяет назвать еще одну возможную, теперь уже
внутреннюю причину вымирания — разрушение сложившейся
генетической структуры под влиянием избытка мутаций. Ней-
тральный характер молекулярной эволюции замедляет этот
процесс. Как генетический материал, так продукты генов бел-
ки обладают значительной буферностью и принимают на себя
поток мутаций. Нейтральные мутации накапливаются в моле-
кулах РНК и белков, но не вызывают отрицательного эффек-
та. Высокая скорость мутационных замещений в генах совме-
щается с сохранением жизненно важных функций. Создается
защита от форсированной эволюции. Возникает вопрос, как
долго установившийся барьер может выдерживать давление
мутаций. При обсуждении этого вопроса следует обратиться
к проблеме массовых вымираний как к общебиологическому
явлению.
Постоянно повторяющимся эпизодом жизни на Земле яв-
ляются массовые вымирания видов и более высоких таксоно-
мических групп организмов. В мезозое эти события происхо-
дили с периодичностью 26 млн лет, а в кайнозое — 35—40 млн
лет. Массовые вымирания не носят всеобщего характера. Их
избирательной жертвой . становятся определенные таксоны.
Причины массовых вымираний недостаточно ясны. Многочис-
ленные гипотезы, связывающие массовые вымирания с внеш-
ними причинами (мировые катастрофы, вызванные падением
астероидов, вспышками сверхновых звезд, прохождением Не-
337
мезилы и т. д.), пригодны для частных случаев, но не объяст
няют всего явления в целом. По мнению М. В. Волькенштейна
и Т. С. Расса (1987), массовые вымирания зависят не только
от изменения внешних биотических и абиотических факторов,
но и от внутренних причин. Виды могут вымирать в результа-
те накопления нейтральных мутаций, которые становятся вред-
ными при своем сочетании. Механизм вымирания связан так-
же с псевдонейтральными мутациями, оказывающими лишь
незначительное отрицательное воздействие. Накопление ней-
тральных мутаций может нарушить состояние компенсации
псевдонейтральных мутаций и привести к ухудшению приспо-
собленности и гибели вида. Вымирание в целом есть автока-
талитический процесс. «Видиоисчезновение» наступает вне-
запно и носит характер фазового перехода. Следует добавить,
что события могут получить и другое направление. В этом
случае перестройка генома дает положительный эффект. Со-
здаются предпосылки для дальнейшего эволюционного разви-
тия. В эволюционной истории биосферы одни виды погибали,
не оставив потомства, а другие давали ветви последующей
эволюции.
Эта гипотеза применима к РНК-геномным вирусам с их
высокой скоростью молекулярной эволюции. Можно предпо-
ложить, что внутренние причины, которые снижают жизнеспо-
собность вируса и создают предпосылки для его исчезновения,
определяются прогрессирующим накоплением нейтральных и
псевдонейтральных мутаций. Первоначально последние прино-
сят лишь незначительный вред. Однако в дальнейшем изме-
нения умножаются. Возможность компенсации мутаций умень-
шается. Этот процесс неотвратим, как и старение. В результа-
те вырожденности генетического кода и вырожденности кор-
реляции между первичной и пространственной структурой бел-
ка изменения накапливаются подспудно. Затем .следует фазо-
вый переход, в своей основе имеющий резкую перестройку
генома и внезапное изменение пространственной структуры
молекул белка. Наступают функциональные нарушения. Жиз-
неспособность вируса снижается. Создаются предпосылки для
его исчезновения.
Одряхление, старость и смерть — это удел всего живого.
К такому итогу приходят не только индивидуальный организм,
но и сообщества. У высших эукариотов, размножающихся по-
ловым путем, единицей вымирания является вид. Видовое со-
общество обладает объединенным генофондом, который цели-
ком вовлекается в процесс молекулярной эволюции, создаю-
щей предпосылки для вымирания. Все особи, составляющие
вид, разделяют общую судьбу и теряют жизненные потенции.
Популяция и вид у РНК-геномных вирусов имеют иное гене-
тическое строение. Они представляют собой совокупность от-
338
дельных клонов, которые в последовательном ряду поколений
образуют обособленные чистые линии. Генетический обмен
между ними не происходит совсем или же он очень слаб. За
счет случайных процессов молекулярная эволюция составляю-
щих популяцию линий носит индивидуальный характер. В од-
них случаях эволюция протекает благоприятно и перестройка
генома не препятствует продолжению рода и дальнейшему
существованию линии, а в других—снижает жизнеспособ-
ность вируса. Такие линии становятся жертвами вымирания.
Выражением этих процессов при естественном круговоро-
те вирусов служат внезапное прекращение эпидемий и исчез-
новение циркулирующих штаммов. Резкий спад эпидемических
вспышек и быстрое сокращение заболеваемости, которые про-
исходят, несмотря на наличие восприимчивого населения, от-
мечаются при гриппе на протяжении эры господства того или
иного шифтового варианта вируса гриппа А. Создается впе-
чатление, что инфекция постепенно затухает при передаче от
«хозяина» к «хозяину» [Kendal А. Р., 1987]. Периоды преоб-
ладания каждого шифтового варианта вируса гриппа А также
прекращались внезапно. Если измерять события в глобальном
масштабе, то можно сказать, что вирус утрачивался из цир-
куляции меньше чем за год. Внезапное прекращение цирку-
ляции прежде господствовавших штаммов нельзя объяснить
только давлением коллективного иммунитета. По-видимому,
шифтовые штаммы вируса гриппа Л и их дрейфовые варианты
в ряде случаев способны пройти лишь ограниченное число
генераций, не могут бесконечно передаваться от «хозяина» к
«хозяину» и заходят в конце концов в эволюционный тупик.
Возможность снижения жизнеспособности и гибели вируса
определяется тем, что штаммы, вызывающие эпидемии и пан-
демии, происходят от селективно ценных мутантов или реас-
сортантов и генеалогически представляют собой чистые линии.
Молекулярная эволюция многих из них проходит неблагопри-
ятно и накладывает ограничения на продолжительность суще-
ствования вируса. ...
Остается неясным, распространяется ли процесс вымира-
ния, которому, вероятно, подвержены отдельные штаммы, на
популяции в целом и вид. Нельзя исключить, что время суще-
ствования известных на сегодня РНК-геномных вирусов в их
современной форме ограничено. По-видимому, перед ними от-
крываются два пути — погибнуть или измениться. Некоторые
РНК-геномные вирусы с высокой скоростью эволюции могут
стать жертвами вымирания. Вместе с тем нельзя не учитывать,
что высокая скорость эволюции РНК сочетается с сохранени-
ем жизненно важных функций, обеспечивающих генетический
гомеостаз. Помимо способности к быстрой эволюции, для РНК-
геномных вирусов характерен глубокий эволюционный застой,
339
который выражается в значительном консерватизме наслед-
ственности и длительном сохранении фундаментальных свойств
и основных биологических характеристик возбудителя [Ци-
линский Я. Я., 1988]. Судя по письменным памятникам исто-
рии, желтая лихордка поражала человека не менее чем 190 лет,
крымская геморрагическая лихордка не менее чем 600 лет и
бешенство 2000 лет назад. Этиологические агенты этих ин-
фекций пронесли свои определяющие видовые свойства, вы-
ражающиеся в способности вызывать характерное заболева-
ние, через века. Ориентировочно эта эволюционная дистанция
для вируса желтой лихорадки соответствует величине порядка
130 000, а для вирусов крымской геморрагической лихорадки
и бешенства — соответственно 350 000 и 145 000 поколений.
Эта дистанция по числу поколений превышает расстояние, ко-
торое отделяет современного человека от его обезьяноподоб-
ного предка. У РНК-геномных вирусов отмечаются длитель-
ная консервация и сохранение определенных генных модулей,,
имеющих древнее происхождение. Наличие таких модулей,
представляющих собой системы репликации однонитевой РНК
с положительной полярностью, объединяет в единые группы
пикорна- и Синдбис-подобных вирусов далеко разошедшиеся
в своей эволюции вирусы животных и растений. Эти вирусы
прошли длительный эволюционный путь от общих предков,
но сохранили функционально важный участок генома. Все это
указывает на то, что массовые вымирания РНК-геномных ви-
русов, если они и имеют место, избирательны. Аналогичный
порядок наблюдается при вымирании видов у высших орга-
низмов.
Происхождение пандемических .вариантов
вируса гриппа А. Центральным и до сих пор нерешен-
ным вопросом учения о гриппе является вопрос об источниках
происхождения пандемических вариантов вируса гриппа А,
циркулирующих в человеческой популяции, или, иначе, воп-
рос о механизме' антигенного сдвига. В. М. Жданов придер-
живался экологической концепции и чрезвычайно много сде-
лал для ее развития. Согласно данной концепции, возникно-
вение пандемических вариантов обусловлено включением в
геном вируса гриппа А человека генов вируса гриппа жи-
вотных.
Эта гипотеза была высказана около 20 лет назад и быстро
завоевала большую популярность среди различных специали-
стов, занимающихся изучением вируса гриппа и гриппозной
инфекции — вирусологов, молекулярных биологов, биологов,
медиков и ветеринаров. Казалось, что вопрос о происхождении
пандемических вариантов вируса гриппа А принципиально ре-
шился. Штаммы, вызывающие пандемии, возникают в резуль-
тате перераспределения фрагментов генома между вирусами
340
гриппа человека и животных, эти вирусы относятся к одному
виду и образуют единый генный пул. Однако шло время, а
решающие доказательства в пользу экологической концепции
получены не были. Мало того, эта концепция стала испыты-
вать трудности в связи с накоплением фактов о Специализа-
ции вируса гриппа А к своим «хозяевам», о проблематичности
преодоления видового барьера, об образовании дисгармонич-
ных сочетаний генов при их перераспределении, о низкой жиз-
неспособности реассортантов вирусов гриппа человека и жи-
вотных и т. д. В результате пересортировки фрагментов ге-
нома между вирусами гриппа человека и животных в услови-
ях лаборатории были получены реассортанты, которые имеют
антигенные формулы, соответствующие таковым известных
пандемических вариантов. Это, однако, не подкрепило эколо-
гическую концепцию. Реассортанты представляли собой лишь
антигенные, а не биологические аналоги пандемических вари-
антов. Пересортировка фрагментов генома нарушала видоспе-
цифическую вирулентность вируса и лишала его потенции к
передаче и эпидемическому распространению в популяции.
Экологическая концепция не смогла объяснить причины по-
следнего антигенного сдвига, имевшего место в 1977 г. и вы-
разившегося во внезапном возвращении в циркуляцию вируса
гриппа A (H1N1). Происхождение этого вируса не было свя-
зано с перераспределением- генетического материала между
вирусами гриппа китов, свиней и птиц. Штаммы 1977 г. ока-
зались аналогичны штаммам вируса гриппа A (H1N1), цирку-
лировавшим в человеческой популяции в 1950—1952 гг. При-
веденные факты указывают ,на прямую преемственность штам-
мов и длительное сохранение вируса, обеспечившее возмож-
ность его возвращения в циркуляцию.
Все это повысило интерес к альтернативному мнению, со-
гласно которому грипп А человека является антропонозной
инфекцией, которая вызывается штаммами, связанными иск-
лючительно с человеческой популяцией. Переход генов из
«животных резервуаров», даже если это возможно, не имеет
отношения к антигенному сдвигу. Последний возникает в ре-
зультате возвращения в циркуляцию штаммов, длительно со-
храняющихся в человеческой популяции. Как ученый широко-
го профиля и энциклопедически образованный человек
В. М. Жданов не замыкался в рамках тех взглядов, которым
отдавал предпочтение, а стремился охватить всю проблему в
целом. Это относилось и к учению о гриппе. В. М. Жданов
был сторонником плюрализма мнений и полагал, что такая
идеология обеспечивает прогресс науки. В этой связи интерес-
но остановиться на положениях антропонозной гипотезы про-
исхождения пандемических вариантов гриппа А человека и на
ее развитии.
341
Современные взгляды на гриппозную инфекцию как на
антропоноз обоснованы в работе R. Е. Hope-Simpson и D. В. Go-
lubev (1987), выдвинувших новую концепцию эпидемического
процесса при гриппе А. Авторы обращают внимание на то,
что число шифтовых вариантов вируса, которые вызывают
гриппа А у человека, не три (H1N1 1946—1957 гг. и после
1977 г.; H2N2 1957—1968 гг. и H3N2 после 1968 г.), а четыре.
Четвертым вариантом является вирус гриппа A (H0N1), по-
явившийся в 1929 г. и циркулировавший до 1946 г. Опираясь
на серологические данные, можно говорить также о пятом
шифтовом варианте гриппа A (HSW1N1), циркулировавшем в
1918—1929 гг. и перешедшем в популяцию свиней, где он со-
хранился до настоящего времени. Объединение вирусов грип-
па A (HSW1N1), (H0N1) и (H1N1) в один подтип принципи-
ально неверно. Эти вирусы вызывают неполный перекрестный
иммунитет.
Появление каждого из них носило характер антиген-
ного сдвига. В случае смены вируса гриппа A (H0N1) на
этот сдвиг произошел не в результате пересортировки
фрагментов генома. Документировано, что причиной возник-
новения вируса гриппа A (HlNl) послужила значительная му-
тация в гене для гемагглютинина вируса гриппа A (H0N1).
Ограниченность числа пандемических вариантов вируса грип-
па А человека не находит объяснения с позиций экологической
концепции. По смыслу концепции, свободная пересортировка
фрагментов генома между вирусами гриппа человека, живот-
ных и птиц могла бы привести к образованию десятков и со-
тен реассортантов, не испытывающих иммунного давления со
стороны «хозяина»-человека и распространяющихся в попу-
ляции.
Экологическая • концепция возникновения пандемических
вариантов вируса гриппа А не объясняет не только ограни-
ченность их числа, но и рецикличность появления в человече-
ской популяции. Порядок смены вариантов прослежен на про-
тяжении 100 лет. Серологические исследования сывороток
крови пожилых людей показали, что вариант H2N2, по-види-
мому, циркулировал в последней четверти XIX в. На смену
ему пришел вариант H3N2, доминировавший .предположитель-
но в 1900—1918 гг. Приблизительно в 1907 г. к варианту H3N2
(так же как и в наше время) присоединился вариант H1N1.
Последующая очередность смены штаммов рассматривалась
выше.
R. Е. Hope-Simpson, D. В. Golubev (1987) останавливают-
ся на рецикличности шифтовых вариантов вируса гриппа А
человека и ограниченности их числа не для того, чтобы под-
черкнуть слабость экологической гипотезы. Эти факты ис-
пользуются для обоснования предложенной ими концепции.
342
r Авторы рассматривают эпидемиологические данные, согласно
которым развитие вспышек и движение заболеваемости при
гриппе нельзя объяснить только непрерывной и последова-
тельной передачей вируса от больного к больному, как это
I происходит при кори. Многочисленные попытки построить ма-
I тематические модели эпидемий гриппа, основанные на этом
г принципе, закончились безрезультатно. Движение заболевае-
J мости при гриппе в ряде случаев напоминает модель, при ко-
। торой инфекция возникает во многих первоначальных фоку-
] сах и затем затухает при передаче от «хозяина» к «хозяину».
| Это подтверждается эпидемиологическими наблюдениями об
5 одновременном возникновении случаев гриппа на больших
J территориях и в разобщенных регионах. Характер таких эпи-
‘ демий в свое время создавал иллюзию заноса вируса гриппа
из космоса.
Авторы предполагают, что вирус гриппа А не способен бес-
конечно долго передаваться от человека к человеку и сохра-
няется в межэпидемический период не ,в организме животных
и птиц, а в организме человека в форме латентной или перси-
стентной инфекции. Через многие месяцы и даже годы под
влиянием факторов внешней среды и при изменении состояния
организма «хозяина» вирус реактивируется у скрытых носи-
телей и распространяется в человеческой популяции. Внешние
факторы действуют на всю популяцию «хозяев». Поэтому ви-
рус выделяется от массы носителей и эпидемия начинается из
. многих первоначальных фокусов. За счет этого механизма
новые порции вируса включаются в циркуляцию в процессе
развития эпидемии. Реактивированный вирус встречается с
’ иммунной защитой «хозяина», в результате чего происходит
антигенный дрейф.
Интересно отметить, что эпизоотический процесс при грип-
пе у домашних животных может носить подобный характер.
В 50-х годах в США отмечалось одновременное возникновение
вспышек гриппа А у свиней на разобщенных территориально
фермах. Предполагалось, что вирус персистировал у живот-
ных и активировался под влиянием метеорологических фак-
торов.
Периодическая активация вируса у скрытых носителей и
его распространение в человеческой популяции приводят как
к развитию эпидемий, которые с интервалом в 1—2 года сле-
дуют друг за другом в период преобладания того или иного
шифтового варианта, так и к антигенному сдвигу и возник-
новению пандемий. Все 5 шифтовых вариантов вируса грип-
; па А человека сохраняются в популяции и периодически ре-
I активируются. Особенно длительный латентный период имела
; пандемия вируса гриппа A (H3N2), который сохранялся в
1 человеческой популяции с начала XX в. и не давал эпидемиче-
343
ских проявлений до 1988 г. Отдельные вирусологические и се-
рологические находки указывают на возможность продолжи-
тельной консервации архаичных вариантов.
