үй › Білім › Тұмау: вирустың эволюциясы және әмбебап вакцина. Неліктен тұмау мутацияға ұшырайды Мутацияға әкелетін вирустық аурулар

Тұмау: вирустың эволюциясы және әмбебап вакцина. Неліктен тұмау мутацияға ұшырайды Мутацияға әкелетін вирустық аурулар

Тұмау вирусы мутацияның чемпионы болып табылады
Жыл сайын үш-бес миллион адам тұмаудың ауыр түрінен зардап шегеді, олардың 500 000-ы тұмаудың өзінен немесе оның асқынуларынан қайтыс болады (мәліметтер бойынша ДДҰ деректері). Тұмауға қарсы екпе, әрине, ауыру ықтималдығын айтарлықтай төмендетеді. Дегенмен

Бірінші аурудан немесе вакцинациядан кейін иммунитет қалыптасып, өмір бойы тиімді болып қалатын қызылша немесе туберкулез сияқты аурулардан айырмашылығы, көптеген адамдар жыл сайын дерлік тұмаумен ауырады.

Иммунитеттің тиімділігі иммундық жүйенің инфекция көзін – вирусты немесе бактерияны қаншалықты сәтті танып, бейтараптандыруымен анықталады. Сіз алғаш рет жұқтырған немесе вакцинацияланған кезде, иммундық жүйе вирустық бөлшектермен немесе бактериялармен байланысатын және оларды зиянсыз ететін антиденелерді, молекулаларды шығаруды үйренеді. Антиденелерді дамытқаннан кейін иммундық жүйе оларды өмір бойы «қызметте» қалдырады.

Сондықтан, егер адам қайтадан сол инфекцияны жұқтырса, иммундық жүйе жұмыс істейді және инфекция тез бейтараптандырылады. Дәл осы принцип бойынша қызылшаға, туберкулезге және басқа да ауруларға қарсы вакциналар жұмыс істейді. Неліктен бұл механизм тұмау вирусымен жұмыс істемейді және жыл сайын тұмауға қарсы вакцина алу керек пе?

Бұл екі себепке байланысты. Біріншісі - иммундық жүйеміз бен вирустың өзара әрекеттесу ерекшелігі. Тұмау вирусы бөлшектерінің беті гемагглютинин (HA) және нейраминидаза (NA) деп аталатын екі ақуыздың молекулаларымен қапталған (суретті қараңыз). Адам тұмауының әртүрлі нұсқалары осы белоктардың түріне қарай жіктеледі, мысалы, H1N1 (гемагглютинин 1 типті, нейраминидаза 1 тип). Адамның иммундық жүйесі осы ақуыздармен сәтті байланысатын антиденелерді шығаруға қабілетті. Мәселе мынада, бұл антиденелер өте «қатты». HA және NA құрылымындағы аздаған өзгерістердің өзі антиденелердің олармен байланысу және вирусты бейтараптандыру қабілетін жоғалтуына әкеледі.

Иммундық жүйе тұрғысынан бұрыннан белгілі вирустың мұндай өзгертілген нұсқалары мүлдем жаңа инфекциялар сияқты көрінеді.

Екіншіден, вирус өте пайдалы (және біз үшін зиянды) қасиетке - жылдам дамуға қабілеттілікке көмектеседі. Барлық организмдер сияқты, тұмау вирусы да кездейсоқ мутацияларға ұшырайды. Бұл ұрпақ вирустарының генетикалық ақпараты ата-аналық вирустардың генетикалық ақпаратынан аздап ерекшеленетінін білдіреді. Осылайша, мутациялар үнемі HA және NA ақуыздарының жаңа нұсқаларын жасайды. Алайда, жоғары сатыдағы тірі организмдер мен басқа да көптеген вирустардан айырмашылығы, тұмау өте тез мутацияға ұшырайды:

Сүтқоректілердің белоктары миллиондаған жылдар бойы жинақталғандай көп мутацияларды жинақтау үшін тұмау вирусына небәрі бірнеше жыл немесе тіпті айлар қажет.

Осылайша, біз тұмау вирусының эволюциясын нақты уақыт режимінде бақылай аламыз.

Тұмау мутацияларының кейбірі ескі штамм бойынша «үйретілген» иммундық жүйені мутацияланбаған вирусқа қарағанда мутацияға ұшыраған вирусты нашар таниды. Иммундық жүйе мутацияланбаған вирустармен тиімді күрессе, мутантты вирустар көбейіп, көбірек адамдарға жұқтырады. Бұл Чарльз Дарвин ашқан табиғи сұрыпталудың классикалық процесі.

Таңдау иммундық жүйе арқылы жүзеге асырылады, ол бізді қорғай отырып, бізге байқаусызда зиян келтіреді.

Біраз уақыттан кейін - әдетте екі-үш жылдан кейін - ескі, мутацияланбаған штамм (вирус нұсқасы) толығымен өледі, ал мутант вирус жаңа доминантты штаммға айналады. Көптеген адамдардың иммундық жүйесі жаңа штамммен күресуді үйренеді және цикл қайталанады. Вирус пен иммундық жүйе арасындағы бұл «қару жарысы» ондаған жылдар бойы жалғасып келеді.

Тұмаумен қалай күресуге болады

Сонда тұмаумен қалай күресесіз? Иммундық жүйемізге көмектесудің бірнеше жолы бар. Біріншіден, вирустың жасушалардың ішінде көбеюіне жол бермейтін оселтамивир (Тамифлю брендімен белгілі) немесе амантадин сияқты вирусқа қарсы препараттар бар. Өкінішке орай, вирустар, сайып келгенде, сол мутация және табиғи іріктеу процесі арқылы мұндай препараттарға төзімділікті дамытады:

мысалы, 2009 жылы айналымда жүрген H1N1 қосалқы түрі вирусының барлығы дерлік оселтамивирге (Тамифлю) төзімді болды.

Екіншіден, ғалымдар иммундық жүйені вирустың аз ұшпа бөліктерін тануға үйретуге тырысуда (мен бұл туралы жаздым).

Үшіншіден, ғалымдар келесі жылы вирустың қай штаммы көбірек таралатынын болжауға тырысуда. Егер біз мұны үйренсек, келесі маусымда басым болатын штаммға қарсы алдын ала вакцинация жасай отырып, иммундық жүйемізді қажетінше «қайта даярлауға» болады және біздің иммунитетіміз вируспен қарулану жарысында басталады. Шын мәнінде,

Бүгінгі күні Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы тұмауға қарсы вакцина құрамын жарты жылда бір рет жаңартып отырады.

Дегенмен, кейде - бірнеше жылда бір рет - вакцина жасалған штамм басым емес; бұл жағдайда вакцинаның тиімділігі аз болады. Сондықтан келесі жылы жиі кездесетін штаммды дәл болжау тұмауға қарсы күрестегі маңызды міндеттердің бірі болып табылады.

Біздің топ (Джонатан Душофф, Джошуа Плоткин, Георгий Базыкин және Сергей Кряжимский) бірнеше жыл бойы тұмау вирусының және басқа да организмдердің эволюциясын зерттеп келеді. Біздің ынтымақтастығымыз Принстон университетінде әр жылдары біз аспиранттар болған профессор Саймон Левиннің зертханасында басталды. Бізді басынан бастап практикалық сұрақтар да (келесі басым штаммды қалай тиімді болжауға болады) және іргелі эволюциялық сұрақтар қызықтырды, мысалы,

тұмаудың эволюциясы бағытталған ма, әлде кездейсоқ па.

