Взаимодействие вируса и клетки-хозяина

ВВЕДЕНИЕ

Вирусы представляют собой облигатных внутриклеточных паразитов,
чья репликация полностью зависит от перехвата и кооптации молекулярных,
энергетических и структурных систем клетки-хозяина . Жизненный цикл
вируса, таким образом, является непрерывной чередой молекулярных
взаимодействий, которые определяют успех инфекции или активацию
противовирусных защитных механизмов.
Ключевые молекулярные этапы вирусной репликации
Жизненный цикл вируса может быть разделен на пять
фундаментальных молекулярных фаз, каждая из которых критична для
молекулярной биологии взаимодействия патоген-хозяин [2, 3]:
1. Прикрепление (Attachment): Начальный контакт.
2. Проникновение и раздевание (Penetration and
Uncoating): Доставка вирусного генома в цитозоль или ядро.
3. Синтез вирусного генома и белков.
4. Сборка новых вирионов.
5. Высвобождение и созревание вирионов.
Прикрепление и проникновение
Первый этап, прикрепление, требует связывания вирусных белков с
молекулами-рецепторами, расположенными на плазматической мембране
(ПМ) клетки-хозяина [3, 4]. Эти рецепторы могут быть белками, углеводами
или липидами. Примечательно, что процесс прикрепления не требует
клеточной энергии и может происходить даже при низкой температуре [3]. После прикрепления критически важным является проникновение. Для
успешного начала репликации вирион или его геном должен преодолеть
липидный барьер клетки-хозяина, чтобы попасть в цитоплазму или
нуклеоплазму [3]. Оболочечные вирусы (например, вирус гриппа или SARS-CoV-2)
используют сложные молекулярные механизмы, основанные на вирусных
белках слияния (fusion proteins). Эти белки, такие как гемагглютинин (HA)
вируса гриппа или Spike (S) белок коронавирусов, содержат гидрофобные
домены, которые внедряются в мембрану клетки-хозяина [3, 5]. Это
внедрение запускает конформационные перестройки белка, которые
притягивают вирусную и клеточную мембраны в непосредственную
близость, в конечном итоге вызывая слияние [3]. Например, S-белок SARSCoV-2 требует расщепления специфической протеазой хозяина для
активации способности к слиянию [5].
Клеточная плазматическая мембрана, а также мембраны везикул,
традиционно рассматриваемые как пассивные барьеры и носители
рецепторов, на самом деле являются динамическими регуляторами
инфекции. Молекулярный состав и физические свойства мембраны
(например, текучесть или ригидность) активно модулируются клеточными
факторами рестрикции (HRFs), что может напрямую предотвращать
успешное слияние вирусных оболочек и, следовательно, блокировать второй
этап жизненного цикла.
Синтез вирусных компонентов: перехват клеточной трансляцииНа этапе синтеза вирус должен перенаправить рибосомы клеткихозяина на трансляцию своих мРНК.
Вирусы с положительно-смысловым одноцепочечным РНК-геномом
(+ssRNA), такие как флавивирусы (вирус Денге, Зика), обладают геномом той
же полярности, что и клеточная мРНК. Это позволяет им немедленно
использовать рибосомы для трансляции большого вирусного
полипротеина [6]. Однако многие вирусы используют молекулярную адаптацию,
известную как Внутренние Сайты Входа Рибосомы (IRES) [7]. IRES — это
уникальные РНК-элементы со стабильной вторичной и третичной структурой, которые позволяют инициировать трансляцию независимо от 5'-кэпа мРНК, что является каноническим требованием для эукариотических
клеток [7, 8]. Это критически важная молекулярная стратегия: когда клеткахозяин подвергается стрессу или начинает иммунный ответ (например, через
интерфероновую сигнализацию), она часто подавляет стандартную, кэпзависимую трансляцию. Использование IRES позволяет вирусу обойти этот
защитный механизм, обеспечивая молекулярный приоритет вирусной
трансляции и гарантируя продолжение синтеза вирусных белков, несмотря на
клеточные попытки замедления [7]. Таким образом, вирус использует IRES
для установления молекулярного превосходства над клеточным аппаратом в
условиях противовирусной защиты.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Abdullah M, Cao Y, Cheng X, Meng D, Chen Y, Shakoor A, Gao J,
Cai Y. The Sucrose Synthase Gene Family in Chinese Pear (Pyrus
bretschneideri Rehd.): Structure, Expression, and Evolution. Molecules. 2018 May
11;23(5):1144. doi: 10.3390/molecules23051144. PMID: 29751599; PMCID:
PMC6100409.
2. Leivonen SK, Taskinen M, Cervera A, Karjalainen-Lindsberg ML,
Delabie J, Holte H, Lehtonen R, Hautaniemi S, Leppä S. Alternative splicing
discriminates molecular subtypes and has prognostic impact in diffuse large B-cell
lymphoma. Blood Cancer J. 2017 Aug 25;7(8):e596. doi: 10.1038/bcj.2017.71.
PMID: 28841210; PMCID: PMC5596382.
3. Guo Y, Xu Q, Canzio D, Shou J, Li J, Gorkin DU, Jung I, Wu H, Zhai
Y, Tang Y, Lu Y, Wu Y, Jia Z, Li W, Zhang MQ, Ren B, Krainer AR, Maniatis T,
Wu Q. CRISPR Inversion of CTCF Sites Alters Genome Topology and
Enhancer/Promoter Function. Cell. 2015 Aug 13;162(4):900-10. doi:
10.1016/j.cell.2015.07.038. PMID: 26276636; PMCID: PMC4642453.
4. Elsen K., Quek J.P., Luo D. Molecular Insights into the Flavivirus
Replication Complex. Viruses. 2021; 13(6):956. doi: 10.3390/v13060956.
Available online: https://www.mdpi.com/1999-4915/13/6/956
5. Lin Y., Zhu Y., Jing L., Lei X., Xie Z. Regulation of viral replication
by host restriction factors. Front Immunol. 2025 Jan 23;16:1484119. doi:
10.3389/fimmu.2025.1484119. Available
online: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11798991/
6. Pattern Recognition Receptors (PRRs). The British Society for
Immunology. Available online: https://www.immunology.org/publicinformation/bitesized-immunology/receptors-molecules/pattern-recognitionreceptor-prrs.
7. Virus Interactions With the Cell. Medical Microbiology (4th Edition). 1996. Available online: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7173567/.
8. Rigby, R.E., Baliga, S., Lulla, V. Dynamics of IRES-mediated
translation. Philos Trans R Soc B Biol Sci. 2017 Mar 5;372(1716):20160177. doi:
10.1098/rstb.2016.0177. Available
online:(https://royalsocietypublishing.org/rstb/article/372/1716/20160177/23119/Dynamics-of-IRES-mediated-translationDynamics-of)
9. Shuaib W, Ahmad R, Al-Ghadeer E, Fatima R, Masood I, Mehmood
Y, Asad J, Ahmad K. Viral Recognition and Antiviral Response. Immunol Investig. 2021;50(3):328-348. doi: 10.1080/08820139.2020.1793444. Available
online: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7912342/
10. Soni, N., Bhardwaj, R., Singh, H. et al. Regulation of host factor
modulation in IFN production via pattern recognition receptors. Cell Mol Life
Sci 81, 145 (2024). doi: 10.1007/s00018-024-05183-5. Available
online: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11180453/