Важную роль в обосновании концепции, предложенной
R. Е .Hope-Simpson и D. В. Golubev (1987), играют данные,
полученные в межэпидемический период. В периоды между
эпидемиями на фоне прекращения циркуляции возбудителя
обычно регистрируются отдельные случай гриппа, имеющие
вирусологическое подтверждение. Их возникновение можно
истолковать как результат активации вируса у носителей и его
последующего ограниченного распространения.
Слабым местом антропонозной концепции о гриппе А че-
ловека в прошлом было отсутствие доказательств длительного
вирусоносительства. В настоящее время положение измени-
лось. Как справедливо отмечают R. Е. Hope-Simpson, D. В. Go-
lubev (1987), возможность латентной и персистентной инфек-
ции человека вирусом гриппа А не вызывает сомнений, хотя
формы носительства требуют изучения. По-видимому, важную
роль в становлении носительства играет действие дефектного
вируса. Значительный позитивный вклад в проблему вносят
данные о персистентной инфекции вируса гриппа А в культу-
рах клеток. Этот факт не является прямым доказательством
в пользу персистенции вируса в организме и его сохранения
в популяции «хозяев» за счет указанного механизма. Тем не
менее данные, полученные на уровне культур клеток, указы-
вают на такую возможность.
Обсуждая причины и периодичность реактивации вируса
гриппа А в организме человека, следует отметить цикличность
природных явлений. Это общебиологическая закономерность.
Повторяемость и цикличность процессов жизнедеятельности
выражаются в многолетних колебаниях численности живот-
ных, обратимых перестройках видовых структур биоценозов,
пульсации очагов зоонозных инфекций, изменении свойств воз-
будителя, повышении его вирулентности и т. д. Циклы приро-
ды обусловлены влиянием факторов внешней среды, которые
действуют и на человека. Среди этих факторов важное место
занимает солнечная энергия. На значение потока энергии
Солнца указывал крупнейший ученый А. Л. Чижевский (1976).
В своей книге «Земное эхо солнечных бурь», вышедшей в свет
в 1937 г., он отмечал, что солнечная активность является ре-
гулятором эпидемических процессов в масштабе планеты. Ана-
лизируя материалы о возникновении и течении гриппозных
эпидемий почти за 500 лет, А. Л. Чижевский (1976) приходит
к выводу, что период повторяемости эпидемий гриппа (име-
ются в виду пандемии) в среднем равен 11,3 года. Отклоне-
ние начальных лет эпидемии от максимума солнечной дея- *
тельности в ту или иную сторону составляет в среднем 2,3 года.
344
Иначе, эпидемии гриппа имеют тенденцию начинаться за
2,3 года до максимума или спустя 2,3 года после такового.
Интенсивность эпидемии, по-:видимому, находится в из-
вестной зависимости от интенсивности деятельности Солнца.
Солнечная активность влияет на жизнедеятельность организ-
мов и уменьшает сопротивляемость организма болезнетворно-
му началу. Факт биологического действия энергии Солнца на
различные организмы и природные процессы достаточно оче-
виден, но механизм этого воздействия остается неясен. Вместе
с тем в различных областях знаний накоплены обширные дан-
ные о факторах солнечной радиации. В общем можно ска-
зать, что в периоды усиления активности Солнца резко нара-
стает коротковолновое жесткое излучение. Это приводит к воз-
никновению электрических, магнитных и электромагнитных
бурь, что воздействует на макроорганизм, а также на вирус
как прямо, так и опосредованно, через организм «хозяина».
Можно думать, что при скрытой гриппозной инфекции энер-
гия Солнца способна активизировать персистирующий вирус.
Рассмотрение малоизвестной антропонозной концепции по-
казывает, что учение о гриппе развивается не только на осно-
ве экологических взглядов на природу этой инфекции, но и
других представлений. В. М. Жданов поддерживал такой ши-
рокий подход к решению научных проблем.
В целом вопрос о происхождении пандемических штаммов
вируса гриппа А человека в его современном виде превратил-
ся в эволюционную проблему. Одним из путей эволюции ви-
русов является медленная эволюция вместе со своими «хозяе-
вами». По мере эволюционного расхождения «хозяев» расхо-
дятся и вирусы. Сопряженная эволюция ведет к специализа-
ции и адаптации вируса к определенным видам. Устанавли-
ваются межвидовые барьеры. Специализация мешает вирусу
совершить переход к другому «хозяину» [Цилинский Я. Я-,
1988]. Вирусы гриппа А человека и животных находятся на
этом эволюционном пути. Об общности их корней свидетельст-
вуют единая стратегия генома, высокая степень гомологии ге-
нетического материала, способность к перераспределению
фрагментов генома, серологические связи и др. Показателями
эволюционного расхождения служат неполная гомология ге-
нома и белков, образование при реассоциации фрагментов ге-
нома дисгармоничных сочетаний, приводящее к низкой жиз-
неспособности реассортантов, и специализация к определен-
ному «хозяину», снижающая возможность как вируса, так и
реассортантов преодолевать межвидовой барьер. Оценивая
прочность последнего, следует учитывать, что специфичность
вируса гриппа к «хозяину» определяется не только рецептор-
ным аппаратом при взаимодействии вируса с поверхностью
клетки. Важную роль в определении круга «хозяев» играет
23—1536
345
процесс взаимодействия нуклеокапсида й клеточных компо-
нентов, который также носит специфический характер и про-
исходит на внутриклеточной стадии вирусного инфекционного
цикла.
Из сказанного следует, что возможность поступления в по-
пуляцию вируса гриппа А человека генов из «животных» ре-
зервуаров определяется тем, как далеко зашла дивергентная
эволюция вирусов гриппа А и как глубоко адаптировались
они к своим «хозяевам». Речь идет именно о поступлении от-
дельных генов, а не целого вируса. Имеющиеся данные иск-
лючают возможность включения в циркуляцию в человече-
ской популяции вируса гриппа А, перешедшего к человеку от
животных. В 1976 г. на свиных фермах в США у людей, непо-
средственно контактировавших с животными, наблюдались
спорадические случаи гриппа, вызванного вирусом гриппа А
свиней, близким к вирусу A (HSW1N1). Выплеск вируса из по-
пуляции животных, несмотря на полное отсутствие иммуните-
та к нему в человеческом коллективе, не привел к развитию
вспышки. Вирус не передавался далее от первичных случаев
по эпидемической цепочке. Такой итог наблюдался, несмотря
на то что вирус гриппа свиней к вирусу гриппа человека стоит
ближе, чем вирусы гриппа других животных и птиц.
Взгляды В. М. Жданова на обмен генами между вирусами
гриппа А человека и животных изменялись со временем. Пер-
воначально он рассматривал эти вирусы как один вид, в пре-
делах которого происходит интенсивное перераспределение
генов. Последующие его высказывания на этот счет более
осторожны. Вирус гриппа А человека называется формирую-
щимся видом, который еще окончательно не потерял связей
с вирусами гриппа А животных. -За счет сохранившихся свя-
зей возможно эпизодическое пополнение генофонда вируса
гриппа А человека генами вируса гриппа А животных.
Очевидно, что возможность обмена определяется степенью
эволюционного расхождения между вирусами и их адапта-
цией к «хозяевам». В данной связи принципиально важным
направлением исследований, заложенным В. М. Ждановым,
представляется изучение молекулярно-биологической природы
хозяйской специфичности вируса-гриппа А, а также препят-
ствий, которые встречают вирус и его реассортанты при пре-
одолении межвидового барьера. Эти исследования помогут
ответить на вопрос, возникают ли пандемические варианты
вируса гриппа А в результате внесения генов извне или же
за счет смены вариантов, фиксированных в человеческой по-
пуляции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
(Агол В. И., Дроздов С. Г., Фролова М. Ф. и др.) Agol V. I., Drozdov S. G.,
Frolova M. F. et al. Neurovirulence of the intertypic poliovirus recombi-
nant v3/al—2: characterization of strains isolated from the spinal cord
of diseased monkeys and evaluation of the contribution of the 3' half of
the genome//J. gen. Virol.— 1985.— Vol. 65.— P. 309—316.
Альтштейн А. Д. Семейство PapovaviridaeZ/Общая и частная вирусология/
Под ред. В. М. Жданова, С. Я. Гайд'амович.— М., 1982.— Т. 2.—
С. 463—477.
Альтштейн А. Д., Каверин Н. В. О происхождении вирусных генетических
систем//Журн. Всесоюз. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева.— 1980.—
Т. 25, № 3. — С.' 383—390.
Ананьев В. А. Семейство Parvoviridae//O6m,aH и частная вирусология/Под
ред. В. М. Жданова, С. Я. Гайдамович.— М., 1982.— Т. 2.— С. 478—487.
Андрианов В. М. Плазмиды Agrobacterium как потенциальные векторные
системы для генетической инженерии высших растений//Генетика,—
1982,—Т. 20,—С. 709—721.
Афанасьев Б. Н., Рупасов В. В., Федченко В. И. и др. Первичная структура
РНК 3 вируса штриховатой мозаики ячменя и образование РНК 26 и
РНК4//Докл. АН СССР — 1986,—Т. 290,—С. 724—727.
(Балаян М. С., Анджапаридзе А. Г., Савицкая С. С. и др.). Balayan М. S.,
1 Andjaparidze A. G,, Savinskaya S. S. et al. Evidence for a virus in non-
A/non-B hepatitis transmitted via the fecal-oral route//Intervirology.—
1983 —Vol. 20,—P. 23—31.
Беляков В. Д„ Каминский Г. Д., Каминская С. Г. Гипотеза направлений са-
моперестройки популяций микроорганизмов и ее общебиологическое
значение//Журн. микробиол.— 1985.— № 1.— С. 93—100.
, Бондаренко В. М., Яблочков А. Л. Эволюция генома и генофонд бактери-
альных популяций//Журн. микробиол.— 1986.— № 8.— С. 92—99.
(Букринская А. Г., Воркунова Г. К., Корнилаева Г. В. и др.). Bukrin-
skaya A. G., Vorkunova G. К., Kornilayeva G. V. et al. Influenza virus
uncoating in infected cells and effect of rimantadine//J. gen. Virol.—
1982'.—Vol. 60,—P. 49—59.
Вавилов H. И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости.
РКП/'/Теоретические основы селекции растений. — М. — Л., 1935. —•
Т. 1, —С. 75—128.
j Вартапетян А. Б. Природные ковалентные соединения вирусных белков нук-
। леиновых кислот//Биоорган. химия.— 1982.— Т. 8.— С. 1581—1606.
Волькенштейн М. В. Сущность биологической эволюции//Усп. физиол.
наук.— 1984 — № 3,— С. 429—466.
Волькенштейн М. В. Биополимеры и эволюция//Молекул. биол.— 1985.—
Т. 19, № 1,—С. 55—56.
1 Волькенштейн М. В. Пунктуализм, неадаптационизм, нипримизм и эволю-
ция//Изв. АН СССР. Серия биол.— 1986 —Т. 3,—С.-325—340.
Волькенштейн М. В., Расс Т. С. О вымирании видов//Докл. АН СССР.—•
1987 —Т. 295, № 6,—С. 1513—1516.
23'
347
Гайдамович С. Я-, Логинова Н, В. Семейство Togaviridae//O6m.aH и част-
ная вирусология/Под ред. В. М. Жданова, С. Я. Гайдамович.— М.^
1982,— Т. 2,— С. 49—94.
Гендон Ю. 3. Вариабельность штаммов вируса полиомиелита в природе и
значение этого фактора при профилактике полиомиелита//Вопр. виру-
сол,— 1988.—Т. 33, № 2.—С. 137—141.
Георгиев Г. П. О механизме онкогенеза: «Промоторная» гипотеза//Моле-
кул. биол.— 1981,—Т. 15,—С. 261—273.
ДрейзинР. С. Семейство Adenoviridae//O6uiaH и частная вирусология/Под.
ред. В. М. Жданова, С. Я. Гайдамович.— М., 1982.— Т. 2.— С. 413—462.
Дроздов С. Г„ Покровский В. И., Шеноян Л. А., Машилов В. П. Ротави-
русный гастроэнтерит.— М.: Медицина, 1982.— 158 с.
(Жданов В. М.) Zhdanov V. М. Integration of genomes of infectious RNA
viruses//Intervirology.— 1975.— Vol. 76, N 6.— P. 129—132.
Жданов В. M. Канцерогенез: вирусы и транспозоны//Вопр. онкол.— 1984.—
1> 30, № 1,—С. 98—104.
Ждтов В. М. Вирусные инфекции XXI века//Клин. мед.— 1987.— № 11.—
С. 46—51.
Жданов В. М. Развитие пандемии СПИД//Вопр. вирусол.— 1987.— № 6.—
С. 750—751.
Жданов В. М. СПИД. Как с ним бороться?//Наука в СССР.— 1988.—
№ 5.— С. 30—38.
Жданов В. М., Гайдамович С. Я. (ред.). Общая и частная вирусология.—
М.: Медицина, 1982.— Т. 2,—517 с.
Жданов В. М., Львов Д. К. Эволюция возбудителей инфекционных болез-
ней.— М.: Медицина, 1984.— 270 с.
(Жданов В. М„ Тихоненко Т. И.) Zhdanov V. М., Tikchonenko Т. /.//Viruses
as a factor of evolution exchange of genetic information in the biosphe-
re//Adv. Virus Res — 1974 —Vol. 19 —P. 361—394.
Жалинская И. H. Структура вируса гриппа//Успехи соврем, биол.— 1983.—
Т. 95.— С. 373—382.
Забаровский Е. Д. Онкогены ретровирусов и их клеточные протоонкогены//'
Молекул, биол.— 1985.— Т. 19.— С. 9—35.
Зайдес В. М., Березин В. Э., Ананьев В. А., Жданов В. М. Критическая за-
висимость диссоциаций полипептидов частиц наружного антигена виру-
са гепатита В человека от восстановления дисульфидных связей//Мо-
лекул. генетика.— 1986.—Д'. 3.— С. 42—46.
Закстельская Л. Я. Семейство Coronaviridae//O6i4aH и частная вирусоло-
гия/Под ред. В. М. Жданова, С. Я. Гайдамович.— М., 1982.— Т. 2.—
С. 316—339.
Закстельская Л. Я., Зайдес В. М-. Семейство Paramyxoviridae//06uiaH »
частная вирусология/Под ред. В. М. Жданова, С. Я. Гайдамович.—
М„ 1982.—Т. 2 —С. 186—219.
Зильбер Л. А., Ирлин И. С., Киселев Ф. Л. Эволюция вирусо-генетической
теории возникновения опухолей.—М.: Наука, 1975.— 344 с.
Ивановский Д. И. О двух болезнях табака.— М.: Медгиз, 1949.— 169 с.
Каверин Н. В. Пикорнавирусы//Общая и частная вирусология/Под ред.
В. М. Жданова, С. Я. Гайдамович.— М., 1982.— Т. 2.— С. 5—22.
Каверин Н. В. Семейство RhabdoviridaeZ/Общая и частная вирусология/
Под ред. В. М. Жданова, С. Я. Гайдамович.— М., 1982.— Т. 2.—
С. 220—239.
Кавсан В. М. Сплайсинг. I. Сплайсинг тРНК, рРНК и мРНК в органел-
лах//Молекул. биол.— 1986.— Т. 20.— С. 5—20.
Киселев Ф. Л. Т-лимфотропные ретровирусы человека//Молекул. биол.—
1986 —Т. 20 —С. 1445—1450.
Клисенко Г. А. Семейство Arenaviridae//O6m.an и частная вирусология/Под
ред. В. М. Жданова, С. Я. Гайдамович.— М., 1982.— Т. 2.— С. 290—315.
Кордюм В. А. Возникновение жизни и ее первые этапы с учетом особен-
348
ностей матричного синтез а//Мо лекул. биол. Вып. 31. Структура и функ-
ции биополимеров.— Киев, 1982.— С.76—85.
Костюков М. А., Данияров О. А, Скворцова Т. М. Выделение вируса Синд-
бис из клещей Hyalomma anatolicum в Таджикистане//Мед. парази-
тол,— 1981—Т. 3,—С. 34—35.
Кунин Е. В., Чумаков К М. Вирусы без нуклеиновой кислоты//Природа.—
1985.—Т. 9 —С. 58—67.
Ладный И. Д. Ликвидация оспы и предупреждение ее возврата.— М.: Ме-
дицина, 1985. — 221 с.
Львов Д. К Семейство Bunyaviridae//O6uiaH и частная вирусология/Под
ред. В. М. Жданова, С. Я- Гайдамович.— М., 1982.— Т. 2.— С. 95—138.
Львов Д. К, Скворцова Т. М., Кондрашина Н. Г. Этиология Карельской
лихорадки — новой арбовирусной инфекции//Вопр. вирусол. — 1982. —
Т. 6,— С. 620—622.
Медников Б. М. Происхождение и эволюция нуклеиновых кислот//Журн.