Біздің соңғы бірлескен жобамыздың мақсаты HA және NA ақуыздарының әртүрлі бөліктерінде болатын мутациялар арасындағы байланысты анықтау болды. Мәселе мынада, мысалы, HA протеиніндегі бірдей мутация, мутацияның сол ақуыздың басқа бөліктерінде болған-болмайтындығына байланысты вирус үшін өте әртүрлі салдары болуы мүмкін. Мысалы, А мутациясы вирустың В мутациясымен жұптасқанда ғана иммундық жүйеге «көрінбейтін» болуына мүмкіндік береді, ал мутациялардың әрқайсысының өзі вирус үшін пайдасыз. Вирустың генетикалық тізбектеріндегі статистикалық заңдылықтарды талдау арқылы эпистатикалық деп аталатын мұндай жұп мутацияларды анықтауға болады. Міне, біз осылай істедік.

Мұндай талдау соңғы жылдары ғана мүмкін болды, яғни «секвенирлеудің», яғни генетикалық тізбектерді түсіндірудің құны күрт төмендеген.

Деректер базасында тіркелген тұмау вирусының генетикалық тізбектерінің саны соңғы бес жылда алты еседен астам өсіп, 150 000-ға жетті. Бұл деректер көлемі соңғы 100 жыл ішінде тұмау вирусында орын алған эпистатикалық жұп мутацияларды анықтауға жеткілікті.

Тұмау кезінде эпистатикалық мутациялардың саны айтарлықтай көп екені белгілі болды, яғни мутациялардың қажетті комбинацияларын алатын вирустың өте ерекше нұсқалары ғана иммундық жүйенің шабуылынан аулақ бола алады немесе вирусқа қарсы препаратқа иммунитет алады. . Мысалы, оселтамивир препаратына иммунитет 2009 жылы NA ақуызында кемінде үш спецификалық мутациясы бар вирустарда ғана пайда болды.

Практикалық тұрғыдан алғанда, тұмау вирусындағы мутациялардың эпистатикалық болуы жақын арада алдыңғы мутациялардан кейінгі мутацияларды болжай алатынымызға үміттенуге мүмкіндік береді. Вирус сәтті комбинация үшін барлық қажетті мутацияларды «жинақтайтын» болса, біз бірнеше ай немесе тіпті жылдардан кейін ғана таралатын бүкіл комбинацияға ие штаммға қарсы жаңа вакцина жасай аламыз.

Бір немесе басқа мутацияның басқалармен үйлесуі табыстылығын анықтау үшін мутациялар арасындағы өзара әрекеттесу қалай болатынын дәл түсіну қажет.

және олардың бірге және жекелей HA және NA ақуыздарының құрылымына қалай әсер ететінін, сондай-ақ иммундық жүйенің осы белоктардың өзгертілген нұсқаларына қалай әрекет ететінін түсінеді. Бұл мәселелер қазір белсенді түрде зерттелуде, әсіресе біз белсенді жұмыс істеп жатқан Пенсильвания университетіндегі Джошуа Плоткин тобында, сондай-ақ басқа топтарда.

Адамдар эволюцияның салдарынан өліп жатыр. Дүние жүзіндегі өлім-жітімнің шамамен 30% қарапайым микроорганизмдердің эволюциясымен байланысты болуы мүмкін, бізге үнемі шабуыл жасайтын жұқпалы агенттер - вирустар, саңырауқұлақтар және бактериялар - біздің жасушаларымызға дейін, өзгерістер кейде қатерлі ісікке әкеледі.

Ең қорқынышты инфекциялардың бірі - ең көп таралған тұмау. Жыл сайын ол 250 мыңға жуық адамның өмірін қиды, ал кей жылдары одан да көп. Ең үлкен белгілі тұмау эпидемиясы - әлем халқының бірнеше пайызын өлтірген 1918 жылғы әйгілі испандық.

Тұмау вирусының штаммы

Кез келген биологиялық объект сияқты әрбір вирус өзінің геномында болатын мутация нәтижесінде үнемі өзгеріп отырады. Тұмау вирусы өте тез өзгеретін вирустардың бірі болып табылады. Оның бір себебі, оның генетикалық ақпараты ДНҚ емес, РНҚ молекулалары арқылы кодталған, мысалы, біздің геномымыз; РНҚ – оңай өзгеретін молекула. Тағы бір себеп, вирусқа үздіксіз селекция әсер етеді: оның геномында кездесетін көптеген мутациялар ол үшін «пайдалы» болып шығады, бұл оның тиімдірек, мысалы, адамдар арасында таралуына мүмкіндік береді.

Мутациялардың жинақталуына байланысты тұмау вирусының қасиеттері біртіндеп өзгереді. Біз үшін мутациялардың ең көрнекті нәтижесі - вирустың антигендік қасиеттерінің өзгеруі, яғни біздің иммундық жүйе жасушаларының осы штаммды тану қабілеті. Мұндай біртіндеп өзгерістер антигендік дрейф деп аталады. Қазіргі уақытта антигендік дрейфтің көп бөлігі тұмаудың маусымдық эпидемиялары байқалмайтын тропикалық ендіктерде орын алады және ол адам популяциясында жыл бойы бір деңгейде қалады деп саналады. Бірақ Солтүстік және Оңтүстік жарты шарда - сәйкесінше, желтоқсан-наурыз және маусым-қазан айларында - жыл сайын жаңа эпидемиялар пайда болады. Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы әдетте вакцинаның жаңа формуласын вакцина нақты қолданысқа енгенге дейін алты ай бұрын ұсынады, өйткені оның ұзақ өндірістік циклі бар.

Тұмау вирусының эволюциясы

Біртіндеп антигендік дрейфтен басқа, тұмау вирусының эволюциясы да антигендік ығысулармен сипатталады - әдетте қайта ассортиментпен байланысты вирус қасиеттерінің түбегейлі өзгеруі. Тұмау вирусының сегіз бөлек сегментте жазылған геномы бар, сәл адам хромосомалары сияқты. Ие жасушасы бір уақытта екі түрлі штаммның екі вирус бөлшектерімен жұқтырылған кезде, бұл сегменттер араласып, ішінара бір ата-аналық штаммның сегменттерінен және ішінара екіншісінен тұратын жаңа қасиеттері бар жаңа вирус бөлшегі жасалуы мүмкін. Мұндай реассортантты штаммдар көбінесе ата-аналық штаммдардан қасиеттері бойынша ерекшеленеді және кейде үлкен эпидемияға әкеледі. Біз білетін 20 ғасырдың барлық негізгі пандемиялары - 1950 және 1970 жылдардағы пандемия және, ең алдымен, 1918 жылғы испан тұмауы - әр түрлі организмдерден, мысалы, штаммдардан келетін осындай қайта ассортименттерден туындаған болса керек. , құстардан, шошқалардан, жылқылардан араласып, адамның иммундық жүйесі бұрын кездеспеген жаңа нәрсе берді.

Вирус мутациясын болжау

Тұмаудың дамуын болжауға бола ма? Қысқа мерзімде иә. Соңғы ғылыми жұмысЕгер сіз оның алдыңғы эволюциясы туралы білсеңіз, вирустың болашақ эволюциясын ішінара болжай алатыныңызды көрсетіңіз. Сіз эволюционистер жақсы көретіндей эволюциялық ағаш құра аласыз. Оның үстіне, әдеттегі А тұмауы вирусында ол өте тән пішінге ие: бұл қысқа тармақтар таралатын жеке дің. Мұндай пішіндегі ағашты көргенде, сіз әрқашан патогенмен күресіп жатқаныңызға сенімді бола аласыз. Адамзаттың ұжымдық иммундық жүйесі үнемі қозғалатын нысанаға оқ атуға тура келетіндей, эволюциялық тұрғыдан табысты тек бір ғана тегі бар және ол жылдам өзгерістермен сипатталады. Одан басқа сызықтар таралады, олар ақырында өледі. Дегенмен, әрқашан әртүрлілік бар.

Ағымдағы жылы байқалған штаммдардың қайсысы келесі жылы эпидемияға әкелетінін ағымдағы жылдың әртүрлілігіне қарап, кем дегенде шамамен түсіну үшін, штаммдардың бір-бірінен қандай мутациялармен ерекшеленетінін қарастыру керек. Егер вирус өзінің эпитоптарында, яғни иммундық жүйеге «көрінетін» оның бетінің (сыртқа шығып тұратын) белоктар жерінде көптеген мутацияларды жинақтаса, онда ол иммундық жүйеге көрінбейтін болуы мүмкін. сондықтан тиімдірек. Керісінше, егер оның ішкі гендерінде қандай да бір мутация болса, онда бұл мутациялар өте зиянды болуы мүмкін - олар вирусты аз бейімделген етеді және мұндай сызықтар өледі. Салуға болады математикалық модель, эпитоптардағы және басқа жерлердегі мутациялар санына негізделген, бұл вирустың болашақ эволюциялық жетістігін болжайды. Бұған қоса, берілген вирус штаммының эволюциялық тұрғыдан қаншалықты сәтті болғанын зерттеуге және оны болашаққа экстраполяциялауға болады. Мұндай тәсілдердің шектеулері бар; мысалы, олар әлі гендер арасындағы өзара әрекеттесулерді есепке алмайды. Тұмау вирусының 11 гені бар және олардың барлығы бір-бірімен өте күрделі түрде әрекеттеседі. Әзірге болжау кезінде мұндай ойлар әдетте жоққа шығарылады, дегенмен әртүрлі топтар, соның ішінде біздің топ олардың шын мәнінде маңызды екенін көрсетті. Дегенмен, олар қысқа мерзімді перспективада маңызды.

Вирустың ұзақ мерзімді эволюциясын, соның ішінде антигендік ығысуын болжау әлдеқайда қиын. Кем дегенде, бұл қазіргі кезде байқалған штаммдардың қайсысы келесі ауыр эпидемияға әкелуі мүмкін резорсортты тудыратынын түсінуді үйренуді талап етеді. Біз мұндай болжамдарды қалай жасау керектігін мүлде білмейміз, өйткені кездейсоқ факторлар өте көп. Бұл жерде адамның кіммен көбірек әрекеттесетінін қарау маңызды, қандай штамдар адамнан адамға оңай берілетінін «үйрену» ықтималдығын болжауға тырысу маңызды.

Эпидемиялар қалай пайда болады?

Эпидемияға бұрын популяцияда болған штамдар себеп болуы мүмкін. Мысалы, қазіргі 2016 жылғы індет 2009 жылы адамдарда алғаш рет байқалған тұмау вирусынан туындаған. Дегенмен, ең ауыр эпидемиялар әдетте адамдар үшін жаңа штаммдардан туындайды. Мұндай індет пайда болуы үшін бірнеше оқиға болуы керек. Адам әрекеттесетін жануардың қандай да бір түрінде адамға жұқтыруға қабілетті патогендік нұсқа пайда болуы керек; бұл нұсқа адамға берілуі керек; ақырында, жалпы ереже бойынша, ол адамдарға тиімді түрде жұқтыруға мүмкіндік беру үшін қосымша мутацияларға ие болуы керек. Бұл оқиғалардың әрқайсысының ықтималдығын бағалау өте қиын, сондықтан біз эпидемияны алдын ала болжай алмаймыз.

H1N1 шошқа тұмауы

Биылғы жылы барлық тұмау жағдайларының шамамен үштен екісі шошқа деп аталатын 2009 жылғы H1N1 пандемия штаммынан туындаған. Бұл вирусты адамдар шошқалардан алған сияқты, дегенмен басқа да көптеген вирустарға қатысты: шошқалардан берілу адамдарда жаңа штаммдардың пайда болуының кең таралған механизмі болып табылады. H1N1/09 айырықша ерекшелігі оның өте қызықты шығу тегі болып табылады: оның кейбір сегменттері құс тұмауынан, кейбірі шошқа тұмауынан, кейбіреулері осы уақытқа дейін барлық инфекцияларды тудырған қалыпты адам H3N2 тұмауынан шыққан. Барлық осы сегменттер бір-бірімен кездесетін балқыту қазандығы шошқалар болды. H1N1/09-дан болатын өлім-жітім деңгейі бізде жыл сайын болған қарапайым тұмаумен бірдей екені анық болды (бірақ нюанстар бар). Шындығында, биылғы жылы H1N1/09 маусымдық тұмауға айналды және ол бізде әлі көп жылдар бойы сақталуы мүмкін.

Тұмауға қарсы әмбебап вакцина

Тұмауға қарсы жеткілікті тиімді вакцина бар. Бірақ мәселе оның үнемі ескіруінде, өйткені жыл сайын вирус дамып, антигендік қасиеттерін өзгертіп, иммундық жүйемізге қайтадан бейтаныс болып қалады. Нәтижесінде вакцинаны үнемі жаңартып отыру керек. Жыл сайын Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының (ДДСҰ) мамандары барлық өндірушілерге үш валентті вакцинаның жаңа құрамын ұсынады, оған енгізілуі керек үш штаммның тізімін береді. Ең бастысы, үш валентті вакцина олардан қорғайды. Әрине, кросс-иммунитет бар және антигендік қасиеттері осы үш штаммға ұқсас штаммдарға қарсы болса да, ол жақсы қорғайды. Соған қарамастан, бізге жыл сайын тұмауға қарсы екпе алу ұсынылады, бұл дұрыс. Биылғы үш валентті вакцина H1N1/09 вирусын қамтиды, сондықтан күзде егілгендер қазір пайдасын көруі мүмкін. Вакцина сіздің ауырмайтыныңызға кепілдік бермейді, бірақ оның ықтималдығын азайтады.

Егер біз барлық штамдардан қорғайтын әмбебап вакцинаны қалай жасауға болатынын білсек, тұмаудың нақты қалай дамитындығы туралы болжамдардың маңызы аз болар еді. Әзірге мұндай вакцина жоқ, дегенмен бірнеше үміткерлер клиникалық сынақтан өтіп жатыр. Қиындық мынада: иммундық жүйе вирустың өзі оңай және ауыртпалықсыз өзгерте алатын вирустың беткі белоктарын ғана (гемагглютинин және нейраминидаза) «көреді». Сондықтан вакцинацияны иммундық жүйеге, шын мәнінде, ол не мақсат ету керек екенін түсіндіру қиын.

Тұмау штаммының жасанды синтезі

Голландиядан келген бір топ пен Жапониядан келген топтың жоғары дәрежелі жұмысы болды, онда зерттеушілер сүтқоректілер арасында жұға алатын құс тұмауының штаммын қолмен синтездеуге тырысты. Олар сәтті болды. Олардың жұмысы этикалық тұрғыдан күмәнді деп саналды, өйткені барлығы синтезделген штамм зертханадан «қашып кетуі» мүмкін деп қорықты, оның гендері көпшілікке қол жетімді болмауы керек, өйткені біреу оны зиянды түрде синтездей алады. Дегенмен, біз қазір құс тұмауының қандай штаммының адамға жұғатын қасиетін білеміз.