Всесоюз. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева.— 1980.— Т. 25.— С. 425—431.
Мейен С. В. Гипотеза происхождения покрытосеменных от беннеттипов пу-
тем гамогетеротопии (переноса признаков с одного пола на другой)//
Журн. общ. биол.— 1986,—Т. 47,—С. 291—309.
Меклер Л. Б. Общая теория биологической эволюции: новый подход к ста-
рой проблеме//Журн. Всесоюзн. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева.—
1980 — Т. 25, № 3.— С. 333—356.
Опарин А. И. Происхождение жизни на Земле.— 3-е изд.— М.: Изд-во АН
СССР, 1957,— 458 с.
Опарин А. И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие.— М.: Наука,
1968 — 173 с.
Опарин А .И. Современные представления о происхождении жизни на Зем-
ле//Журн. Всесоюз. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева.— 1980.—Т. 25,
№ 3 — С. 246—252.
Пумпен П. П., Козловская Т. М„ Дишлер А. В. и др. Сравнительное карти-
рование вирионной и клонированной ДНК вируса гепатита В//Моле-
кул. биол.— 1982,—Т. 16,—С. 1314—1320. -
Руденко А. П. Эволюционная химия и естественно-исторический подход к
проблеме происхождения жизни/Журн. Всесоюз. хим. о-ва им. Д. И. Мен-
делеева,— 1980.—Т. 25, № 4,— С. 391—404.
Серавин Л. Н. Происхождение эукартотной клетки. I. Исторические истоки
и современное состояние концепций симбиотического, и аутогенного про-
исхождения клетки. II. Критический анализ симбиотической (экзоген-
ной) концепции//Цитология.— 1986.— Т. 28.— С. 563—575,— С. 659—
669. .
Слепушкин А. Н. Семейство Роху1пбае//Общая и частная вирусология/Под
ред. В. М. Жданова, С. Я. Гайдамович.— М., 1982.— Т. 2.— С. 340—374.
. Тимофеев-Ресовский Н. В., Воронцов Н. Н., Яблоков А. В. Краткий очерк
теории эволюции.— М.: Наука, 1977.— 301 с.
Урываев Л. В. Семейство Кеот1п(1ае//Общая и частная вирусология/Под
ред. В. М. Жданова. С. Я. Гайдамович.— М., 1982,—Т. I.—С. 23—48,
Фаворов М. О., Хухлович П. А., Заиров Г. К. и др. Клинико-эпидемиологи-
ческие особенности и диагностика вирусного гепатита ни А, ни В с
орально-фекальным механизмом передачи инфекции//Вопр. вирусол,—
1986,—№ 1,—С. 65—69.
Филатов Ф. П. ДНК вирусов группы герпеса//Успехи соврем, биол.— 1980.—
Т. 89, № 1,—С. 90—104.
Цилинский Я- Я. Популяционная структура и эволюция вирусов.— М.: Ме-
дицина, 1988.— 240 с.
Чижевский А. Л. Земное эхо солнечных бурь.— М.: Наука, 1976.— 346 с.
Четвериков С. С. Проблемы общей биологии и генетики: Воспоминания,
статьи, лекции.— Новосибирск: Наука, 1983.— 273 с.
Шмальгаузен И. И. Проблемы дарвинизма.— М.: Наука, 1969.— 493 с.
349
Шаталкин А. И. Современное развитие филогенетической систематики Вил-
ли Хеннига//Журн. общ. биол.— 1986.— Т. 47, № 1,— С. 13—29.
Шмальгаузен И. И. Кибернетические вопросы биологии.— Новосибирск:
Наука, 1968.— 223 с.
Adachi A., Gendelman Н. Е„ Koenig S. et al. Production of acquired immu-
nodeficiency syndrome-associated retrovirus in human and nonhuman
cells transfected with an infectious molecular clone//J. Virol.— 1984.—
Vol. 59,—P. 284—291.
Adrian Fh„ Jong J, C„ Wermenbol A. G. et al. Genome type analisis of ade-
novirus 37 isolates//.), med. Virol.— 1988.— Vol. 25, N 1.— P. 77—83.
Air G. M. Sequence relationships among the hemagglutinin genes of 12 sub-
types of influenza A virus//PNAS.— 1981.— Vol. 78.— P. 7639—7643.
Albanese G„ La rosa R. I viroidi delle piante//Inf. fitopatol.— 1988.— Vol. 38,
N 4.— P. 15—21.
Ahlquist P., Strauss E. G„ Rice С. M et al. Sindbis virus proteins nsPl and
nsP2 contain homology to nonstructural proteins from several RNA
plant viruses//J. Virol. — 1985. — Vol. 53, N 2. — P. 536—542.
Alizan M„ Sonigo P„ Barre-Sinoussi F. et al. Molecular cloning of lympha-
denopathy-associated virus//Nature.— 1984.— Vol. 312.— P. 757—760.
Allen A. M., Desselberger U. Reassortment of human rotaviruses carrying
rearranged genomes with bovine rotavirus//J. gen. Virol.— 1985.—
Vol. 66,—P. 2703—2714.
Amini E. A., Schleif W. A., Colonno R. J., Wimmer E. Antigenic conservation
and divergence between viral-specific proteins of poliovirus type 1 and
various picornaviruses//Virology.— 1985.— Vol. 140.— P. 1,3—20.
Amini S., Lewis A. M., Israel M. A. et al. Analisis of pp60src kinase acti-
vity in hamster embryo cells transformed by simian virus 40, human
adenoviruses, and bovine papillomavirus 1//J. Virol.— 1986.— Vol. 57.—
P. 357—361.
Anderson M. J„ Pattison J. R. The human parvovirus//Arch. Virol.— 1984.—
Vol. 82 —P. 137—148.
Antonovics J. The evolutionary dys-synthesis: which bottles for which wine?//
Amer. Natur — 1987 —Vol. 129, N 3,—P. 321—331.
Atassi M. Z., Webster R. G. Localization, synthesis, and activity of an anti-
genic site on influenza virus hemagglutinin//PNAS.— 1983.— P. 80.—
P. 840—844.
Auperin D. D., Romanowski U„ Galinski M., Bishop D. H. Sequencing studies
of pichinde arenavirus S RNA indicate a novel coding strategy, an am-
bisense viral S RNA//J. Virol.— 1984.— Vol. 52.— P. 897—904.
Ball В. V., Overton H. A., Buck K. W. et al. Relationship between the multi-
plication of chronic bee-paralysis virus and its associate particle//J. gen.
Viirol,— 1985.— Vol. 66, —P. 1423—1429.
Baltimore D. Expression of animal virus genomes//Bact. Rews.— 1974.—
Vol. 35.—P. 235—241.
Bando H., Kondo N„ Kawase S. Molecular homology among the structural
, proteins of densonucleosis virus from silkworm. Bombyx mori//Arch. Vi-
rol— 1984 — Vol. 80,— P. 209—218.
Barondi В. M., Ticehurst J. R., Miele T. A. et al. Sequence analysis of hepa-
titis A virus cDNA coding for capsid proteins and RNA polymerase//
PNAS.— 1985,—Vol. 82,—P. 2143—2147.
Barre-Sinoussi P., Chermann J. C„ Rey F. et al. Isolation of a T-lymphotro-
pic retrovirus from a patient at risk for AIDS//Science.— 1983.—
Vol. 220,—P. 868—871.
Belisle B. W., Twiddy E. M., Holmes R. K. Characterization of monoclonal
antibodies to heatlabile enterotoxin encoded by a plasmid from a clini-
cal isolate of Sscherichia coli//Infect. and Immun.— 1984. — Vol. 43.—
P. 1027—1032.
Bell J. R„ Kinney R. M., Trent D. W. et al. Amino-terminal aminoacid sequen-
350
ce of structural proteins of three Flaviviruses//Viro-logy.— 1985.—
Vol. 143,—P. 224—229.
Bellini W. G., Englund G., Rozenblatt S. et al. Measles virus P gene codes
for two proteins//J. Virol.— 1985.— Vol. 53.— P. 908—910.
Bendena W. G., Abouhaidar M„ Mackie G. A. Synthesis in vitro of the coat
protein of papaya mosaic virus//Virology.— 1985.— Vol. 140.— P. 257—
268.
Bendheim P. E„ Bockman J. M.t MacKinley M. P. et al. Scrapie and Creitz-
feld—Jakob disease prion proteins share physical properties and antige-
nic determinants//PNAS.— 1985.— Vol. 82.— P. 997—1001.
Benevente J., Shatkin A. Avian reovirus basis for virus host-range restricti-
on//Proc. nat. Acad. Sci. USA— 1988,—Vol. 85, N 12.—P. 4257—4261.
Benn S., Ratledge R., Folks T. et al. Genomic heterogeneity of AIDS retrovi-
ral isolates from North America and Zaire//Science— 1985.— Vol. 230.—
P. 949—951.
Berkovitz E. M„ Pogo B. G.-T. Molecular characterization of two strains of
Shope fibroma virus//Virology.— 1985.— Vol. 142.— P. 437—440.
Berns К. 1., Muzyczka N„ Hauswirth W. W. Replication of parvoviruses//
Virology/Eds. by B. N. Fields et al.— New York, 1985.— P. 415—422.
Biggar R. J. The AIDS problem in Africa//Lancet.—1986.— Vol. 1.—P. 79—83.
Bikel I., Mamon H., Brown E. L. et al. The t-unique coding domain is impor-
tant to the transformation maintenance function of the simian virus 40
small onkogen//Molec. cell. Biol.— 1986.— Vol. 6.— P. 1172'—1178.
Bilello J. A., Pitts О. M., Hoffman P. M. Characterization of a programme
neurodegenerative disease induced by a temperature-sensitive Moloney
murine leukemia virus infection//J. Virol.— 1986.—Vol. 59.— P. 234—241.
Birch C. J„ Heath R. L„ Marshall J. A. et al. Isolation of feline rotaviruses
and their relationship to human and simian isolates by electrophoretype
and serotype//J. gen. Virol.-— 1985.— Vol. 66.— P. 2731—2735.
Bishop D. H. L. Replication of Arenavirus and Bunyavirus//Virology/Eds.
by B. N. Fields et al.— New York, 1985.— P. 1083—1110.
(Bishop J, M.) Бишоп Дж. M. Онкогены//В мире науки.— 1983.—№ 1.—
С. 65—74.
Blissard G. W., Vinson S. В., Summers М. D. Identification, mapping and in
vitro translation of Campoletis sonorensis virus mRNAs from parasitized
Holiothis viriscens Iarvae//J. Virol.— 1986.— Vol. 57.— P. 318—327,
Block W„ Upton C., MacFadden G. Tumorogenic poxviruses: genomic orga-
nization of malignant rabbit virus, a recombinant between Shope fibro-
ma virus and myxoma virus//Virology.— 1985.— Vol. 140.— P. 113—124.
Blok J., Air G, M. Variation in the membrane insertion and «Stalk» sequences
in eight subtypes of influenza type A virus neuraminidase//Biochemis-
try.— 1982, —Vol. 21, N 17, —P. 4001—4007.
Blomquist M. C., Hunt L. T., Barker W. C. Vaccinia virus 19 kilodalton pro-
tein: relationship to several mammalian proteins, including two growth
factors//PNAS.— 1984,—Vol. 81,— P. 7363—7367.
Boego U., Ko D. S. W., Scraba D. G. Toward on in vitro system for picor-
navirus assembly: purification of Mengovirus 14S capsid precursor par-
ticles//!. Virol.— 1986,—Vol. 57,—P. 275—284.
Bolloss J. В., Cary K., Scheller A. et al. A subclass of polyoma virus middle
tumor antigen binds to DNA cellulose//!. Virol.— 1986.— Vol. 58.—•
P. 157—164.
Boltoss D. C., Meyer R. K-, Prusiner S. B. Scrapie PrP 27—30 is a sialogly-
coprotein//!. Virol.— 1985,—Vol. 53,—P. 596—606.
Bonina F., Hoyer B., Shih J, W.-K. et al. Delta hepatitis agent: structural and
antigenic properties of the delta-associated particle//Infect, and Immun.—
1984,—Vol. 43 —P. 1000—1005.
Both G. W., Sleigh M. J;, Cox N. J., Kendal A. P. Antigenic drift in influen-
za virus H3 hemagglutinin from 1968 to 1980: multiple evolutionary
351
1 pathways and sequential aminoacid changes at key antigenic sites//
J. Virol.— 1983 — Vol. 4&— P. 52—60.
Bowden D. S., We si aw ay E. G. Rubella virus: structural and nonstructural
proteins//.!, gen. Virol.— 1984.— Vol. 65.— P. 933—943.
Boyle W. J., Lipsick J. S„ Baluda M, A. Antibodies to the evolutionarily
conserved amino-terminal region of the v-myl-encoded protein detect the
c-meb protein in widely divergent metaroan species//PNAS.— 1986,—
Vol. 83. — P. 4685—4689.
Brahic M., Smith R. A., Gibbs C. J. et al. Detection of picornavirus sequen-
ces in nervous tissue of amyotrophic sclerosis and control patients//Ann.
Neurol.— 1985 — Vol. 18,— P. 337—343.
Brandt S. J., Dougherty R. W., Lapetina E. G„ Niedel J. E. Pertussis toxin
inhibits chemotactic peptide-stimulated generation of inositol phosphates
and lysosomal enzyme in human leukemic (HL-60) cells//PNAS.—
1985,—Vol. 82,—P. 3277—3280.
Brinton M. A., Fernandez A. V., Dispoto J. H. The З'-nucleotides of flavivirus
genomic RNA form a conserved secondary structure//Virology. —
1986,—Vol. 153 —P. 113—121.
Britten R. J. Rates of DNA sequence evolution differ between taxonomic gro-
ups//Science.— 1986 —Vol. 231, N 4744 —P. 1393—1398.
Brown F. The classification and nomenclature of viruses : summary of results
of meetings of the international committee on taxonomy of viruses in
Sendai, September 1984//Intervirology— 1986.— Vol. 25.— P. 141—143.
Buller R. M. L„ Janik J. E., Sebring E. D., Rose J. A. Herpes simplex virus
type 1 and 2 completely help adenovirus-associated virus replication//
J. Virol.— 1981,—Vol. 40 — P. 241—247.
Buonggurio D. A„ Nakada S., Fitch W. M., Palese P. Epidemiology of in-
fluenza C virus in man: multiple evolutionary lineages and low rat of
change//Virology.— 1986.— Vol. 153.— P. 12—21.
Buy echan W. T„ Weiz A. C. Interaction with nucleic acids and stimulation of
the viral DNA polymerase by the herpes simplex virus type 1 major DNA-
binding protein//J. Virol — 1984,— Vol. 52,— P. 727—733.
Buzayan J. M., Gerlach W7, L„ Bruening G. et al. Nucleotide sequence of sa-
tellite fabucin ringspot virus RNA and its relationship to multimeric
forms//Virology.— 1986.— Vol. 151.— P. 186—199.
Cairus J. The origin of human cancers//Nature.—1981.— Vol. 289.—
P. 353—357.
Calisher Ch. H. Evolutionary stignificance of the taxonomic data regarding
Bunyaviridae//Intervirology— 1988.— Vol. 29, N 5.— P. 268—276.
Candresse T., Mouches C., Bore J. M. Characterization of the. virusencoded
subunit of turnipyellow mosaic virus RNA replicate//Virology.— 1986.—
Vol. 152,—P. 322—330.
Cao Y., Schnurr D. P., Schmiddt N. J. Monoclonal antibodies for study of
antigenic variation on Coxackievirus type B4: association of antigenic
determinants with myocarditic properties of the virus//J. gen. Virol.—
1984. — Vol. 65. — P. 925—932.
Carp R. Merz P. A., Kascsak R. J. et al. Nature of scrappie agent: current
status of facts and hypotheses//.!, gen. Virol.— 1985.— Vol. 66.—
P. 1357—1368.
Carrasco L„ Bravo R. Specific protein synthesized during the viral lytic cycle
in vaccinia virus-infected HeLa cells: analysis by high-resolution, two-
dimensional gel electrophoresis//.!. Virol.— 1986.— Vol. 58.— P. 569—577.
Chang Ming-Fu, Bakez S. C., Soe L. H. et al. Human hepatitis delta anti-
gen is a nuclear phosphoprotein with RNA-binding activity//.]. Virol.—
1988 —Vol. 62, N 7 —P. 2403—2410.
Chen S. V., MacLacughlin J., Gasson J. C. et al. Molecular characterization
of a novel human T-cell leukemia viriis//Nature.— 1983.— Vol. 305.—
P. 502—505.
352
Chisari F. V., Pinkert C. A., Milich D. R. et al. A transgenic mouse model
of the chronic hepatitis В surface antigen carrier state//Science.— 1985.—
Vol. 230,—P. 1157—1160.
Chow M„ Bodnar J. W„ Polvino-Bodnar M., Ward D. S. Identification and
characterization of a-protein covalently bound to DNA of minute virus
of mice//J. Virol — 1986,—Vol. 57,—P. 1094—1104.