Тұқым қуалаушылық- бұл ұрпақтар арасындағы материалдық және функционалдық сабақтастықты қамтамасыз ету, сондай-ақ жеке дамудың ерекше сипатын анықтау үшін организмдердің қасиеті.

Өзгергіштік- тұқым қуалаушылыққа қарама-қарсы қасиет. Вирустардың өзгергіштігі гендердің мутациясына, олардың рекомбинация кезіндегі қосылыстарына және сыртқы жағдайларға байланысты белгілердің әртүрлі көріністеріне (модификациялық өзгергіштік) байланысты.

Вирустардың генетикалық белгілері (маркерлері).. Ақпарат гендерде кодталған вирустардың барлық белгілері генетикалық деп аталады. Дегенмен, көптеген белгілер әдетте бірнеше гендермен анықталады.

Штамдардағы генетикалық белгілер (маркерлер) оларды алдын ала клондаудан кейін анықталады. Олардың барлығы шартты түрде негізгі топтарға бөлінеді:

тобы мен түрі: нуклеин қышқылының түрі мен морфологиясы; капсид түрі және капсомер саны; антигендік ерекшелік; органикалық еріткіштерге және жуғыш заттарға төзімділік; нейроминидаза ферментінің және хост антигендерінің болуы; гемагглютинациялық қасиеттер; тірі сезімтал жүйелердің белгілі бір түрі үшін патогенділігі;
ішілік: гемагглютинациялық белсенділік; термиялық төзімділік; ультракүлгін сәулелерге, ингибиторларға қатынас; бляшкалардың табиғаты және т.б.

Генетикалық зерттеулер үшін бір-бірінен нұсқаларды (мутанттар, рекомбинанттар) ажыратуға мүмкіндік беретін түр ішілік белгілердің маңызы зор.

Көптеген зерттеулерде генетикалық белгілер латын әліпбиінің бастапқы әріптерімен «+» немесе «-» белгісін қосу арқылы белгіленеді, яғни белгілі бір қасиеттің болуы немесе болмауы. Нейровируленттілік (N) сияқты жеке белгілер бұл қасиет көрінетін жануар түріне байланысты екі әріппен белгіленеді: маймыл үшін нейровируленттілік - monN, тышқандар үшін нейровируленттілік - mN және т.б.

Генетикалық белгілердің номенклатурасын бір жүйеге келтіру әлі де қиын, сондықтан вирустардың әрбір тобы үшін олардың ерекше символизмі негізделген. Дегенмен, бірқатар мүмкіндіктерде вирустардың барлық түрлері үшін ортақ белгілеулер болуы мүмкін.

Вирус мутациясының түрлері. Вирустар табиғи жағдайда көбею кезінде де, тәжірибеде де қасиеттерін өзгертеді. Вирустардың қасиеттерінің тұқым қуалайтын өзгерістерінің негізінде екі процесс жатыр:

мутация – фенотиптік қасиеттердің өзгеруіне әкелетін вирус геномының белгілі бір бөлігіндегі нуклеотидтер тізбегінің өзгеруі;
рекомбинация – бір-біріне жақын, бірақ тұқым қуалайтын қасиеттері бойынша ерекшеленетін екі вирустың генетикалық материал алмасуы.

Мутация классификациясы.

Механизм бойынша:

бөліну – бір немесе бірнеше нуклеотидтердің жоғалуы;
бір немесе бірнеше нуклеотидтерді енгізу;
бір нуклеотидтің екіншісімен алмастырылуы.

Өзгерген нуклеотидтер тізбегінің ұзындығы бойынша:

1) бір нуклеотидті (құрамында РНҚ бар вирустар) немесе бір жұп комплементарлы нуклеотидтерді (құрамында ДНҚ бар вирустар) нүктелік ауыстыру. Мұндай мутацияларды кейде геномның бастапқы құрылымына қалпына келтіруге (қайтаруға) болады. Әрқашан нүктелік мутациялар фенотиптің өзгеруіне әкелмейді. Мұндай мутациялардың пайда болмауының негізгі себептерінің бірі - генетикалық кодтың деградациясы, яғни бір амин қышқылының бірнеше триплетпен кодталуы. Сондықтан белоктың құрылымы және оның биологиялық қасиеттерібұзылмайды. Егер аминқышқылы тек бір триплетпен кодталса, онда белоктың құрамына кейбір басқа амин қышқылы кіреді, бұл мутантты белгінің пайда болуына әкелуі мүмкін;

2) аберрация – геномның елеулі бөлігін ауыстыру. Вирустардағы аберрациялар нуклеотидтердің әртүрлі санының жойылуынан туындайды: бір жұптан вирустың бір немесе бірнеше функцияларын анықтайтын реттілікке дейін.

Қайтымдылығы бойынша:

1) фенотипі өзгеретін қайтымсыз (тікелей) мутациялар. Вирустардағы мұндай мутациялардың жиілігі әртүрлі. Бұл вирустық популяцияның дамуы жүретін жасушалық жүйеге байланысты. Сонымен қатар жасуша жүйесі де таңдау факторы бола алады. Популяцияда пайда болатын мутанттар генетикалық таза линия болып қалмайды, кейде олар тез көбейіп, популяцияның қалған бөлігін толығымен дерлік ығыстырып жіберуі мүмкін;

2) қайтымды мутациялар:

бастапқы зақымдану орнында кері мутация пайда болатын шынайы реверсиялар; псевдореверсиялар, мутация ақаулы геннің басқа бөлігінде (интрагендік мутацияның басылуы) немесе басқа генде (экстрагендік мутацияның басылуы) орын алады. Реверсиялар сирек кездесетін құбылыс емес, өйткені өзгерген организмдер әдетте белгілі бір жасушалық жүйеге көбірек бейімделеді.

Табиғаты бойынша:

1) тірі табиғатта өте сирек кездесетін және әрбір жеке жағдайда анықтау қиын себептердің әсерінен болатын спонтанды мутациялар. Вирус популяциясындағы мұндай өзгерістер сыртқы әсерсіз жүреді. Біртекті популяциялар жоқ, сондықтан оның даму барысында вирустық популяцияда белгілі бір ықтималдықпен спонтанды мутанттар пайда болады. Бір белгінің мутацияларының жиілігі штаммға байланысты әртүрлі болуы мүмкін.

Спонтанды мутациялар нәтижесінде пайда болуы мүмкін (Уотсон мен Крик, 1953 бойынша):

а) нуклеин қышқылын құрайтын негіздердің таутомерлік түрленуі (қайта реттелуі). Мысалы, адениндегі сутегі атомының орнындағы таутомерлік ығысу репликация кезінде адениннің тиминмен емес, гуанинмен жұптасуына әкеледі. Негіздерді жұптастыру кезінде қате кейінгі репликацияларда AT және GC жұбының ауыстырылуына әкеледі.

Бір генде пайда болған спонтанды мутациялар оның ұзындығы бойынша біркелкі емес таралады. Геннің кейбір бөліктері жиі өзгереді («ыстық» нүктелер), басқалары сирек. Сондықтан геннің әртүрлі аймақтарында базалық жұптасудағы қателіктердің ықтималдығы әртүрлі. Бұл нуклеин қышқылының спецификалық конформациясына байланысты болуы мүмкін: жеке нуклеотидтер басқаларына қарағанда таутомерлі трансформацияға ұшырауы мүмкін;

б) ферменттердің жұмысындағы қателіктер: ДНҚ немесе РНҚ полимеразалар.

Спонтанды мутациялардың мысалдары.

1. Табиғи өзгергіштік антигендік құрылым(гемагглютинин және нейраминидаза) адам және жануарлар тұмауы вирустарының (соның ішінде құстар), А2 типті штаммдарының мысалында. А2 типті бастапқы штамдар бір-бірінен антигендік құрылымы, агглютинациялау белсенділігі, термиялық тұрақтылығы, 40°С-та көбею қабілеті және өтпелі және индикаторлық күйі бойынша ерекшеленбеді. (Индикаторлық вирус – жасуша культурасынан басқа цитопатогенді емес вирусты анықтауға мүмкіндік беретін вирус.) Кейінірек А2/1, А2/2 және А2/3 (1968-1970 жж. оқшауланған) антигендік топшаларына жататын штаммдарды көрсетті. осы қоздырғыштың антигендік құрылымының және басқа биологиялық қасиеттерінің өзгеруі. Алдымен ингибиторға төзімді штаммдар жойылды, содан кейін ингибиторға сезімтал штаммдардың аралас популяциясынан ингибиторға төзімді нұсқалар пайда болды.

2. Тұмау вирусының гемагглютинині мен нейраминидазасы бір-бірінен тәуелсіз өзгерістерге ұшырайды. Мысалы, Висконсиндегі (АҚШ) күркетауықтардан оқшауланған құс тұмауы вирусында адам тұмауының A2/Гонконг/68 вирустарының нейроминидазасымен антигендік байланысты нейраминидаза бар және гемагглютининге ұқсамайды, ал шошқадан оқшауланған тұмау вирусы шамамен. Тайвань, құрамында адам тұмауының A2/Гонконг/68 антигендеріне қатысты гемагглютинин және нейраминидаза антигендері бар.

3. Аусыл вирусының (отбасылық пикорнавирустар) О типінде 11 сероварианттары, А типінде 32, С типінде 5, Sat-1 типінде 7, Sat-2 және әрқайсысында 3 сероварианттар белгілі. Сенбі-3. Азия 1 типті аусыл вирусының штамдары да антигендік құрылымы бойынша гетерогенді.

4. Қоздырғыштың вируленттілігін арттыру немесе әлсірету Өзгерістер аз уақыт ішінде болуы мүмкін, өйткені вирустардың өмірлік циклі иелерінің өмірлік циклімен салыстыруға келмейтін қысқа. Ньюкасл ауруы вирусының штаммдарының (парамиксовирустар) патогенді нұсқаларының көп санының болуы белгілі. Бұл ауру Еуропада алғаш рет пайда болған кезде, ол құстардың өлімінің жоғары пайызымен өткір болды. Қазіргі уақытта өлім деңгейі төмен және аурудың жеңіл ағымы бар ошақтар жиі тіркелуде. Фокустардың санының азаюы ғана емес, сонымен қатар эпизоотиялық штаммдардың әлсіреуі байқалады, бұл табиғи түрде әлсіреген В1, Ла Сота, Ф Бор/74/ВГНКИ вакцина штаммдарын оқшаулауға мүмкіндік берді.

5. Шошқа обасы вирустарының (Мияги штаммы), Ауески ауруы (Русс штаммы), қоян миксомасы және кене энцефалитінің табиғи әлсіреген штаммдарын оқшаулау туралы мәліметтер бар:

2) вирусқа (вирион немесе вегетативті форма) әртүрлі химиялық және физикалық мутагендер әсер еткенде, сондай-ақ вирус әдеттен тыс биологиялық жүйелерге бейімделген кезде пайда болатын индукциялық мутациялар (бейімделу өзгергіштігі).

Вирустың тұқым қуалайтын бірліктерін анықтағаннан кейін вирустық қышқыл молекуласының құрылымдық және функционалдық өзгерістерін тудыратын физикалық немесе химиялық мутагендермен тікелей әсер ету арқылы тірі вакцина штаммдарын алу перспективасы пайда болды. Жасанды мутагендерді қолданудың екі артықшылығы бар:

олар табиғи факторларға қарағанда ондаған және жүздеген есе тиімді мутацияларды тудырады;
жасанды мутагендердің әрекеті белгілі бір бағытқа ие; нуклеин қышқылдары құрылымының қандай элементтерін және осы немесе басқа мутагеннің қалай әрекет ететінін және оларда қандай өзгерістер туғызатынын алдын ала болжауға болады.

Химиялық мутагендер. Freese классификациясы бойынша (1960) химиялық мутагендер екі негізгі топқа бөлінеді:

нуклеин қышқылымен оның репликациясы кезінде ғана әрекеттесетін мутагендер (пурин және пиримидин негіздерінің аналогтары);
тыныштықтағы нуклеин қышқылының молекуласымен әрекеттесетін мутагендер. Бірақ мутациялардың пайда болуы үшін молекуланың кейінгі репликациялары (азот қышқылы, гидроксиламин, алкилирлеуші қосылыстар) қажет.

Химиялық қосылыстардың мутагендік әсерінің молекулалық механизмдері екі негізгі топқа бөлінеді (Э.Фриз бойынша):

1) негізді алмастыру, ол екі түрге бөлінеді: а) қарапайым (өтпелі), бір пурин негізі екіншісімен (мысалы, адениннің орнына - гуанин) немесе пиримидиндік негіз басқамен ауыстырылғанда (цитозин - урацил). Мұндай алмастырулар азот қышқылымен, бірқатар алкилирлеуші қосылыстармен және гидроксиламинмен мутацияларды индукциялағанда болады;

б) комплекс (трансверсия), онда бір пуриндік негіздің орнына пиримидин немесе пиримидиндік негіз пайда болады, пуриндік негізбен ауыстырылады. Трансверсиялар мутациялар этилэтансульфонатпен индукцияланғанда пайда болады;

2) қарапайым негізді алмастыруға қарағанда генетикалық кодта тереңірек өзгерістерге әкелетін негізді жоғалту (делеция) немесе енгізу. Геномның бір аймағындағы мутациялық зақымдану көбінесе әртүрлі фенотиптік көріністерге ие (плеиотропия) бірнеше генетикалық белгілердің өзгеруіне әкеледі. Сонымен бірге фенотиптік өрнектері бірдей (мысалы, жоғары температурада көбею қабілеті) генетикалық белгінің өзгеруінің негізі әртүрлі гендердің мутациялық зақымдануы болуы мүмкін.

Азотты негіз аналогтарының мутагендік белсенділігі(5-бромурацил, 5-фторурацил, 5-йодурацил, 2-аминопурин, 2,6-диаминопурин) олардың репликацияланатын ДНҚ және РНҚ молекулалары әсер еткенде ғана мутацияны индукциялауында жатыр. Ең жақсы зерттелген 5-бромурацил және 2-аминопурин. Тимин - урацил, онда CH топтарының біріндегі сутегі атомы (Н) метил тобы (CH 3) - метилурацилмен ауыстырылады. Алайда урацилде бұл сутегі атомы басқа атоммен, мысалы, броммен (Br) ауыстырылуы мүмкін. Осындай ауыстыру нәтижесінде жаңа қосылыс – бромурацил алынады, ол тиминнің аналогы болып табылады. Екі қосылыстағы негізгі сақинаның құрылымы тура бірдей, ал айырмашылық тек бір топта (СН 3 орнына Br).