Clerk J. P. M., Fuller F., Bishop D. H. L. Tick-borne viruses structurally si-
milar to Orthomyxoviruses//Virology.— 1983.— Vol. 127.— P. 205—219.
Cloyd M. W., Chattopadhyay S. K. A new class of retrovirus present in many
murine leukemia systems//Virology.— 1986.— Vol. 151.— P. 31—40.
Co M. S., Gaulton G. N., Tominaga A. et al. Structural similarities between
the mammalian adrenergic and reovirus type 3 receptors//PNAS.—
1985. — Vol. 82. — P. 5315—5318.
Coelingh K., Winter С. C., Murphy B. R. et al. Conserved epitopes on the
hemagglutinin-neuraminidase proteins of human and bovine parainflu-
enza type 3 viruses: nucleotide sequence analysis of variants selected
with monoclonal antibodies//.!. Virol.— 1986.— Vol. 60.— P. 90—96. ~
Coggens L. W., Ma Slater A. A„ Campo M. S. Sequence homologies
between bovine papillomavirus genomes mapped by a novel lowstrin-
gency heteroinplex method//Virology.— 1985.— Vol. 143.— P. 603—611.
Collins P. L., Dickrns L. E., Buckler-White A. et al. Nucleotide sequences for
the gene junctions of human respiratory syncytial virus reveal distinctive
features of untergenic structure any gene order//PNAS.— 1986.—
Vol. 83 — P. 4594—4598.
Collmer C. W„ Hadidi A„ Raper J. M. Nucleotide sequence of the satellite
of peanut stunt virus reveals structural homologies with viroids and
certain nuclear and mitochondrial introns//PNAS.— 1985.— Vol. 82,—
P. 3110—3114.
Qolman P. M., Varghese J. N., Laver W. G. Structure of the catalytic and
antigenic sites in influenza virus- neuraminidase//Nature.— 1983.—
Vol. 303— P. 41—44.
Condreay L. D., Brown D. T. Exclusion of superinfecting homologous virus
by Sindbis virus-infected Aedes albopictus (mosquito) cells//J.- Virol.—
1986,—Vol. 58,—P. 81—86.
Conrad S. E., Botchan M. R. Isolation and characterization of human DNA
fragments with nucleotide sequence homologies with the simian virus 40
regulatory region//Molec. cell. Biol.— 1982.— Vol. 2.— P. 945—965.
Cotmore S. F„ Taffersall P. Organization of nonstructural genes of the auto-
nomous parvovirus minute virus of mice//J. Virol.— 1986.— Vol. 58.—
P. 724—732.
Curran J. W., Morgan W. M., Hardy A. M. et al. The epidemiology of AIDS:
current status and future prospects//Science.— 1985.— Vol. 229.—
P. 1352—1357.
Dale J. L„ Gibbs A. Behncken G. M. Cassia yellow blotch virus: a new
bromovirus from an Australian native laguna, Cassia pleurocarpa//J. gen.
Virol.— 1984,— Vol, 65.— P. 281—288.
Dalgleish A. G„ Bevorley P. C. L., Clapham P. R. et al. The CD4 (T4) anti-
gen is an essential component of the' receptor for the AIDS retrovirus//
Nature.— 1984 — Vol. 312 — P. 7613—767.
Daniel M. D., Li Y., Naidu Y. M. et al. SIV from African green monkeys//
J. Virol.— 1988 — Vol. 62 — P. 4123—4128.
Darnell J. E„ Doobittle W. F„ Speculations in the early course of evolution//
PNAS.— 1986,— Vol. 83,— P. 1271—1275.
Davey J., Colman A., Dimmock N. J. Location of influenza virus M, NP and
NS1 proteins in microinjected cells//J. gen. Virol.— 1985.— Vol. 66:—
P. 2319—2334.
David J. R. Genetique et evolution: qu’y a-t-il de nouveau la theorie synte-
tique?//Gen. selec. evol.— 1988 —Vol. 20, N 2,— P. 267—280.
353
Davison A. J., MacGeoch D. J. Evolutionary comparisons of the S segments
in the genomes of herpes symplex virus type I and varicella-zoster vi-
rus//! gen. Virol.— 1986 —Vol. 67,—P. 597—611.
De В. P„ Banerjee A. K. Specific interactions of vesicular stomatitis virus L
and NS proteins with heterologous genome ribonucleoprotein template
lead to mRNA synthesis in vitro//J. Virol.— 1984.— Vol. 51.—P. 628—
634.
Deen K. C.t Sweet R. W. Murine mammary tumor virus pol-related sequence
in human DNA: characterization and sequence comparison with the com-
plete murine mammary tumor virus pol gene//J. Virol.— 1986.— Vol. 57.—
P. 422—432.
Dery С. V., Toth M., Brown M. et al. The structure of adenovirus chromatin
in infected cells//J. gen. Virol.— 1985.— Vol. 66.— P. 2671—2684.
Diener T. 0. Viroid processing: a model involving the central conserved re-
gion and hairpin 1//PNAS.— 1986.— Vol. 83.— P. 58—62.
DiMaio D., Treisman R., Maniatis T. Bovine papillomavirus vector that pro-
pagates as plasmid in both mouse and bacterial cells//PNAS.— 1982.—
Vol. 79,— P. 4030—4034.
Dinter-Gottlieb F. Viroids and virusoids are related to group 1 introns//
PNAS.— 1986 — Vol. 83 — P. 6250—6254.
Dixon L., Nyffenagger TDelley G. et al. Evidence for replicative recombi-
nation in cauliflower mosaic virus//Virology. — 1986.—Vol. 150.—
P. 463—468.
Donovan J. J., Simon M. I., Draper R. K., Montal M. Diphtheria toxin forms
transmembrane channels in planes lipid bilayer//PNAS.—1981.—
Vol. 78,—P. 172—176.
Dowbenko D. J., Lasky L. A. Extensive homology betweeen the herpes simp-
lex virus type 2 glycoprotein F gene and the herpes simplex virus type 2
glycoprotein C gene//J. Virol. — 1984. — Vol. 52, —P. 154—163.
Dowdle W. AIDS (acquired immunodeficiency syndrome) //Wld. Hlth. Fo-
rum.— 1985 —Vol. 6,— P. 330—336.
Duerst M„ Gissman L., Ikenberg H., zur Hausen И. к papillomavirus DNA
from a cervical carcinoma and its prevalence in cancer biopsy samples
from different geographic regions//PNAS.— 1983.— Vol. 80,—P. 3812—
3815.
Duvbig K„ Nowak J. A„ Sladek T. L., Maniloff J. Identification of an enve-
loped phage, mycoplasma virus L172, that contains a 14-kilobase single-
stranded DNA genome//J. Virol.— 1985.— Vol. 53.—P. 384—390.
Emerson S. U. Rhabdoviruses//Virology/Eds. by B. N Fields et al.— New
York, 1985,—P. 1119—1132.
Esche H., Reuther M., Schughart K. Early and late proteins of adenovirus
type 12: translation mapping with RNA isolated from infected and trans-
formed cells/Curr. Top. Microb. Immunol — 1984. — Vol. 111. — P 91 —
106.
(Essex M., Kanki P. J.) Эссекс M., Каики Ф. Д. Происхождение вируса
СПИДа//В мире науки.— 1988.— № 12.— С. 30—39.
Everett R. D. Transactivation of transcription of herpes virus products: re-
quirements for two HSV-1 immediate early polypeptides for maximum
activity//EMBO J.— 1984 —Vol. 3,—P. 3135—3141.
Feitelson M. A., Millman I., Halbherr T. et al. A newly identified hepatitis В
type virus in tree squirrels//PNAS.— 1986,— Vol. 83 —P. 2233—2237.
Fenner F. Classification and nomenclature of viruses//Intervirology.— 1976.—
Vol. 7.-P. 1—115.
Fields S., Winter G. Nucleotide sequences of influenza virus segments 1 and
3 reveal mosaic structure of a small viral RNA segment//CelI — 1982.—
Vol. 28 —P. 303—313. -
Filder S., Logan J., Shenk T. Deletion of the gene encoding the adenovirus 5
early region 18 21,000 — molecular-weight polypeptide leads to degrada-
354
tion of viral and host cell DNA//J. Virol.-------- 1984. — Vol. 52.—
P. 664-677.
Filipe A. R., Peleteiro M. C„ Monath T. M., Calisher E, H. Pathological le-
sions in mice infected with Thogoto virus, a tick-borne Orthomyxovirus// '
Acta Virol — 1986,—Vol. 30 —P. 337—340.
Fleming J.-A. G. IF., Summers M. ,D. Campoletis sonorensis endoparasitic
wasps contain forms of C. sonorensis virus DNA suggestive of integra-
ted and extra chromosomal polydnavirus DNAs//J. Virol.— 1986.—
Vol 57_______P 552___562
Fox J. F. AIDS: another’look//ASM News.— 1986,—Vol. 52,—P. 12—18.
Fox S. W„ Nakashima T. The assembly and properties of protobiological
structures: the beginning of cellular peptide synthesis//Biosystems. —
1980,—Vol. 12,—P. 155—156.
Franssen H., Lennissen J., Goldbach R. et al. Homologous sequenses in non-
structural proteins from cow pea mosaic virus and picorna viruses//
EMBO J.— 1984,—Vol. 3,—P. 855—861.
Frisque R. L, Bream G. L., Cannella M. T. Human polyomavirus JC virus
genome//J. Virol.— 1984.— Vol. 51.— P. 458—469.
Fuchs P. G„ Iftner T., Weninger J., Pfister H. Epidermodysplasia verruci-
formis-associated human papillomavirus 8: genome sequence and com-
parative analysis//J. Virol.— 1986.— Vol. 58.— P. 626—634.
Fucks P. G., Rueger R., Pfister H., Fleckenstein B. Genome organization of
herpesvirus aotus type 2//J. Virol.— 1985.— Vol. 53.— P. 13—18.
Fukasawa M., Miura T„ Hasegawa A. et al. Sequence of SIV from African
green monkey, a new member of the HIV/SIV group//Nature.— 1988.—
Vol. 333 —P. 457—461.
Fukui K., Noma T., Takeuchi K. et al. Origin of adult T-cell leukemia virus:
implication for its zoonosis//Molec. biol. Med.— 1984,—Vol. 1.—
P. 449—456.
Fultz P. N., MacClure H, M., Swenson R. B. et al. Persistent infection of
chimpanzees with human T-lymphotropic virus type III/lymphadenopa-
thy-associated virus — a potential model for. acquired immunodeficiency
syndrome//J. Virol.— 1986,—Vol. 58.— P. 115—124.
Futuyma D. J. Stuftn und Drang and the evolutionary synthesis//Evolution.—
1988,—Vol. 42, N 2.—P. 217—226.
Gajdusek D. C. Muroid virus nephropathies and muroid viruses of the Han-
taan virus group//Scand. J. Infect. Dis.— 1982. — Suppl. 36. — P. 96—
108.
Gajdusek D. C. Unconventional viruses//Concepts in viral pathogenesis/Eds.
by A. L. Notkins, M. B. Oldstone. — New York — Berlin, 1984.—
P. 350—357.
Gajdusek D. C„ Amyx H. L., Gibbs C. J. et al. Infection of chimpanzees by
human T-lymphotropic retroviruses in brain and other tissues from AIDS,
patients//Lancet.—.,1985.— Vol. 1.— P. 55—56.
Gallitellt D., Hull R., Koenig R. Relationship among viruses in the Tombus-
virus group: nucleic acid hybridization studies//J. gen. Virol.— 1985.—
Vol. 66,—P. 1523—1531.
Gallo R. C., Salahuddin S. Z., Popovic M. et al. Frequente detection and iso-
lation of cytopathic retrovirusees (HTLV-III) from patients with AIDS
and at risk for AIDS//Science.— 1984.— Vol. 224.— P. 500—502.
Garcia P„ Hermoso J. M., Garcia J. A. et al. Formation of a covalent comp-
lex between the terminal protein of pneumococcal bacteriophage Cp-1 and
5’-dAMP//J. Virol.— 1988,—Vol. 58,—P. 31—35.
Gartner S., Markovits P., Maskovitz D. M. et al. The role of mononuclear
phagocytes in HTLV-III/LAV infection//Science.— 1986.— Vol. 233.—
P. 215—219.
Gay N. J., Walker E. Homology between human bladder carcinoma oncogene
355
product and mitochondrial ATP-synthase//Nature.— 1983.—Vol. 301.—
P. 262—264.
Gaynor R. B., Feldman L. T„ Berk A. J. Transcription of class III genes ac-
tivated by viral immediate early proteins//Science.— 1985.— Vol. 230.—
P. 447—450.
Gebauer F., De La Torre J. C., Gomes I. et al. Rapid selection of genetic and
antigenic variants of foot-and-mouth disease virus during persistence in
cattle//J. Virol.— 1988,—Vol. 62, N 6 — P. 2041—2049.
Gendelman H. E„ Narayan O„ Kennedy-Stoskopf S. et al. Tropism of sheep
lentivirus for monocytes: susceptibility to infection and virus gene ex-
pression increase during maturation of monocytes to macrophages//
J. Virol — 1986 —Vol. 58,—P. 67—74.
Gentry G. A., Rana S., Hutchinson M., Starr P. Evolution of herpes and Pox
viruses and their hosts: a problem with the molecular clock//Interviro-
logy — 1988,—Vol. 29, N 5,—P. 277—280.
Georges A. AIDS in Africa//Wld. Hlth, Forum. — 1985. — Vol. 6. — P. 334.
Gerlach W. L., Buzayan J.. M., Schneider J. R„ Bruening G. Satellite tobacco
ringspot virus RNA: biological activity of DNA clones and their in vitro
transcripts//Virology.— 1986.— Vol. 151.— P. 172—185.
Gibbs A. How ancient are tobamoviruses?//Intervirology.— 1980. — Vol. 14.—
P. 101—108.
Gibbs A., Tien P., Kang L. et al. Classification of deveras tobamoviruses
isolated in China on the basis of the amino acid compositions of their
virion proteins//Intervirology.— 1982.— Vol. 18,—P. 160—163.
Giorgi C., Blumberg В. M., Kolakofsky D. Sendai virus contains overlapping
genes expressed from a single mRNA//Cell.— 1983.— Vol. 35.—
P. 829—836.
Goh W. C„ Rosen C., Sodroski J. et al. Identification of a protein encoded
by the trans activator gene tatlll of human T-cell lymphotropic retrovi-
rus type III//J. Virol. — 1986. — Vol. 59. — P. 181—184.
Goh W. C„ Sodroski J., Rosen C. et al. Subcellular localization of the pro-
duct of the long open reading frame of human T-cell leukemia virus
type 1//Science— 1985,—Vol. 227,—P. 1277—1278.
Goiobari T„ Yokoyama S. Rate of evolution of the retroviral oncogene of
Moloney murine sarcoma virus and its cellular homologues//PNAS.—
1985.— Vol. 82,— P. 4198—4201.
Golais F., Sabo A. Die koevolutioni von Viruses und Wirtszelle//Biol. Zbl. —
1988 — Bd 207, N 3 — S. 267—280.
Goldbach R. Genome similarities between plant and animal RNA viruses//
Microbiol. Sei— 1987,— Vol. 4, N 7 —P. 197—202.
Goldbach R., Wellik J. Evolution of Plus-Strand RNA viruses//Intervirolo-
gy— 1988 —Vol. 29, N 5 —P. 260—267.
Goldstein R., Sevidy J., Ljungquist E. Propagation of satellite phage P4 as
a plasmid//PNAS.— 1982,—Vol. 79 — P. 515—519,
Gombold J. L„ Ramig R. F. Analysis of reassortment of genome segments
in mice mixed infected with rotaviruses SAII and RRV//J. Virol.—
1986 —Vol. 57 —P. 110—116.
Gonda M. A„ Braun M. J., Clements J. E. et al. Human T-cell lymphotropic
virus type III shares sequence homology with a family of pathogenic
lentiviruses//PNAS.— 1986 —Vol. 83 —P. 4007—4011..
Gordon К. H. J., Symons R. H. Satellite RNA of cucumber mosaic virus forms
a secondary structure with partial 3'-terminal homology to genomic
RNAs//Nucl. Acid. Res. — 1983. — Vol. 11. — P. 947—960.
Grandgenett D. P., Vora A. C„ Swanstrom R., Olsen J. C. Nuclease mecha-
nism of the avian retrovirus pp32 endonuclease//.!. Virol.— 1986.—
Vol. 58,—P. 970—974.
Gray M. W7., Doolittle W. T. Has the endosymbiant hypothesis been proven?//
Microbiol. Rews.— 1982.— Vol. 46.— P. 1—42.
356
Greenfeld L„ Bjorn M. J., Horn G. et al. Nucleotide sequence of the structu-
ral gene for diphtheria toxin carried out by corynebacteriophage B//
PNAS.— 1983,— Vol. 86.— P. 6853—6887.
G roman N., Schiller J., Russel J. Corynebacterium ulcerans and Corynebac-
terium pseudotuberculosis responses to DNA probes derived from Cory-
nephage and Corynebacterium diphtheriae//Infect. and Immun.— 1984.—
Vol. 45.—P. 511—517.