Алкилирлеуші қосылыстармен индукцияланған мутациялар, нуклеин қышқылы молекуласындағы жай (өтпелі) және күрделі (трансверсия) алмастырулармен көрінеді. Пуриндер (негізінен гуанин) ДНҚ-дан жойылады және репликация кезінде саңылауға қарама-қарсы қай нуклеотид табылғанына байланысты не алмастыру түріндегі мутация пайда болады, не мүлде болмайды. Бұл заттардың тобына алкилирлеуші қосылыстар – қыша газы және оның аналогтары, этиленимин және оның аналогтары – этилметансульфонат және этилетансульфонат және т.б. Этилметансульфонат және этилетансульфонат гуаниннің алкилденуін және аз дәрежеде аденинді тудырады. Бұл пурин негізі мен қант арасындағы байланыстың гидролизіне және пурин негізінің жоғалуына әкеледі. Бұл қосылыстар Ньюкасл ауруымен және кене энцефалитінің вирустарымен мутагенді екендігі көрсетілген.

Гидроксиламиннің мутагендік әсерінуклеин қышқылының молекуласында қарапайым негіз алмастыруларының түзілуінен тұрады (бағыты вирустың нуклеин қышқылының түріне байланысты). Құрамында ДНҚ бар вирустарда бұл мутаген тек цитозинмен әрекеттеседі. Құрамында РНҚ бар вирустарда ол цитозинмен де, урацилмен де әрекеттеседі, бұл цитозинді урацилмен және керісінше ауыстыруды тудырады.

Гидроксиламиннің көмегімен герпес вирустары, Ньюкасл ауруы және полиомиелитте мутациялар пайда болды. Қарапайым герпес вирусының спонтанды мутанттары (агар ингибиторларына сезімталдық негізінде) гидроксиламиннің әсерінен қалпына келе алмайды, сондықтан НС-ның АТ-пен ауыстырылуына байланысты.

Гидроксиламиннің аналогтарының бірі – гидроксиметилгидроксиламин синтезделді және зерттелді, ол тек цитозинмен әрекеттеседі, бірақ РНҚ урацилмен әрекеттеспейді, яғни мутагендік әсер етудің бір бағыты және ерекшелігі жоғары.

Тек пиримидиндік негізде әсер ететін гидразин де тыныштықтағы нуклеин қышқылы молекуласындағы негіздерді химиялық түрде өзгертетін заттарға жатады.

Түс аралық агенттердің мутагендік әсеріқосылыстардың ДНҚ молекуласының бұрылыстары арасында орналасу қабілеті – интерколяция құбылысы. ДНҚ негіздері арасына акридинді енгізгенде олардың арасындағы қашықтық 0,34-0,7 нм-ге өзгереді. Акридиннің мутагендік әсері негізінен бактериофагтарға зерттелген.

Адам және жануарлар вирустарында профлавин индукцияланады Түрлі түрлерполиомиелиттің, кене энцефалитінің және сиыр шешегінің жасушаішілік вирусымен әсер ету кезіндегі мутациялар. Көрінетін жарықпен бірге акридиндік бояғыштар ДНҚ-сы бар вирустарға айқын өлтіретін әсер етеді.

Нитрозоқосылыстар (N-нитрозометилмочевина, N-нитрозоэтилмочевина, 14-метил-М-1-нитпо-N-нитрозогуанидин) және олардың туындылары мутагендік әсер етеді. Сілтілік рН кезінде нитрозоқосылыстардың мутагендік әсері алынған диазометанға, ал қышқыл рН кезінде азот қышқылына байланысты.

Адам және жануарлар вирустары үшін формальдегид те мутаген болып табылады; Мутанттар полиомиелит вирусында және жылқылардың батыс энцефаломиелит вирусында, тиісінше, тазартылған РНҚ және жасушаішілік вирус әсер еткенде индукцияланды. Формальдегидтің мутагендік әсер ету механизмі жақсы түсінілмеген.

Азот қышқылының мутагендік әсерітыныштықтағы нуклеин қышқылы молекуласындағы негіздерді өзгерту болып табылады. Ең жақсы зерттелген азот қышқылы (HNO 2) және гидроксиламин. Азот қышқылы мутаген ретінде органикалық негіздерді дезаминдендіреді [амин тобының молекулаларын (NH 2) ыдыратады].

Азот қышқылының әрекеті нәтижесінде аденин (А) гипоксантинге (Гк), гуанин (G) ксантинге (К), цитозин (С) урацилге (U) айналады. Дезаминацияланған органикалық негіздер жаңа қасиеттерге ие болады.

Физикалық мутагендер. Температураның жоғарылауының (40-50°С) мутагендік әсерін Э.Фриз полиомиелит вирусының РНҚ өңдеуі кезінде Т4 және Ю.3.Гендон бактериофагымен жүргізген тәжірибеде ашты. Температура ДНҚ-дан пуриндердің (апуринация, негізінен гуанин) жойылуына ықпал етеді.

Мұндай ДНҚ пуриннің жоғалуынан туындаған саңылауға қарсы репликацияланған кезде синтезделген тізбекке кез келген нуклеотидтерді қосуға болады. Егер бұрын осы жерде болмаған база қосылса, бұл мутацияның (өту немесе трансверсия) пайда болуын білдіреді.

Ультракүлгін сәулеленудің мутагендік әсері. Ультракүлгін сәулелер (УК) нуклеин қышқылының молекулаларымен әрекеттеседі және органикалық негіздермен «сіңеді», әсіресе толқын ұзындығы 260-280 нм. Тимин (Т), урацил (U) және цитозин (С) аденин (А) мен гуанинге (G) қарағанда УК-ға сезімтал. Сәулелену кезінде бұл пиримидиндердің құрылымы өзгереді; көршілес екі тимин молекуласы бір-бірімен жұптасып, тимин димерлері деп аталатындарды құрайды.

Ультракүлгін сәулелердің бактериофагтарға мутагендік әсерін алғаш рет американдық ғалым Кригер (1958), кейін Элмер мен Каплан (1959) анықтады.

Мысалдар: жасушадан тыс CD фагының мутациясын А.С.Кривинский алды, жасушаішілік вирусқа ультракүлгін әсер ету әдісін қолдана отырып, жасуша культурасында көбеюі бойынша бастапқы штаммнан ерекшеленетін Ньюкасл ауруы вирусының мутанттарын алуға болады.

УК-сәулелерінің әсерінен ОЭК жасуша дақылында тұрақты S-фенотипі бар Батыс жылқы энцефаломиелитінің (ВЭЕ) вирусының ұсақ бляшкалы мутанты алынды. Ультракүлгін сәулелердің әсерінен репродукциялық вирусқа және оның нуклеин қышқылына РНҚ құрылымдық бұзылыстары пайда болатын мутацияларды алу мүмкіндігі анықталды: урацил лимерлер мен гидраттарды түзеді.

Мутагенездің тиімділігі мен бағытына әсер ететін кем дегенде сегіз фактор бар:

1) мутагеннің табиғаты;

2) вирустың ерекше белгілері. Бірдей эксперименттік жағдайларда бір мутаген әртүрлі вирустарда, тіпті бір вирустың штамдарында әртүрлі мутацияларды тудыруы мүмкін;

3) вирустың жасушамен әрекеттесу кезеңі. Мутациялар мутагендер вирустың тыныш және вегетативті түрлеріне әсер еткенде пайда болуы мүмкін. Екінші жағдайда мутагендік әсер мутагеннің жасушаға ену мүмкіндігімен ғана емес, сонымен қатар вирус геномының репликациясымен ажырамас байланыс мүмкіндігімен де байланысты.