Groopman J. E., Chen F. W„ Hope J. A. et al. Serological characterization
of HTLV-III infection in AIDS and related diseases//.!. Infect. Dis.—
1986,—Vol. 153.—P. 736—742..
Groosman Z., Winocour E., Berns К- I. Recombination between simian virus
40 and adeno-associated virus: virion coinfection compared to DNA con-
transfection//Virology.— 1984.— Vol. 134.— P. 125—137.
Guilford P. }., Forster R. L. S. Detection of polyadenylated subgenome RNAs
in leaves infected with the potexvirus daphne virus Z//J. gen. Virol.—
1986,—Vol. 67 —P. 83—90.
Guyader M., Emerman M., Somgo P. et al. Genome organization and trans-
activation of the HIV type 2//Nature.— 1987.— Vol. 326.— P. 662—669.
Hagiwara A., Yoneyoma T., Takami S., Hashimoto I. Genetic and phenotypic
characteristics of enterovirus 71 isolates from patients with encephalitis
and with hand, foot and mouth disease//Arch. Virol.— 1984.— Vol. 79.—
P. 273—289.
Hahn В, H., Gonda M. A„ Shaw G. M. et al. Genomic diversity of the acqui-
red immune deficiency syndrome virus HTLV-III: different viruses exhibit
greatest divergence in their enveloped genes//PNAS.— 1985.— Vol. 82.—
P. 4813—4817.
Hahn В. H„ Shaw G. M., Arya S. K. et al. Molecular cloning and characteri-
zation of the HTLV-III virus associated with AIDS//Nature.— 1984.—
Vol. 312 —P. 166—169.
Haldane J. The causes of evolution.— New York: Corwell Univ. Press, 1966.
Halstead S. B. Dengue haemorrhagic fever as — a public health problem and
a Field for research//Bull. WHO.— 1980,—Vol. 58,—P. 1—19.
Harrison S. C. Structures of viruses//The microbe 1984. Pt. 1. Viruses/Eds.
by B. W. J. Mahy, J. R. Patterson.— Cambridge, 1984.— P. 29—73.
Haseloff J., Goelet P„ Zimmern D. et al. Striking similarities in aminoacid
sequence among nonstructural proteins encoded by RNA viruses that
have dissimilar genomic organization//PNAS.— 1984.— Vol. 81.—
P. 4358—4362.
Haseltin W. A. Shots in the dark. The dillemas of AIDS research//ASM
News.— 1986.— Vol. 52.— P. 3—5.
(Haseltine W. A., Wong-Staal F.) Хазелтайн У. А., Вонг-Стааль Ф. Моле-
кулярная биология вируса СПИД//В мире науки.— 1988.— № 12.—
С. 20—29.
Hauptmann R-, Clarke L. D., Mounfford R. C. et al. Nucleotide sequence of
the hemagglutinin gene of influenza virus A (England) 321/77//J. gen.
Virol.— 1983.—Vol. 64,— P. 215—220.
Hellmann G. M., Hiremath S'. T., Shaw J. G., Rhoads R. E. Cistron Mapping
of tobacco vein mottling virus//Virology.— 1986.— Vol. 151.— P. 159—
171.
Hendry D., Hodson V., Clark R., Newman J. Small RNA viruses coinfecting
the pine emperor moth (Nudaurelia cythrea capensis)//J. gen. Virol.—
1985,—Vol. 66,—P. 627—632.
Herman R. C. Internal initiation of translation of the vesicular stomatitis
virus phosphoprotein mRNA yields a second protein//J. Virol.— 1986,.—
Vol. 58 — P. 797—804.
Hiebert S. Wr, Paterson R. G., Lamb R. A. Identification and predicted se-
quence of a previously unrecognized small hydrophobic protein, SH, of
357
the Paramyxovirus simian virus 5//!. Virol.— 1985.— Vol. 55.—P. 744—
751.
Hoch D. M., Romero-Mira M., Ehrlich В. E. et al. Channels formed by botu-
linum, tetanus, and diphtheria toxins in planar lipid bilayers: rele-
vance to translocation of proteins across membranes//PNAS.— 1985.—
Vol. 82,—P. 1692—1696.
Hogle J. M. Antigenic hybrides of poliovirus//Nature.— 1988.— Vol. 332,.
N 6159 —P. 13—14.
Hogne B. G„ King B., Brian D. A. Antigenic relationships among proteins
of bovine coronavirus, human respiratory coronavirus OC43, and mouse
hepatitis coronavirus A59//J. Virol.— 1984.— Vol, 51.— P. 384—388.
Hollis G. F., Hieter P. A., MacBride 0. W. et al. Processed genes: a disper-
sed human immunoglobulin gene bearing evidence of RNA-type proces-
sing//Nature.— 1982,—Vol. 296,—P. 321—325.
Holmes К. V. Replication of coronaviruses//Virology/Eds, by B. W. Fields,
et al.— New York, 1985.— P. 1331—1343.
Ho Mae-Wan. Evolution by process, not by consequence: implications of the
new molecular genetics on development and evolution//,!. Comp. Psy-
chol— 1987,—Vol. 1, N 1.—P. 3—27.
Honess R. W. Herpes simplex and «the herpes complex»: diverse observations
and a unifying hypothesis//!, gen Virol.— 1984.— Vol 65.— P. 2077—
2107.
Hope-Simpson R. E., Golubev D. B. A new concept of the epidemic process
of influenza A virus//Epidemiol. and Infect.— 1987.— Vol. 99, N 1.—
P. 5—54.
Hart H., Osawa S. Evolutionary change in 5S RNA secondary structure and
a phylogenic tree of 5S RNA species//PNAS. — 1979. — Vol. 76,—
P. 381—385.
Horn T. M., Huebner K., Groce C., Callahan R. Chromosomal locations of
members of a family of novel endogenous human retroviral genomes//
J. Virol.— 1986,—Vol. 58,—P. 955—959.
Horwitz M. S. Adenoviruses and their replication//Virology/Eds. by B. N. Fi-
elds et al.— New York, 1985.— P. 433—476.
Huebner R. J., Todaro G. The oncogene hypothesis//PNAS.— 1969 — Vol. 64.—
P. 1087—1091.
Hurwitz D. R., Chinnadurai G. Evidence that a second tumor antigen coded
by adenovirus early gene region El a is required for efficient cell trans-
formation//PNAS — 1985,—Vol. 82 —P. 163—167.
Jahnke U., Fischer E. H., Alword E. C. Sequence homology between certain-
viral proteins and proteins related to encephalomyelitis and muritis//
Science.— 1985.— Vol. 229.—P. 282—284.
Jambou R. C„ Elango M., Venkatesan S. Proteins associated with human
parainfluenza virus type 3//J. Virol.— 1985.— Vol. 56-.— P. 298—302.
Janik J. E., Husten M. M., Rose J. E. Adeno-associated virus proteins:
' origin of the capsid proteins//!. Virol.— 1984.— Vol. 52.— P. 591—597.
Jeang K.-T., Hayward G. S. A cytomegalovirus DNA sequence containing tracts
of tandemly repeated CA dinucleotides hybridized to highly repeatitive
disperced elements in mammalian cell geriomes//Molec. cell. Biol.—
1983—Vol. 3,—P. 1389—1402.
Jones A. T„ Mayo M. A. Satellite nature of the viroid-like RNA-2 of Solanum
nodifforum mottle virus and the ability of other plant viruses to support
the replication of viroid-like RNA molecules//!, gen. Virol.— 1984.—
Vol. 65,—P. 1713—1721.
Jonson B. J., Kinney R. M., Kost C. L., Trent D, W. Molecular Determinants
of Alphavirus Neirovirulence: Nucleotide and Deduced Protein Sequence '
Changes during Attenuation of Venezuelan Equine Encephalitis Virus//'
!. gen. Virol — 1986,—Vol. 67, N 9,—P. 1951—1960.
Josephs S. F., Wong-Stall F., Manzari V. et al. Long terminal repat structu-
358
те of ап American isolate of type 1 human T-cell leukemia virus//Viro-
logy1984 — Vol. 139— P. 340—345.
Jhara T., Akashi H„ Bishop D. H. L. Novel coding strategy (ambisense ge-
nomic RNA) revealed by sequence analyses of Panta Tare phlebovirus
RNA//Virology.— 1984 —Vol. 136.—P. 293—306.
Inoue J. I., Watanabe T., Sate M. et al. Nucleotide sequence of the protease-
coding region in an infections DNA of simian retrovirus (STLV) of the
HTLV-1 family//Virology.— 1986.— Vol. 159.— P. 187—195.
Kagan B. L. Mode of action of yeast killer toxins : channel formation in lipid
bilayer membranes//Nature.— 1983.— Vol. 302.— P. 709—711.
Kane M. A., Bradley D. W„ Shrestha S. M. et al. Epidemic non-A, non-B
hepatitis in Nepal//J. A. M. A.— 1984.— Vol. 252.— P. 3140—3145.
Kanki P. J., Alroy J., Essex M. Isolation of T-lymphotropic retrovirus rela-
ted to HTLV-III/LAV from wild-caught african green monkeys//Scien-
ce.— 1985 —Vol. 230 —P. 951—953.
Kasambaldes E. J., Gilja В. K, Gerber M. A. Effects of glycosylation inhibi-
tors on the expression of polyalbumin receptors by hepatitis В surface
antigens produced in vitro//J. gen. Virol.— 1985.— Vol. 66.— P. 2443—
2451.
Katuoka T„ Powers S., MacGill C. et al. Genetic analysis of yeast RAS1 and
RAS2 genes//Cell— 1984,—Vol. 37,—P. 437—445.
Keese P., Symons R. H. Domains in viroids: evidence of intermolecular RNA
rearrangements and their contribution to evolution//PNAS.— 1985.—
Vol. 82,— P. 4582—4586.
Kemdirim S., Palefsky J., Briedis D. J. Influenza В virus PB1 protein: nuc-
leotide sequence of the genome RNA segment predicts a high degree
of structural homology with the corresponding influenza A virus poly-
merase protein//Virology.— 1986.— Vol. 152.— P. 126—135.
Kendal A. P. Epidemiologic implications of changes in the influenza virus
genome//Amer. J. Med.— 1987.— Vol. 82, N 6A.— P. 4—14.
Kiefer M. C„ Owens R. A., Diener T. O. Structural similarity between viroids
and transposable genetic elements//? NAS.— 1983.— Vol. 80.— P. 6234—
6238.
Kim M. H„ Ray D. S. Mutational mechanisms by which an inactive replica-
tion origin of bacteriophage M13 is turned on are similar to mechanisms
of activation of ras proto-oncogenes//J. Virol.— 1985.— Vol. 53.—
P, 871—878.
•(Kimura M.) Кимура M. Молекулярная эволюция: теория нейтральности:
Пер. с англ.— М.: Мир, 1985.— 398 с.
Kingsbury D. Т., Kaspar К. С., Sites D. Р. et al. Genetic control of Scrapie
and Creitzfeld'—Jacob disease in mice//J. Immunit.— 1981.—Vol. 1'31.—
P. 491—496.
Kingsbury D. W. Biological Concepts in Virus Classification//Intervirology.—
1988,—Vol. 29, N 5,—P. 242—253.
Klochi A., Roy P. Comparison of the primary sequence of Spring viremia
of carp virus M protein with that of vesicular stomatitis virus//Virolo-
gy— 1984.—Vol. 134,—P. 238—243.
Kodama K, Ogasawara N., Yoshikawa H., Murikani S. Nucleotide sequence •
of a cloned woodchuck hepatitis virus genome: evolutional relationship
between hepadnaviruses//J. Virol.— 1985.—Vol. 56.— P. 978—986.
Koenig R., Gibbs A. Serologic relationships among tombusviruses//J. gen.
Virol.— 1986,—Vol. 67,—P. 75—82.
Koji O. Aminoacid and nucleotide-sequence homologies among E. coli poly-
merase core enzyme subunit. DNA primase, elongation factor Tu, Fi-ATPa-
se L, ribosomal protein L3, DNA polymerase, and MS2 phage RNA rep-
licase subunit//13th Symp. Nucl. Acid Chem., Osaka Nov. 6—8, 1985.—
Oxford, 1985,— P. 253—256.
Koprowski H., De Freitas E. C„ Harper M. E. et al. Multiple sclerosis and
359
human T-cell lymphotropic retroviruses//Nature.— 1985.—Vol. 318.—
P. 154—160.
Korba B. E„ Wells F., Tennant В. C. et al. Hepadnavirus infection of peri-
pheral blood lymphocytes in vivo: woodchuck and' chimpanzee models of
viral hepatitis//!. Virol.— 1986.— Vol. 58.— P. 1—8.
Koshy R., Koch S„ Freytag von Loringhoven A. et al. Integration of hepatitis
В virus DNA: evidence for integration in the single-stranded gap//Cell.—
1983,—Vol. 34,—P. 215—223.
Kramer F. R„ Mills D. R., Cole P. E. et al. Evolution in vitro: sequence and
phenotype of a mutant RNA resistant to ethidium bromide//!, molec.
Biol — 1974 —Vo! 89 —P. 719—736.
Krineckec K-, Vleck M„ Ghla F. Hepatitis В virus cross-reactivity in the sera
of free-living small mammals in South Bohemia//Acta Virol.— 1984.—
Vol. 28,— P. 446.
Krueger D. H., Schroeder C. Bacteriophage T3 and bacteriophage T7 virus-
host cell interactions//Microbiol. Rews.— 1981.— Vol. 45.— P. 9—51.
Kugimiya W., Ikenaga H., Saigo K. Close relationship between the long ter-
minal repeats of avian leukosis-sarcoma virus and copia-like morable ge-
netic elements of Drosophila//PNAS.— 1983.— Vol. 80.— P. 3193—3197.
Kuismanen E. Posttranslational processing of Uukuniemi virus glycoproteins
Gl and G2//!. Virol.— 1984,—Vol. 51,—P. 806—812.
Kurath G., Leong J. A. C. Characterization of infectious hematopoietic necro-
sis virus mRNA species reveals a non-virion rhabdovirus protein//!. Vi-
rol— 1985.—Vol. 53 — P. 462—468.
Kwong A. D., Frenkel N. Herpes simplex virus replicon : effect of size on
replication of constructed defective genomes containing eukaryotic DNA
sequences//!. Virol.— 1984,—Vo! 51.—P. 595—603.
Lamb R. A., Lai C.-J., Choppin P. W. Sequences of mRNAs derived from
genome RNA segment 7 of influenza virus: colinear and interrupted
mRNAs code for overlapping proteins//PNAS.— 1981. — Vo! 78.—
P. 4170—4174.
La Monica N„ Meriam C., Racaniello V. R. Mapping of sequences required
for mouse neurovirulence of poliovirus type 2 Lansing//!. Virol.—,
1986.—Vo! 57.—P. 515—525.
Lane H. C., Masur FL, Gelmann E. P„ Fauci A. S. Therapeutic approaches to
patients with AIDS//Cancer Res.— 1985.—Vol. 45, N 9.—Supp!—
P. 4674S—4676S.
La Porta R. F., Taichman L. B. Human papilloma viral DNA replicates as a
stable episome in cultured epidermal Keratinocytes//PNAS.— 1982.—
Vo! 79,— P. 3393—0397.
Laub O., Rail L. B„ Truett M. et a! Synthesis of hepatitis В surface antigen
in mammalian cells: expression of the entire gene and the coding region//
!. Virol. — 1983. — Vol. 48. — P. 271—280.
Le Due J. W. Epidemiology of Hantaan and related viruses//Lab. Anim. Sci.—
1987 —Vo! 37, N 4 —P. 413—418.
• Lee P.-W., Gibbs C. J., Gajdusek D. C., Yanagihara R. Serotypic classification
of Hantaviruses by indirect immunofluorescent antibody and plaque re-
duction neutralization tests//!, clin. Microbiol.— 1985.— Vol. 22.—
P. 940—944.
Lees J. F., Pringle C. R., Elliot R. M. Nucleotide sequence of the Bunyamwe-
ra virus M RNA segment: conservation of structural features in the Bu-
nyavirus glycoprotein gene product//Virology. — 1986. — Vol. 148.—
P. 1—14.
Lehn H., Muller H. Cloning and characterization of budgerigar Fledging
disease virus an avian polyomavirus//Viro!ogy.— 1986.— Vol. 151.—
P. 362—370.
Lenghaus C., Mun T. K., Studdert M. J. Feline panleukopenia virus replicates
360
in cells in which cellular DNA synthesis is blocked//!. Virol.— 1985.—
Vol. 53. — P. 345—349.
Leon D„ Coleman K. D„ Murphy J. R. Cloned fragment A of diphtheria toxin .
is expressed and secreted into the periplasmic space of Escherichia coli
K12//Science.— 1983,—Vol. 220 —P. 515—517.
Lev Z., Kimchie Z., Hessel R., Segev O. Expression of ras cellular oncogenes
during development of Drosophila melanogaster//Molec. cell. Biol.—
i 985,—Vol. 5.—P. 1540—1542.