Көбеюдің әртүрлі кезеңдерінде вирустың генетикалық материалының мутагендер әсеріне сезімталдығы әртүрлі, бұл әсіресе бір тізбекті геномды РНҚ-сы бар вирустарда айқын көрінеді. Мысалы, этиленимин алғаш рет кене энцефалитінің вирусының көбеюші популяциясына ұшыраған кезде омыртқалы жануарлардың вирустарында мутацияны тудыру үшін сәтті қолданылды.

Заттың летальды және мутагендік әсерлерінің вирустың көбею сатысына тәуелділігі анықталды: ең үлкен мутагендік және летальды әсер осы мутагенге жасырын кезеңнің алғашқы 2 сағатында әсер еткенде, яғни бастапқы сатысында байқалды. репликативті формалардың қалыптасуы;

4) мутаген әсерінен кейін вируста болатын репликациялар саны;

5) мутагеннің вирус гендерімен әрекеттесуінің селективтілігі. Мутагендердің әсер етуінің тиімділігі мен ерекшелігі мутаген концентрациясына, рН, ортаның тұз құрамына және басқа да бірқатар факторларға байланысты. Көптеген мутагендер үшін мутагенездің қарқындылығы мен доза арасында тікелей байланыс анықталды. Алайда дозаның жоғарылауымен және мутагендік әсердің жоғарылауымен вирустың өмір сүруі де төмендейді. Мутациялардың жиілігін анықтайтын шама мен соңғысының өмір сүруі арасында математикалық байланыс бар;

6) өңдеу жағдайлары (ортаның рН, оның құрамы, температурасы);

7) жасуша жүйесінің түрі;

8) өсіру жағдайлары. Индукцияланған мутагенез «вирус – жасуша» жүйесі орналасқан қоректік ортаның құрамына байланысты. Өсу ортасында тимин болмаған жағдайда нуклеин қышқылына 5-бромурацилдің интенсивті қосылуы жүреді.

Тізімдегі мутагендік факторлардың нативті (түпнұсқа) вирусқа әсері азырақ, себебі:

вирустық нуклеин қышқылының вирустың ақуыз қабығына өте алмайтын мутагендерге қол жетімділігі аз;
нуклеин қышқылымен тығыз ішкі байланыстары бар вирустық ақуыздың белгілі бір тұрақтандырғыш әсері.

Мутанттық тұрақтылық. Мутагендердің әсерінен түзілген мутациялардың барлығы бірдей тұрақты емес. Тұрақтылықтағы айырмашылықтар қолданылатын мутагендердің әсер етуінің әртүрлі молекулалық механизмдерімен байланысты. Жоғары температура, қышқыл орта, ультракүлгін сәулелер және ультрадыбыстық толқындар әсерінен алынған мутанттар шамамен 20% реверсия береді. Бұл олардың вирустық нуклеин қышқылында негізінен жергілікті өзгерістерді тудырып, жеке негіздердің алмасуына әкелетініне байланысты. Профлавинге әсер еткенде барлық мутанттар толығымен тұрақты болды. Мутациялар жойылулар немесе негізді кірістіру нәтижесінде пайда болады. Вакцина вирусының штаммдарын вирусты мутагендердің әсеріне ұшырату арқылы алу кезінде генетикалық кодта тереңірек өзгерістерді тудыратын мутагендерді қолданған жөн, мысалы, түсіру немесе енгізу, өйткені мұндай мутанттар тұрақты тұқым қуалайтын қасиеттерге ие.

Вирустардың өтуінен (бейімделуінен) туындайтын мутациялар. Вирустардың мутантты популяциялары олардың in vitro (жасуша дақылдары) және in vivo (жануарлар, тауық эмбриондары) биологиялық жүйелерге бейімделуі нәтижесінде де пайда болуы мүмкін.

Жануарлар жолдарындағы мутациялар. Вирустарды табиғи сезімтал жануарларға немесе эксперименталды сезімтал жануарлардың гетерогенді ұлпаларына бейімдеу кезінде жұмыста көптеген факторлардың шешуші маңызы бар:

вирустың қасиеттері және оны енгізу әдісі. Штамның қасиеттері де айтарлықтай маңызды. Мысалы, көшедегі құтыру вирусының әртүрлі штаммдары тіркелген вирус штаммына айналу үшін әртүрлі жолдар санын қажет етеді;
жануардың түрі мен жасы. Ие төзімділігінің әлсіреуі (кортизонның әсері, температура, γ-сәулелену және т.б.) маңызды.

Вирустың биологиялық қасиеттерінің өзгеруіне үзінділерде қолданылатын жануарлар түрлерінің әсері туралы көптеген мысалдар бар.

Мысалдаргенетикалық тұрақты зиянсыз тірі вакциналарды алу түрінде оң нәтиже берді:

1) құтыру вирусының (Flury штаммының) бір күндік тауықтардың миы арқылы және одан әрі тауық эмбриондарына (саруыз қапшықтағы инфекция) сериялық өтуі арқылы вакцина штаммы (вирус фикс) алынды, ол үшін апатогенді болып табылады. қояндар, тышқандар мен иттер (Hep және Lep нұсқалары);

2) сары безгек вирусының тышқандардың миы арқылы бірнеше рет өтуі тышқандар үшін вирустың нейротропты қасиеттерін айтарлықтай арттырды және маймылдар үшін патогендік қасиеттерін жоғалтты. 258-260 өтуден кейін бейімделген вирус 1939 жылдан бастап адамдарды осы инфекцияға қарсы иммундау үшін қолданылады;

3) ешкі ағзасы арқылы жыланкөз вирусының ұзақ өтуі сезімтал жануарлар үшін оның вируленттілігінің әлсіреуіне әкелді. 1948 жылы вирустың әлсіреген нұсқасы алынды, ол малды вакцинациялау үшін қолданылады (Эдвардс штаммы);

4) дәл осылай Накамура мен Миямато жоғары тиімді тірі вакцина ретінде қолданылатын қоянға тері зиянкестерінің вирусын (L штаммы) бейімдеді;

5) тышқандар мен теңіз шошқаларына өту арқылы жылқы ауруының вирусының висцеротропты сипатын нейротропты түрге айналдыруға және жылқыларға зиянсыз вакцина штаммдарын алуға мүмкіндік болды;

6) аусыл вирусының жаңа туған қояндардың немесе тышқандардың денесі арқылы ұзақ уақыт бойы өтуі уақыт өте келе малға қатысты вирустың әлсіреуіне әкелді. Сонымен қатар типтік сәйкестік өзгерген жоқ;

7) тұмау вирусының тышқандарда (тәжірибелік және табиғи жағдайда да ең құбылмалы) өтуінің сериясы нәтижесінде (мұрын ішіне енгізу) ол осы жануарлар үшін жоғары патогенділікке ие болды және сонымен бірге патогенділігін жоғалтты. адамдар үшін. Тышқандарға бейімделген штамдарда басқа да бірқатар қасиеттер өзгерді: тежегіш сезімталдық, термиялық төзімділік және т.б. Бұл вирустың тұқым қуалауындағы терең өзгерістерді көрсетеді.

Балапан эмбриондарында өту кезіндегі мутациялар. Вирустардың тұқым қуалайтын өзгергіштігі олардың тауық эмбриондарына өтуі кезінде де байқалды. Вакцина штаммдары жұқпалы бронхиттің, құстардың жұқпалы ларинготрахеитінің, иттердің бөртпелерінің, көк тілдің, терісінің, Ньюкасл ауруының және т.б. профилактикасы үшін алынған.