Lev Z., Leibovitz N., Segev O., Shilo B.-Z. Expression of the src and abl cel-
lular oncogenes during development of Drosophila melanogaster//Mo!ec.
cell. Biol — 1984 —Vol. 4 —P. 982—984.
Levy J. A., Hoffman A. D„ Kramer S. M. et al. Isolation of lymphadenopathy
retroviruses from San-Francisco patients with AIDS//Science.— 1984.—
Vol. 225,— P. 840—842.
Lewis M. E., Leung W.-C., Jeffrey V. M., Werren K. G. Detection of multiple
strains of latent herpes simplex virus type 1 within individual human,
hosts//!. Virol — 1984,—Vol. 52,— P. 300—305.
Linthorst H. J. M., Kapar J. M. Circular satellite-RNA molecules in satellite-
of tobacco ringspot virus-infected tissue//Virology.— 1984.— Vol. 137.—
P. 206—210.
Lipkind M., Shoham D„ Shihmanter E. Isolation of a paramyxovirus from:
pigs in Israel and its antigenic relationships with avian paramyxoviru-
ses//.!. gen. Virol — 1986 —Vol. 67,—P. 427—439.
Li Quan-Gen, Wadell G. Comparison of 17 genome types of adenovirus type 8
identified among strains recovered from six continents//!, clin. Micro-
biol.— 1988.—Vol. 26, N 5 —P. 1009—1015.
Li Wen-Hsiung, Tanimira M., Sharp P. M. Evolution of the molecular clock
hypothesis using mammalion DNA sequences//!. Molec. Evol.— 1987 —
Vol. 25, N 4,— P. 330—‘342.
Livingston D. M„ Bikel I. Replication of papovaviruses//Virology/Eds. by.
В. M. Fields et al.— New York, 1985.— P. 319—410.
Locht C„ Chesebro B., Race B., Keith J. M. Molecular cloning and complete
sequence of virion cDNA from mouse brain with the scrapie agent//
PNAS.— 1986,—Vol. 83,—P. 6372—6376.
Lopez S., Bell J. R., Strauss E. G., Strauss J. H. The nonstructural proteins
of Sindbis virus as studied with an antibody specific for the C terminus,
of the nonstructural reading through polyprotein//Virology.— 1985.—
Vol. 141, —P. 235—247.
Luciw P. A., Potter S. J., Steimmer K- et al. Molecular cloning of AIDS-as-
sociated retrovirus//Nature.— 1984.— Vol. 312,— P. 760—762.
Lupton S., Levine A. J. Mapping genetic elements of Epstein — Barr virus,
that facilitate extrachromosomal persistence of Epstein—Barr virus-deri-
ved plasmids in human cells//Molec. cell. Biol.— 1985.— Vol. 5, N 10.— .
P. 2533—2542.
MacCallum F., Brown G., Tinshy T, Antibodies in human sera reacting with
an insect pathogenic virus//Intervirology.— 1979'.— Vol. 11.— P. 234—
237.
MacCauley J. W., Mahy W.J. Structure and function of the influenza virus
genome//Biochem. !.— 1983.— Vol. 211.— P. 281—294.
MacClure M. A., Perrault J. Poliovirus genome RNA hybridizes specifically
to higher eukaryotic rRNA//Nucl. Acid. Res.— 1985. — Vol. 13.—
P. 6797—6816.
MacClure M. A., Perrault J. RNA virus genomes hybridize to cellular rRNAs
and to each other//!. Virol.— 1986,— Vol. 57 — P. 917—921.
McClure M. A., Johnson M. F., Feng D.-F., Doolittle R. F. Sequence compa-
risons of retroviral proteins: relative rates of change and general phylo-
geny//Proc. nat. Acad. Sci. USA.— 1988.— Vol. 85.— P. 2469—2473.
24—1536 36k
MacGeoch D. J. Some highlights of animal virus research in 1985//J. gen.
Virol.— 1986,—Vol. 67,— P. 813—830.
MacGraw T„ Mindich L„ Frangione B. Nucleotide sequence of the small doub-
le-stranded RNA segment of bacteriophage 0 6: novel mechanism of
natural translation control//J. Virol.— 1986.— Vol. 58.— P. 142—151.
Mach M„ Niller H. H., Fleckenstein B. Molecular heterogeneity of pathogenic
herpes viruses//Molecular basis viral and microbial pathogenesis: 38 Col-
loq. Ges. biol. Chem., Hosbach/Baden, 9—11 Apr., 1987. — Berlin etc.,
1988,—P. 51—59.
MacMaster G. K., Tratschmin J.-D., Siegl G. Comparison of canine parvovirus
with mink enteritis virus by restriction size mapping//J. Virol.—1981.—
Vol. 38,—P. 368—371.
Madshus I. H., Olsnes S„ Sandvig K. Mechanism of entry into the cytosol
of poliovirus type 1: requirement for low pH//J. Cell. Biol.— 1984.—
Vol. 98,—P. 1194—1200.
Makino S„ Keck J. G., Stohlman S. A., Lai M. M. C. High-frequency RNA
recombination of murine coronaviruses//!. Virol.— 1986.— Vol. 57.—
P. 729—787.
Makino S., Chang Ming-Fu, Shieh Chien-Кои et al. Molecular cloning and
sequencing of human hepatitis delta virus RNA//Nature.— 1987.—Vol. 329,
N 6137,—P. 343—346.
Mandarax E„ Kay A., Galibart T. Nucleotide sequence of a cloned duck hepa-
titis virus genome: comparison with woodchuck and human hepatitis В
virus sequences//!. Virol.— 1984.— Vol. 49.— P. 782—792.
Marquardt A„ Von Loringhoven A. F., Froesner G. G. Expression of hepatitis
В virus core antigen gene is induced in human hepatoma cells by their
growth in nude mice//!, gen. Virol— 1984.— Vol. 65.— P. 1443—1448.
Marsh L., Kazj A., Guilfoyle T. Identification and characterization of caulif-
lower mosaic virus replication complexes—analogy to hepatitis В viru-
ses//Virology.— 1985.— Vol. 143.— P. 212—223.
Marx P. A., Maul D. H., Osborn K. G. et al. Simian AIDS: isolation of a
type D retrovirus and transmission of the disease//Science.— 1984.—
Vol. 223,—P. 1083—1086.
Matthews R. E. F. Classification and nomenclature of viruses//Intervirology.—
1982 —Vol. 17,—P. 1—199.
Mertens P. P. C„ Sangar D, V. Analysis of the terminal sequences of the
genome segments of four arboviruses//Virology.— 1985.— Vol. 140.—
P. 55—67.
Mervis R. Ahmad N., Lillehoj E. P. et al. The gag gene products of HIV 1:
alignment within the gag open reading frame identification of posttrans-
lational modifications and evidence for alternative gag precoursors HIV
virus Type 1//!. Virol.— 1988.— Vol. 62.— P. 3993—4002.
Meyer T. E., Cusanovich M. A., Kamen M. D. Evidence against use of bacte-
rial amino acid sequence data for construction off all-inclusive phyloge-
netic trees//PNAS.— 1986.— Vol. 83.— P. 217—220..
Meyers M. L., Trepo L. V., Nath N„ Snisky J. J. Hepatitis В virus polypep-
tide X: expression in Escherichia coli and identification of specific anti-
bodies in sera from hepatitis В virus-infected humans//!. Virology.—
1986,—Vol. 57,—P. 101—109.
Midthun K., Greenberg H. B., Hoshimo У. et al. Reassortant rotaviruses as
potential rotavirus vaccine candidates//!. Virology.— 1985.— Vol. 53.—
P. 949—954.
Mikesell P., Ivins B. E„ Ristroph J. D„ Dreier T. M. Evidence for plasmid-
. mediated toxin production in Bacillus anthracis//Infect and Immun.—
1983,—Vol. 39 —P. 371—376.
Miller I., Cook A. The cellular tumour antigen p53: evidence for transforma-
tion-related, immunological variant of p53//Virology.— 1986.— Vol 154,—>
P. 21—30.
362
Miller R. G., Robinson W. S. Integrated hepatitis virus DNA sequences spe-
cifying the major viral core polypeptide'are methylated in PLC/PRF/5
cells//PNAS.— 1983,—Vol. 80,— P. 2534—2538.
Miller R. H., Robinson W. C. Common evolutionary origin of hepatitis В
virus and retroviruses//PNAS.— 1986.— Vol. 83.— P. 2531—2535.
Minnigan H., Mayer R. IV Intracellular locations of rabbit poxvirus nucleic
acid within infected cells as determined by in situ hybridization//!. Vi-
rology.— 1985,— Vol. 55,— P. 634—643.
Miyata T., Hayashida H. Extraordinarily high evolutionary rate of pseudo-
genes: evidence for the presence of selective pressure against changes
between synonymous co-genes//PNAS.— 1981.— Vol. 78.— P. 5739—
5743.
Molnar-Kimber K. L., Summers J. W., Mason W. S. Mapping of the cohesive
overlap of duck hepatitis В virus DNA and of the site of initiation of
reverse transcription//!. Virology.— 1984.— Vol. 51.— P. 181—191.
Monath T. P. Flaviviruses//Virology/Eds. by B. N. Fields et al.— New York,.
1985,—P. 955—1004.
Monath T. P., Wands J. R., Hill L. J. et al. Geographic classification of den-
gue-2 virus strains by antigen signature analysis//Virology.— 1986 —
Vol. 154 —P. 313—324.
Monches C., Candresse T., Bove J. M. Turpit yellow mosaic virus RNA-repli-
case contain host-and virus-encoded subunits//Virology.— 1984.— Vol.
134,—P. 78—90.
Montagnier L. Lymphadenopathy-associated virus: from molecular biology
to pathogenicity//Ann. Infect. Med.— 1985.— Vol. 103.— P. 689—693.
Montagnier L., Clavel F., Krust B. et al. Identification and antigenicity of
the major envelope' glycoprotein of lymphadenopathy — associated vi-
rus.—Virology— 1985.—Vol. 144 —P. 283—289.
Moore N. F., Reavy B., King L. A. General characteristics, gene organization
and expression of small RNA viruses of insects//! gen. Virol.— 1985.—
Vol. 66,— P. 647—659.
Moreno-Lopez J., Ahala H., Stenlund A. et al. Genome of an avian papilloma
virus//!. Virol — 1984,—Vol. 51—P. 872—875.
Moss B. Replication of poxviruses//Virology/Eds. by B. N. Fieleds et al.—
New York, 1985,—P. 685—704.
Muesing M. A., Smith D. H., Cabradilla C. D. et al. Nucleic acid structure
and expression of the human AIDS/lymphadenopathy retrovirus//Natu-
re— 1985,—Vol. 313,—P. 450—458.
Mulder C. Human AIDS virus not from monkeys//Nature.— 1988.— Vol. 33-3.—
P. 396.
Murad N., Kemp J. D. Octopine synthase mRNA isolated from sunflower
crown gall callus is homologous to the Ti plasmid of Agrobacterium
tumefaciens//PNAS.— 1982.— Vol. 79.— P. 86—90.
Murphy B. R., Webster R. G. Influenza viruses//Virology/Eds. by B.N. Fields
et al.—New York, 1985 — P. 1179—1239.
Nagy E., Dobos P. Synthesis of Drosophila X virus proteins in Cultured Dro-
sophila cells//Virology.— 1984 —Vol. 134,—P. 358—367.
Najarian R., Caput D., Gee W. et al. Primary structure and gene organization
of human hepatitis A virus//PNAS.— 1985.— Vol. 82.— P. 2627—2631.
Nakajima K., Novusawa E., Nakajima S. Genetic relatedness between А/
swine/Iowa 15/30 (H1N1) and human influenza viruses//Virology.—
1984,—Vol. 139,—P. 194—198.
Nargang F. E., Bell J. B., Stohl L. L., Lambowitz A. M. The DNA sequence
and genomic organization of a Neurospora mitochondrial plasmid sug-
gests a relationship to introns and mabdle elements//Cell.— 1984.—
Vol. 38—P. 441—453.
Nearaih A. R., Kent S, В. H., Strick N. Location and chemical synthesis of a
24* 333
pre-3 gene coded immunodominant epitope of hepatitis В virus//Scien-
ce — 1984.—Vol. 224 —P. 392—395.
Nee S. The evolution of multicompartmental genomes in viruses//J. Molec.
Evol.— 1987,—Vol. 25, N 4 —P. 227—281.
Neggro S., Nakamura S., Okada H. DNA—DNA hybridization analysis of
nylon oligomer-degradative plasmid pOAD2: identification of DNA region
analogous to the nylon oligomer degradation gene//J, Bact.— 1984.—
Vol. .158.— P. 419—424.
Nemeroff M. E., Bruenn J. A. Conservative replication and transcription
of Sacharomyces cerevisiae viral double stranded RNA in vitro//J. Vi-
rol— 1986,—Vol. 57,—P. 754—758.
Niklosson B., Espmark A., Le Due J. W. et al. Association of a Sindbis-lijce
virus with Ockelbo disease in Sweden//Amer, J. Trop. Med. Hyg.—
1984,—Vol. 33 —P. 1212—1217.
Norman C. AIDS therapy: new push for clinical trials//Science.— 1985.—
Vol. 230,—P. 1355—1358.
Norrby E., Sheshberadaran H., Rafner B. Antigen mimicry involving measles
virus hemagglutinin and human respiratory syncytial virus nucleoprote-
in//! Virol.— 1986,—Vol. 57,—P. 394—396.
Oberst R. D., Staff J. L„ Blanchard-Channell M., Osburn В. I. Genetic reas-
sorment of blutonque virus serotype 11 Strains in the bovine//Vet.
Microbiol.— 1987,—Vol. 15, N 1—2,—P. 11—18.
O’Connell A. P., Urlan M. K., London W. T, Naturally occuring infection of
Pekin duck embryos by duck hepatitis В virus//PNAS.— 1983. — Vol.
80,—P. 1703—1706.
O’Connell C., O’Brien S., Nash W. G., Cohen M. ERV3 a fullengh human
endogenous provirus: chromosomal localization ana evolutionary rela-
tionship//Virology.— 1984.— Vol. 138.— P. 225—235.
Odinda M. 0., Payne С. C„ Crook N. E„ Jarrett P. Properties of a novel DNA
virus from tsetse fly, Cilonina pallidipes//J. gen. Virol.— 1986.— Vol. 67.—
P. 527—536.
Ohno S. Segmental homology and internal repetitiousness identified in pu-
tative nucleic acid polymerase and human hepatitis В surface antigen of
human hepatitis В virus//PNAS.— 1984.— Vol. 81.— P. 3781—3785.
Oker-Blom C The gene order for rubella virus structural proteins in NHz—
C—E2—E2—COOH//J. Virol.— 1984,—Vol. 51.—P. 354—358.
Olson K., Orent D. W. Genetic and antigenic variations among geographical
isolates of Sindbis virus//J. gen. Virol.— 1985.— Vol. 66.— P. 797—810.
Ono M„ Toh H., Miyota T„ Awaya T. Nucleotide sequence of the Syrian ham-
ster intracysternal A-particle gene: close evolutionary relationship of type
A particle gene to types В and D Oncovirus gene//J. Virol.— 1985.—
Vol. 55,— P. 387—094.
Onodera S., Cardamone J. J., Phillips B. A. Biological activity and electron
microscopy of poliovirus 14S particles obtained from alkali-dissociated
procapsids//J. Virol.— 1986.— Vol. 58.— P. 610—618.
Owens R. A., Diener T. O. RNA intermediates in potato spindle tuber viroid
replication//PNAS.— 1982 —Vol. 79,—P. 113—117.
Pampeno C. L., Meruelo D. Isolation of a retroviruslike sequence from the
TL locus of the C57//BL/10-neurine major histocompatibility complex//
J. Virol.— 1986,—Vol. 58,— P. 296—306.
Parada L. F,, Tabin C„ J„ Shih C„ Weinberg R. A. Human EJ bladder carci-
noma oncogene is homologue of Harvey sarcoma virus ras gene//Natu-
re— 1982,—Vol. 297,—P. 474—478.
Paradiso P. R. Identification of multiple forms of the noncapsid parvovirus
protein NCVP1 in H-l parvovirus-infected cells//!. Virol.— 1984.-—
Vol. 52,— P. 82—87.
Parsons S. J., MacCarley D. J., Ely С. M. et al. Monoclonal antibodies to
Rous sarcoma virus pp60src react with enzymatically active cellular
364
pp60src of avian and mammalian origin//!. Virol. — 1984.—Vol. 51.—
P. 272—282.
Parvin J. D., Moscom A., Pan W. T. et al. Measurement of the mutation rates
of animal viruses influenza A virus and polyovirus type 1//J. Virol.—
1986.—Vol. 59,—P. 377—383.
Patarca R., Haseltine W. A major retroviral core protein related to EPA and
TIMP//Nature.— 1985,—Vol. 318,—P. 390—391.
Penny D. Origins of the AIDS virus//Nature.— 1988.— Vol. 383.— P. 494—
495.
Persing D. H., Varmus H. E., Ganem D. A frameshift mutation in the pre-S
region of the human hepatitis В virus genome allows production of sur-
face antigen particles but eliminates binding of polimerized albumin//
PNAS.— 1985 — Vol. 82 — P. 3440—3444.
Petit M.-A., Pillot J. HBc and HBe antigenicity and DNA-binding activity
of major core protein p22 in hepatitis virus core particles isolated from
the cytoplasm of human liver cells//J. Virol.— 1985.—-Vol. 53.— P. 543—
551.
Pfaff E., Klinkert M-Q., Theilmann L., Schaller H. Characterization of large
surface protein of hepatitis В virus by antibodies to pre-S-S encoded
amino acids//Virology.— 1986.— Vol. 148.— P. 15—22.
Pfeeffer P., Hohn T. Involvement of reverse transcription on the replication
of cauliflower mosaic virus. A detailed model and test of some aspects//
Cell — 1983,— Vol. 33.— P. 781—789.
Pogue-Geile K. L., Lee G. T.-Y., Spear P. G. Novel rearrangements of herpes
simplex DNA sequences resulting from duplication of a sequence within
the unique region of the L component//.!. Virol.— 1985.—Vol. 53.—
P. 456—461.
Pollard J. W. The moveable genome: Weismann’s doctrine and new models
for speciation//Biol. Forum.— 1987.— Vol. 80, N 1.— P. 11—54.
Ponta H„ Guenzburg IF. H„ Salmons B. et al. Mouse mammary tumour vi-
rus: a proviral gene contributes to the understanding of eukaryotic gene
expression and mammary tumorogenesis//J. gen. Virol.— 1985.—Vol. 66.—
P. 931—943.
Ponzetto A„ Rapicotta M., Amedibe A. et al. Apparent transmission of the
hepatitis delta virus to the Pekin duck//Hepatitis Scient. Memoranda.—
1986,—Vol. 6 —P. 56—57.
Portnoy D. A., Wolf-Watz H., Bolin I. et al. Characterization of common vi-
rulence plasmids in Yersinia species and their role in the expression of
outer membrane proteins.— Infect, and Immun.— 1984.— Vol. 43.—
P. 108—114.
Preer J. R., Preer L. B. Endosymbiont//Bergey’s manual of systematic bac-
teriology/Eds. by N. R. Krieg, J. G. Holt.— Baltimore — London, 1984 —
Vol. 1,—P. 795—835.
Prusiner S. B., MacRinley M. P., Bowman K. A. et al. Scrapie prions aggre-
gate to form amyloid-like birefringent rods//Ceil— 1983.— Vol. 35.—
P. 349—358.
Prusiner S. B., Groth D. F., Bolton D. C. et al. Purification and structural
studies of a major scrapie protein//Cell— 1984 —Vol. 38.— P. 127—134.
Pyper J. M., Clements J. E„ Gonda M. A„ Narayan 0. Sequence homology
between cloned caprine artritis encephalitis virus and visna virus, two
neurotropic lentiviruses//J. Virol.— 1986.—Vol. 58,—P. 665—670.
Rabson A. B„ Hammagishi Y., Steele P. E. et al. Characterization of human
endogenous retroviral envelope RNA transcripts//!. Virol.— 1985.—
Vol. 56,—P. 176—182.
Rappuoli R., Michel J,. L„ Murphy J. R. Restriction endonuclease map of cory-
nebacteriophage <ntox+ isolated from the Park—Williams N8 strain of
Corynebacterium diphtherlae//!. Virol.— 1983,—Vol. 45.—P. 524—530.
Rasmussen R. D., Stapraus S, J., Shaw S. B„ Spector D, H. Sequences in
365
human cytomegalovirus which hybridize with the avian retrovirus onco-
gene v-myc are G+C rich and do not hybridize with the human c-myc
gene//Molec. cell. Biol.— 1985.— Vol. 5.— P. 1525—1530.
Ratner L., Haseltine W„ Paiarca R. et al. Complete nucleotide sequence of
the AIDS virus. HTLV-III//Nature.— 1985,—Vol. 31, N 3,—P. 277—
294.
Ratti G., Rappouli R„ Giannini G. The complete nuclotide sequence of the
gene coding for diphtheria toxin in the corynephage omega (tox + ) ge-
nome//Nucl. Acid Res.— 1983,-—Vol. 11,-—P. 6589—6595.
Raymond F. L„ Caton A. J., Cox N. J. et al. The Antigenicity and evolution
on influenza Hl haemagglutinin, from 1950—1957 and 1977—1983: two
pathways from one gene//Virology— 1986.— Vol. 148.— P. 275—287.
Reanney D. The molecular evolution of viruses//The microbe 1984. Pt. 1.
Viruses/Eds by B. W. J. Mahy, J. R. Patterson.— Cambridge, 1984.—
P. 175—196.
Reanney D. C. Extrachromosomal elements as possible agents of adaptation
and development//Bact. Rev.— 1976.— Vol. 40.— P. 552—590.
Reisman D., Yates J., Sugden B. A putative origin of replication of plasmids
derived from Epstein—Barr virus in composed of two cis-acting compo-
nents//Molec. cell. Biol.— 1985,—Vol. 5,—P. 1822—1832.
Rennell D., Potcete A. R. Phage P22 lysis genes: nucleotide sequences and
functional relationships with T4 and genes//Virology.— 1985.— Vol. 143.—
P. 280—289.
Repuska R., Steele P. E„ O’Neill R. R. et al. Nucleotide sequence of a full-
length human endogenous retroviral segment//!. Virol.— 1985.— Vol. 54.—
P. 764—772.
Richardson IV. D., Westphal H. Requirement for either early region la or
early region lb adenovirus gene products in the helper effect for ade-
no-associated virus//.! Virol.— 1984.— Vol. 51.— P. 404—-410.
Rico-Hesse R., Pallansch M. A., Nottay В. K., Rew О. M. Geographic distri-
bution of wild poliovirus type 1 genotypes//Virology.— 1987.— Vo! 160,
N 2 —P. 311—322.
Rizzetto M., Hayer В. H., Purcell R. H„ Gerin J. L. Hepatitis delta virus in-
fection//Viral hepatitis and liver disease.— New York, 1984.— P. 371—
379.
Robakis N. K„ Sawh P. R„ Wolfe G. C. et al. Isolation of a DNA clone enco-
ding the leader peptide of prion protein and expression of the homolo-
gous gene in various tissues//PNAS.— 1986.— Vo! 83.— P. 6377—638!
Robbins S. G., Frana M. F., MacGowan J. J. et a! RNA-binding proteins of
coronavirus MHV: detection of monomeric and multimeric N protein
with an RNA overlay-protein blot assay//Virology.— 1986.— Vo! 150.—
P. 402—410.
Robertson В. H., Grubman M. J., Weddell G. N. et a! Nucleotide and amino,
acid sequence coding for polypeptides of foot-and-mouth disease virus
type A12//J. Viro!— 1985.--------Vo! 54,—P. 651—660.
Roesl F., Waldeck W., Zentgraf H„ Sauer G. Properties of intracellular luvine-
papilloma chromatin//!. Virol.— 1986.— Vo! 58.— P. 500—507.
Rogers G. N., Paulson J. C. Receptor determinants of human and animal in-
fluenza virus isolates: difference in receptor specificity of the H3 hemag-
glutinin bond on species of origin//Virology.— 1983.— Vo! 127.—
P. 323—361.
Roizman B., Batterson W. Herpesviruses and their replication//Virology/Eds.
by B. N. Fields et a! — New York, 1985. — P. 497—526.
Ron £>., Tai J. Coevolution of cells and virus as a mechanism for the persi-
stence of lymphotropic murine virus of mice in L cells//!. Virol.— 1985.—
Vol. 55,— P. 424—430.
Rosa M. D., Gottlieb E., Lerner M. R., Steitz J. A. Striking similarities are-
exhibited by two small Epstein—Barr virus-encoded ribonucleic acids and:
366
the adenovirus-associated ribonucleic acids VAI and VAII/Molec. cell.
Biol —1981,—Vol. 1 —P. 785—796.
Rosen C. A., Sodroski J. Q., Campbell K., Haseltina W. A. Construction of
recombinant murine retroviruses that express the human T-cell leukemia
virus type II and human T-cell lymphotropic virus type III transactivator
genes//!. Virol — 1986.—Vol. 57,— P. 379—384.
Rossman M. G., Arnold E„ Erikson J. W. et al. The structure of a human
common cold virus (Rhinovirus 14) and its functional relation to other
picornaviruses//Nature.— 1985.— Vol. 317.— P. 145—153.
Roth G. E„ Blanton H. M-, Hager L. J., Zakian V. A. Isolation and charac-
terization of sequences from mouse chromosomal DNA with ARS func-
tion in yeasts//Molec. cell. Biol.— 1983.— Vol. 3.— P. 1898—1908.
Rowsan К. E. K., Mahy B. W. J. Lactate dehydrogenase-elevating virus//
J. gen. Virol.— 1985,— Vol. 66 — P. 2297—2312.
Rozenblatt S., Elzenberg 0., Ben-Levy R. et al. Sequence homology within
the morbithviruses//J. Virol.— 1985.— Vol. 53.— P. 684—690.
Rueckert R. R. Picornaviruses and their replication//Virology/Eds. by B. N. Fi-
elds et al.— New York, 1985.— P. 705—738.
Rueger R., Bornkamm G. W., Fleckenstein B. Human cytomegalovirus DNA
sequences with homologies to the cellular genome//J. gen. Virol.— 1984.—
Vol. 65,—P. 1351—1364.
Ruhfel R. E„ Robillard N. J., Thorne С. B. Interspecies transduction of plas-
mids among Bacillus anthracis, B. cereus, and B. Thuringiemsis//J. Bact.—
1984 —Vol. 157 —P. 708—711.
Sahara M., Gilchrist J. E., Hudson G. R., Babiuk L. A. Preliminary characte-
rization of an epitope involved in neutralization and cell attachment that
is located on the major bovine retrovirus glycoprotein//.!. Virol.— 1985.—
Vol. 53,— P. 58—66. '
Sagata N., Yasunaga T., Tsuruku-Rawamura J. et al. Complete nucleotide
sequence of the genome of bovine leukemia virus: its evolutionary rela-
tionship to other retroviruses//PNAS.— 1985.— Vol. 82.— P. 677—681.
Saitou B. N. Patterns of nucleotide substitutions in influenza A virus genes//
Jpn. J. Genet — 1987 —Vol. 62, N 2,—P. 439—443.
Salahuddin S. Z., Markham P. D., Popovic M. et al. Isolation of infectious
human T-cell leukemia/lymphotropic-virus type III (HTLV-III) from
patients with acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) or AIDS-rela-
ted complex (ARC) and from healthy carriers: a study of risk groups and
tissue sources//PNAS. — 1985. — Vol. 82. — P. 5530—5534.
Salazar A. M., Brown P„ Gajdusek D. C., Gibbs C. J. Relation to Creutzfeld—
Jacob disease and other unconventional virus diseases//Alzhcimer’s
disease/Ed. by B. Reisberg. — New York, 1983. — P. 311—318.
Salinovich O., Payne S. L„ Montebaro R. C. et al. Rapid emergence of novel
antigenic and genetic variants of equine infectious anemia virus during
persistent infection//!. Virol. — 1986. — Vol. 57. — P. 71—80.
Sanchez-Pescador R„ Power M. D„ Barr P. J. et al. Nucleotide sequence and
expression of an AIDS-associated retrovirus (ARV-2)//Science. —
1985, —Vol. 227, —P. 484—492.
Sarachu A. N„ Huisman M. J., Van Vlaten-Doting L„ Bol J. F. Alfalfa mosaic
virus temperature-sensitive mutants. 1. Mutants defective in viral RNA
and protein synthesis//Virology. — 1985. — Vol. 141. —P. 14—22.
Sarin P. S., Gallo R. C. The involvement of human T-lymphotropic retroviru-
ses in T-cell leukemia and immune deficiency//Cancer Rev.— 1986 —
Vol. L —P. 1—17.
Saunders C. W„ Schmidt B. J., Mirot M. S. et al. Use of chromosomal
integration in the establishment and expression of bla Z, a Staphylococcus
aureus p-lactamase gene, in Bacillus subfiles//!. Bact.— 1984.—
Vol. 157, —P. 718—726.
367
Schaeffer E., Snisky J. I. Predicted secondary structure in the absence of
primary aminoacid sequence homology: hepatitis virus open reading
fBames'//PNAS. — 1984. — Vol. 81. — P. 2902—2906.
Schaeffer E„ Snyder R. L„ Sninsky J. J. Identification and localization of
pre-S-encoded polypeptides from woodchuck and ground squirrel hepati-
tis viruses//!. Virol. — 1986. — Vol. 57. — P. 173—182.
Schlesinger M. J. Replication of Togavirus//Virology./Eds. by B. N. Fields,
et al. —New York, 1985, —P. 1021—1032.
Schmaljohn C. S., Hasty S. E„ Dalrymple J. M. et al. Antigenic properties of
viruses linked to hemorrhagic fever with renal syndrome//Science.—
1985. — Vol. 227. — P. 1041—1044.
Schwartzberg P., Colicelli J., Goff S. P. Recombination between a defective
retrovirus and homologous sequences of host DNA: reversion by patch
repair//!. Virol. — 1985. — Vol. 53. — P. 719—726.
Scotti P. D., Longworth J. R. Naturally occuring IgM antibodies to a small
RNA insects virus in some mammalian sera in New Zealand//Intervi-
rology. — 1980. — Vol. 13. — P. 186—191.
Seiki M-, Hatton S., Hirayama Y., Yoshida M. Human adult T-cell leukemia
virus: Complete nucleotide sequence of the provirus genome integrated
in leukemia cell DNA//PNAS. — 1983. — Vol. 80. — P. 3618—3622.
Shade R. O., Blundell M. C., Cotmore S. F. et al. Nucleotide sequence and
genome organization of human parvovirus В19 isolated from the serum
of a clold during aplastic crisis//!. Virol. — 1986. — Vol. 58. — P. 921—
936.
Sharp P. M., Li W.-H. Understanding the origins of AIDS virus//Nature. —
1988, —Vol. 336, —P. 315.
Shawl Y., Ziemer M„ Garcia P. D. et al. Cloning and analysis of integrated
hepatitis virus sequences from a human hepatoma cell line//!. Virol. —
1984, —Vol. 51, —P. 776—787.
Shaw G. M., Harper M. E„ Hahn В. H. et al. HTLV-III infection in brains-
of children and adults with AIDS encephalopathy//Science. — 1985.—
Vol. 227, —P. 177—182.
Shaw S. B„ Rasmussen R. D„ McDonough S. H. et al. Cell-related sequences,
in the DNA genome of human cytomegalovirus strain AD169//!, Virol. —
1985, —Vol. 55. —P. 843—848.
Sheshbezadaran H„ Norrby E. Three monoclonal antibodies against measles;
virus F protein cross-react with cellular stress proteins//!. Virol.—
1984. — Vol. 52. — P. 995—999.
Shewmaker С. K„ Caton J. R., Houck С. M., Gardner R. C. Transcription of
cauliflower mosaic virus integrated into plant genomes//Viro!ogy. —
1985. — Vol. 140. — P. 281—288.
Shiba T„ Sdigo R. Retrovirus-like particles containing RNA homologous to
the transportable element copia in Drosophila melanogaster//Nature. —
1983. — Vol. 302. — P. 119—124.
Shida H. Nucleotide sequence of the vaccinia virus hemagglutinin gene//
Virology.— 1986. — Vol. 150. — P. 451—461.
Shirako Y., Brakke M. R. The purified RNAs of soil-borne wheat mosaic virus-
are needed for infection//!, gen. Virol.— 1984. — Vol. 65. — P. ПЭ-
127.
Shilo B. Z., Weinberg R. A. DNA sequences homologous to vertebrate onco-
genes are conserved in Drosophila melanogaster//PNAS.— 1981.—
Vol. 78. — P. 6789—6792.
Shimotohno R.t Takahashi Y., Shimizu N. et al. Complete nucleotide sequence
of an infectious clone of human T-cell leukemia virus type II: an open:
reading frame for the protease gene//PNAS.— 1985. — Vol. 82.—
P. 1301—1305.
Siaw M. F. E., Shahabuddin M„ Ballard S. et al. Identification of a protein:
368
covalently linked to the 5' terminus of tobacco vein mottling virus
RNA//Virology. — 1985. — Vol. 142, —P. 134—143.
Sithanandam Q., Rapp U. R. A single point mutation in the envelope gene is
responsible for replication and XC fusion deficiency of the endogenous
ecotropie C3H/He murine leukemia virus and for its repair in culture//
J. Virol. — 1988. — Vol. 3. — N 3. — P. 932—943.
Slabaugh M. B„ Mathews C. R. Vacciniavirus-induced ribonucleotide reductase
can be distinguished from host cell activity//,!. Virol.— 1984.—
Vol. 52, —P. 506—511.
Sladek T., Maniloff J. Tansfection of REP- mycoplasma with viral single-
stranded RNA//J. Virol. — 1985, —Vol. 63, —P. 231—251.
' . Smarda J. Viroids: molecular infectious agents//Acta virol.— 1987. — Vol. 31,
N 6. — P. 506—524.
Smith T. F., Srinivasan A., Schochetman G. et al. The phylogenetic history
of immunodeficiency viruses//Nature.— 1988. — Vol. 333. — P. 573—
575.
Smith G. L., Moss B. Infectious poxvirus vectors have capacity for at least
25 000 base pairs of foreign DNA//Gene. — 1983. — Vol. 25. — P. 21—28.
Snowden B. W„ Rinchington P. R„ Powell R. L„ Halliburton I. W. Antigenic
and biochemical analysis of gB of herpes simplex virus type 1 and type 2
and of cross-reacting glycoproteins induced by bovine mamillitis virus
and equine herpesvirus type 1.//J. gen Virol. — 1985. — Vol. 66.—
P. 231—247.
Sogin M. L„ Elwood H. J., Gunderson J. H. Evolutionary pathway of euka-
ryotic small subunit rRNA genes//PNAS.— 1986. — Vol. 83. — P. 1383—
1387.
Spector D. H., Vacquier J. P. Human cytomegalovirus (strain AD 169) con-
tains sequences related to the avian retrovirus oncogene v-myc//PNAS.—
1983. — Vol. 80. — P. 3889—3893.
Spence R. P„ Eley S. M., Nuttal P. A. et al. Replication and polypeptide
synthesis of Mill Door/79, an arbovirus isolated from ticks from a
seabird colony in Scottland//J. Virol. — 1985. — Vol. 53. — P. 705—
707.
Stott J. L„ Oberst R. D., Channell M. B., Osburn В. I. Genome segment reas-
sortment between two serotypes of bluetongue virus in a natural host//
J. Virol. — 1987. — Vol. 61, N 9. — P. 2670—2674.
Strehel R., Beck E. A second protease of foot-and-mouth disease virus//J. Vi-
. . ’ rol. — 1986. — Vol. 58. — P. 893—899.
! Summers J. Replication of hepatitis В viruses//Viral hepatitis and liver
disease. — New York, 1984. — P. 87—96.
Summers J., Mason W. S. Replication of the genome of a hepatitis В-like virus
|, by reverse transcription of an RNA intermediate//Cell.— 1982.—
5 Vol. 29, —P. 400—415.'
| Surleraut M„ Burhonbay G. Structural polypeptides of a canine parvovirus:
>' study by immunoadsorption and sequencial analysis of infected cells//
( Arch. Virol. — 1984. — Vol. 82. — P. 233—240.
Suzuki M., Mori M., Sakagami Y. et al. Aminoacid sequence similarity bet-
ween rabies virus' glycoprotein and snake venom curaremimetic neuroto-
• xins//Science. — 1984. — Vol. 226. — P. 89—92.
Takeda M, Miyamura R., Ogino T. et al. Evolution of enterovirus type 70:
oligonucleotide mapping analysis of RNA genome//Virology. — 1984.—
I Vol. 134. —P. 375—388.
? Temin H. Function of the retrovirus long terminal repeat//Cell. — 1982.—
’ ' Vol. 28. — P. 3—5.
“ Thiel H.-J., Hafenrichter R. Simian sarcoma virus transformation-specific
i glycopeptide immunological relationship to human platelet-derived growth
!. factor//Virology. — 1984. — Vol. 136. — P. 414—424.
: Thomashow M. F., Nutter R„ Postle R. et al. Recombination between higher
I 369
plant DNA and the Ti plasmid of Agrobacterium tumefaciens//PNAS.—
1980.—Vol. 77, —P. 6448—6452.
Toh H., Migata T. Is the AIDS virus recombinant?//Nature— 1985.—
Vol. 316, —P. 21—22.
Toiang M., Monroe S. S., Schlesinger S. Studies of defective interfering
RNAs of Sindbis virus with and without tRNAAsp sequences at their
5' termini//J. Virology.— 1985. — Vol. 54, N 1. — P. 38—44.
Tonslay T. W., MacCallum F. 0., Robertson J. S., Brown F. Relationship of
encephalomyocarditis virus to cricket paralysis virus of insects//Inter-
virology. — 1984. — Vol. 21. — P. 181—186.
Tordo N., Poch 0., Ermine A. et al. Walking along the rabies genome: is the
large G-L intergenic region a remnant gene?//PNAS.— 1986.—
Vol. 83, —P. 3914—3918.
Tsujimoto H., Cooper R. W., Rodama T. et al. Isolation and characterization
of SIV from mandrills in Africa and its relationship to other human and
simian immunodeficiency viruses//!. Virol.— 1988. — Vol. 62. — P. 4044—
4050.
Tuttleman J. S., Pugh J. C„ Summers J. W. In vitro experimental infection of
primary duck hepatocyte cultures with duck hepatitis В virus//J. Virol.—
1986. —Vol. 58, —P. 17—25.
Tyrrell D. A. J., Alexander D. J., Almeida J. D. Coronaviridae: second report//
Intervirology. — 1986. — Vol. 10. — P. 321—328.
Utckert W„ Grofova M., Beaudreau G. Translational order, of bovine leuke-
mia virus gag and env gene-coded proteins//Virology. — 1984.—
Vol. 135. —P. 288—292.
Urban M. R„ O’Connell A. P., London W. T. Sequence of events in natural
infection of Pekin duck embryos with duck hepatitis virus//J. Virol.—
1985, —Vol. 55,—P. 16—22.
Van Etten J. L., Burbank D. E„ Joshi J., Meinls R. H. DNA synthesis in a
Chlorella-like alga following infection with PBCV-1//Virology.— 1984.—
Vol. 134, —P. 443—449,
Varmus H. Reverse transcription in plants?//Nature.— 1983. — Vol. 304.—
P. 116—117.
Vaughan P. J.,Purijoy D. J. M„ Powell R. L. DNA-binding protein associated
with herpes simplex virus DNA polymerase//!. Virol. — 1985. — Vol. 53. —
P. 501—508.
Villareal E, C„ Roseman N. A.t Hruby D. E. Isolation of vaccinia virus
mutants capable of replicating independently of the host cell nucleus//
!. Virol. — 1984. — Vol. 51. — P. 359—366.
Walter M. A., Bindereif A., Neilands J. B., Crosa J. H. Lack of homology
between the iron transport regions of two virulence-linked bacterial plas-
mids//Infect. and Immun.— 1984. — Vol. 43. — P. 765—767.
Watanabe T„ Seiki Mr, Hirayama Y., Yoshida M. Human T-cell leukemia virus
type 1 is a member of the African subtype of simian viruses (STLV)//
Virology. — 1986. — Vol. 148. — P. .385—388.
Webster R. G., Laver W. G„ Air G. M., Schild G. C. Molecular mechanisms
of variation in influenza virus//Nature.— 1982. — Vol. 296. — P. 115—
121.
Week C. R., Ferretti J. J. The gene for type A streptococcal exotoxin (erythro-
genic toxin) is located in bacteriophagee. T12//Infect. and Immun.—
1984, —Vol. 46, —P. 531—536.
Weiss M., Steck F., Horzinek M. C. Purification and partial characterization
of a new enveloped RNA virus (Berne virus)//!, gen. Virol. — 1983.—
Vol. 64, —P. 1849—1858.
Wellink J., Rezelman G„ Goldbach R., Beyrenther R. Determination of the
proteolytic processing sites in the polyprotein encoded by the bottom-
component RNA of cow pea mosaic virus//!. Virol. — 1986. — Vol. 59.—
P. 50—58.
370
Wengler G„ Castle E. Analysis of structural properties which possibly are
characteristic for the З'-terminal sequence of the genome RNA of flavivi-
ruses//J. gen. Virol.— 1986. — Vol. 67. — P. 1183—1188.
Werner G., Rosenwirth B., Bauer E. et al. Molecular cloning and sequence
determination of the genomic region encoding protease and genome-lin-
ked protein of three picornaviruses//J. Virol.— 1986.— Vol. 57.—
P. 1084—1093.
Westaway E. G., Brinton M. A., Gaidamovich S. Y. et al. Flaviridae.//Inter-
virology. — 1985. — Vol. 24. — P. 183—192.
Westaway E. L„ Brinton M. A., Gaidamovich S. Y. Togaviridae//Interviro-
logy. — 1985. — Vol. 24. — P. 125—139.
West-Eterhard M. J. Alternative adaptations, speciation, and phylogeny//
PNAS. — 1986, —Vol. 83, —P. 1388—1392.
Wheeler С. M., Robertson В. H., Van Nest G. et al. Structure of hepatitis A
virion: peptide mapping of the capsid region//J. Virol.'— 1986,—
Vol. 58, —P. 307—313.
White J., Helenius A. pH-dependent fusion between Semliki forest virus mem-
brane and liposomes//PNAS.— 1980.— Vol. 77. — P. 3273—3277.
Wiegers K-J., Dernick R. Evidence for conformational changes of poliovirus
precursor particles during virus morphogenesis//!, gen. Virol.— 1985.—
Vol. 66, —P. 1037—1044.
Wiener J. P., Joklik W. K. Evolution of reovirus genes: a comparison of sero-
type 1, 2 and 3 М2 genome segments, which encode the major structural
capsid protein MlC//Virology. — 1988. — Vol. 163, N 2. — P. 603—
613.
Wildy P. Portraits of viruses. Herpes virus//Intervirology.— 1986.—
Vol. 25.— P. 117—140.
Will H., Cattaneo R., Darai G. Infectious hepatitis В virus from cloned DNA
of known nucleotide sequence//PNA.S.— 1985. — Vol. 82. — P. 891—
895.
Wilson I. A., Skehel J. J., Wiley D. C. Structure of the haemagglutinin mem-
brane glycoprotein of influenza virus at ЗА resolution//Nature.— 1981.—
Vol. 289. — P. 366—373.
Woese C. R. A proposal concerning the origins of life on the planet Earth//
J. Mol. Evol.— 1979, —Vol. 13, —P. 95—101.
Wong D. T., Nash N., Snisky J. J. Identification of hepatitis В virus polypep-
tides encoded by entire pre-S open-reading frame//J, Virol.— 1985.—
Vol. 55, —P. 223—231.
Wong I. P., Groman N. Production of diphtheria toxin by selected isolates of
Corynebacterium ulcerous and Corynebacterium pseudotuberculosis//
Infect, and Immun. — 1984. — Vol. 43. — P. 114—116.
Wood W. B. Bacteriophage T4 morphogenesis as a model for assembly of
subcellular structure//Quart. Rev. Biol. — 1980. — Vol. 55. — P. 353—367.
.World Health Organization. Meeting on hepatitis vaccines produced of using
recombinant DNA techniques. — Geneva, 1985.
World Health Organization. Recombinant vaccinia viruses as two vectors for
vaccine antigens: memorandum from a WHO/USPHS/NIBSC meeting.—
Geneva, 1985.
World Health Organization//Weekly Epidemiol. Rec.— 1986a. — N 61.—
P. 69—73. (7 March, 1986).
World Health Organization//Weekly Epidemiol. Rec. — 1986b. — N 61.—
P. 85—89. (21 March, 1986).
World Health Organization. Weekly Epidemiol. Rec. — 1986c. — N 61.—
P. 125—132. (25 April, 1986).
World Health Organization. Smallpox: post-eradication surveillance. Squirrels
proved to maintain monkey poxvirus transmission in nature//Weekly
Epidemiol. Rec. — 1986. — Vol. 61, N 24. — P. 183—184.
Yaginuma K-, Kobayashi M., Yoshida E., Koike K. Hepatitis В virus integra-
371
tion in hepatocellular carcinoma DNA: duplication of cellular Honking
sequences at the integration site//PNAS. — 1985. — Vol. 82. — P. 4458—
4462.
Yamamoto N., Hinuma Y. Viral aetiology of adult T-cell leukaemia//J. gen.
Virol. — 1985, —Vol. 66, —P. 1641—1660.
Yamashita M„ Krystal M„ Fitech W. M., Pales P. Influenza В virus evolu-
tion: co-circulating lineages and comparison of evolutionary pattern with
those of influeza A and C viruses//Virology. — 1988. — Vol. 163, N 1.—
P. 112—122.
Yang Y.-C., Okayama H„ Howley P. M. Bovine papillomavirus contains mul-
tiple transforming genes//PNAS. — 1985.— Vol. 82.— P. 1030—1034.
Yeh S.-D., Gonsalves D. Translation of papaya ringspot virus RNA in vitro:
detection of a possible polyprotein that is processed for capsid protein
and amorphous-inclusion protein//Virology.— 1985. — Vol. 143.—
P. 260—271.
Yoon Ji-Won, Wong A. K., Bae Jong-Soo et al. An apparent deletion of an
oligonucleotide detected by RNA fingerprint in the nondiabetogenic В
variant of encephalomyocarditis virus is caused by a point mutation//J.
Virol. — 1988. — Vol. 62, N 2. — P. 637—640.
Yoshinaka Y., Katoh J., Copeland T. D., Oroszlan S. Murine leukemia virus
protease is encoded by the gag-pql gene and is synthesized through sup-
pression of an amber termination codon//PNAS. — 1985. — Vol. 82.—
P. 1618—1622.
Young C., Bechkofer D. H_, Fugurski D. H. Gene regulation in plasmid RK2:
positive control bb korA in the expression of korC//J. Bact.— 1984,—
Vol. 157, —P. 247—252.
Zagury D., Bernard J., Leonard R. Long-term cultures of HTLV-III-infected T
cells: a model of cytopathology of T-cell depletion in AIDS//Science. —
1986,—Vol. 231, —P. 850.
Zakian V. A., Scott J. F. Construction, replication, and chromatin structure
of TRP1 Rl circle, a multiple copy synthetic plasmid derived from
Sacharomyces cerevisiae chromosomal DNA//Molec. cell. Biol.— 1982,—
Vol. 2, —P. 221—222.
Zalman L. S., Wlsnieski B. J. Mechanism of insertion of diphtheria toxin:
peptide entre and pore 2120 determination//PNAS. — 1984. — Vol. 81,—
P. 3341—3345.
Ziemer M., Garcia P„ Shaul Y., Rutter W. J. Secuence of hepatitis to virus
DNA incorporated into the genome of human hepatoma cell line//J. Vi-
rol. — 1985. — Vol. 53. — P. 885—892.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие. А. Г. Букринская................................ 3-
ОБЩАЯ ЧАСТЬ................................................... 5
Глава 1. Природа и происхождение вирусов...................... 5
Глава 2. Основные направления эволюции биосферы .... 14
Глава 3. Классификация вирусов ..............................49"
СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ............. . . ' ... . 57
Глава 4. Прионы.....................................
Глава 5. Вироиды........................................
Глава 6. Плазмиды.......................................
Глава 7. РНК-содержащие изометрические вирусы • .
Глава 8. РНК-содержащие палочковидные и нитевидные вирусь
Глава 9. Пикорнавирусы..................................
Глава 10. Калицивирусы . . . ........
Глава 11. Флавивирусы...................................
Глава 12. Тогавирусы . ............................ .
Глава 13. Коронавирусы..................................
Глава 14. Рабдовирусы...........................
Глава 15. Парамиксовирусы .............................
Глава 16. Вирусы гриппа.................................
Глава 17. Буньявирусы...................................
Глава 18. Аренавирусы...................................
Глава 19. Реовирусы и сходные группы вирусов ....
Глава 20. Ретровирусы . -...............................
Онковирусы . . . ... ...............
Вирусы иммунодефицита человека...............
Глава 21. Фаги и другие вирусы с однонитевой ДНК
Глава 22. Парвовирусы...............................
Глава 23. Паповавирусы.......................
Глава 24. Аденовирусы................................ .
58
61
66-
73
80'
84
100=
107
114
130
134
143
153
167
175
179
189
199
214
237
239
243
249
373
Глава 25. Иридовирусы..................................
Глава 26. Полиднавирусы................................
Глава 27. Фаги с отростками............................
Глава 28. Гепаднавирусы.......................... . .
Глава 29. Бакуловирусы.................................
Глава 30. Вирусы герпеса...............................
Глава 31. Вирусы оспы..................................
256
259
260
266
284
287
297
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Я. Я. Цилинский..................315
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
347
Монография
^Виктор Михайлович Жданов |
ЭВОЛЮЦИЯ ВИРУСОВ
Зав. редакцией Ю. В. Махотин
Редактор Е, А. Гоголина
Мл. редактор Т. Г. Бухтеева
Художественный редактор С. М. Лымина
Оформление художника Т. Ю. Хрычевой
Технический редактор И. А. Пошкребнева
Корректор Л. А. С азы кино.
ИБ № 5722
Сдано в набор 19.12.89. Подписано к печа-
ти 16.03.90. Т-03655. Формат бумаги
60X90V16. Бумага кн.-ж. Гарнитура лите-
ратурная. Печать высокая. Усл. печ. л. 23,5.
Уел. кр.-отт. 23,5. Уч.-изд. л. 24,98. Тираж
5600 экз. Заказ 1536. Цена 3 р. 40 к.
Ордена Трудового Красного Знамени изда-
тельство «Медицина». 101000, Москва, Пет-
роверигский пер., 6/8.
Московская типография № 11 Государствен-
ного комитета СССР по печати. 113105,
Москва, Нагатинская ул., д. 1.