Жасуша дақылдарында өту кезіндегі мутациялар. Көптеген вирустар жасуша және ұлпа дақылдарында сәтті өсіріледі және әлсірейді:

тауық эмбриондарының тірі қалған ұлпасының культурасында ұзақ өтуден кейін сары безгек вирусы өзінің иммуногенділігін сақтай отырып, өзінің нейротропты және висцеротропты қасиеттерін жоғалтты. Алынған штамм 17D тірі вакцина ретінде сәтті қолданылады;
маймылдың бүйрек жасушаларының культурасынан өту арқылы полиовирустың бірнеше әлсіреген штаммдарын (үш түрі) алды. Осы штаммдардан дайындалған вакцина адамға зиянсыз, табиғатта айналымда жүрген полиомиелит вирусының жабайы штамдарына иммунитетті қамтамасыз ететін қарқынды және ұзақ мерзімді иммунитетті тудырады;
пассаж әдісімен жасуша культурасындағы іріктеумен ұштастыра отырып, ірі қара мал вирусының (LIII Nakamura штамы) әлсіреген ареактогеин вакцина штамы LT алынды.

Ірі қара малда аусыл вирусының, жұқпалы ринотрахеиттің, вирустық диареяның, қоян миксоматозының және парагрипп-3 вирусының тұқым қуалайтын әлсіреген иммуногенді штамдарын алу туралы көптеген мәліметтер бар. әртүрлі түрлеріжасуша дақылдары.

Бейімделу процесінде мутацияның пайда болу себептері. Өткізу кезінде вирустың қасиеттерінің өзгеруі қадамдармен жүреді. Алғашқы үзінділерде негізінен кез келген генетикалық белгіні өзгерткен вириондар табылды. Популяциядағы өту санының ұлғаюымен екі немесе одан да көп генетикалық белгілерді өзгерткен вириондар анықталады; мұндай бөлшектердің саны үнемі өсіп отырады және болашақта вирустық бөлшектердің басым көпшілігінде көптеген генетикалық белгілердің өзгеруі байқалады.

Вирус популяциясының өту кезінде тұқым қуалайтын өзгергіштігінің механизмі екі процеске негізделген: мутация және іріктеу. Екі процесте де мутация индукторы және селективті фактор болып табылатын сыртқы орта маңызды рөл атқарады.

Егер модификацияланған және бастапқы вирустық бөлшектерді қамтитын гетерогенді вирустық популяция қалыпты жағдайда өсірілетін болса, онда оның реверсиясы орын алады. Мысалы, әлсіреген полиомиелит вирусының 3 түрімен жүргізілген зерттеулер өзгертілген белгілердің реверсиясы тек вирустық популяцияның гетерогенділігімен ғана емес, сонымен қатар генетикалық біртекті популяцияда тұқым қуалайтын қасиеттерінің тұрақтылығы төмен вирус бөлшектерінің болуымен де байланысты болуы мүмкін екенін көрсетті. .

Вирустың қоздырғышы тудыратын өзгергіштігі туралы көптеген фактілер жинақталды (хостпен басқарылатын вариация). Өзгерістер жасушаның ондағы синтезделген вирус компоненттерінің табиғатына әсер етуінде жатыр. Мұндай модификациялар вирус геномының нуклеотидтер тізбегіне әсер етпейді. Олар ДНҚ-сы бар бактериофагтарда, Сендай вирусында, Ньюкасл ауруы, тұмау және т.б. сипатталған. Вирус геномында кодталған ақуыздардың құрамы хост жасушасымен өзгертілуі мүмкін. Бұл жасушада антикодон мен сәйкес амин қышқылының кодонының арасындағы сәйкестігі бұзылған тРНҚ-ның арнайы мутагендік формаларының болуына байланысты.

Модификациялар вирустық бөлшекке иесі жасуша компоненттерінің (негізінен белоктар мен липидтер) қосылуынан туындауы мүмкін: миксовирустар, парамиксовирустар, қабығы модификацияланған жасушалық мембрана болып табылады. Мұндай мембранада жасушалық липидтер де, иесінің жасушалық ақуыздары да болады. Демек, қабылдаушы жасуша (жасуша жүйесі немесе ағзалардың түрлері) өзгерген кезде жасушалық антигендер де вирус қабықшасының құрылымында өзгереді.

Альфавирустар мен флавивирустардың антигендік нұсқалары әртүрлі хост жүйелеріндегі мәдениет жағдайларымен байланысты. Ие жасушаларының белок компоненттері вирионның суперкапсидті қабығына кіреді, оның антигендік сипаттамаларының өзгеруін тудырады.

Осылайша, қабылдаушы жасуша вирустың фенотипіне айтарлықтай әсер етуі немесе оның көбеюіне (ішінара немесе толық) кедергі жасай алады.

Мутацияның салдары:

қалыпты жағдайда фенотиптік көріністердің өзгеруі. Мысалы, агар гелі астындағы бляшкалардың мөлшері артады немесе азаяды; жануарлардың белгілі бір түрі үшін нейровируленттілікті арттырады немесе төмендетеді; вирус химиотерапевтік агенттің әсеріне сезімтал болады және т.б. Морфологиялық немесе құрылымдық мутациялар вирионның мөлшеріне, вирустық белоктардың бастапқы құрылымына, вирусқа тән ерте және кеш ферменттерді анықтайтын гендердің өзгеруіне байланысты болуы мүмкін. вирустың көбеюі;
вирустық полимераза сияқты өмірлік маңызды вирус-спецификалық ақуыздың синтезін немесе қызметін бұзатын өлімге әкелетін мутация;
шартты өлімге әкелетін мутация, онда вирусқа тән ақуыз ол үшін белгілі бір оңтайлы жағдайларда өз функцияларын сақтайды және қолайсыз жағдайларда өз функцияларын жоғалтады. Мұндай мутациялардың мысалы температураға сезімтал (ағылшын тілінен температураға сезімтал) - ts-мутациялар, бұл қабілеттерді қалыпты өсу температурасында сақтай отырып, вирус жоғары температурада (39-42 ° C) көбею қабілетін жоғалтады ( 36-37 ° C).

Мутанттарды таңдау. Модификацияланған организмдермен жұмыс істегенде, белгілі бір вирустың мутациялық өзгергіштігін зерттеу және қызығушылық тудыратын мутанттарды таңдау маңызды. Селекция үшін мутанттардың физика-химиялық және биологиялық қасиеттері анықталады:

белгілі бір белгінің (маркердің) өзгеруі мен вируленттілік (вирустың реактогенділігі, иммуногендігі және басқа да қасиеттері) арасындағы байланыс – мутанттардағы генетикалық белгілердің ковариациясы;
мутант фенотипінің табиғаты: белгілі бір жүйеде көбею қабілеті, термиялық төзімділік, гемагглютинациялау, гемолиздеу және басқа қасиеттері.

Жалпы популяцияның қасиеттері вирусологияда зерттелетіндіктен, вирустың тұқым қуалауының өзгеруін көрсету үшін, яғни тұқым қуалаушылығы өзгерген вирустық бөлшектердің көбеюі басым болатын жағдайларды жасау үшін селекция процесі қажет. орын алады. Нәтижесінде бүкіл вирус популяциясы біртекті генетикалық мутантты вириондардан тұрады.

Эксперименттік зерттеулерде генетикалық біртекті популяцияны алу кезінде келесі таңдау әдістері қолданылады:

балапан эмбрионының хориоаллантоикалық қабығындағы жалғыз пустулалардан клондарды бөліп алу;
жасуша культурасындағы бляшкалардан клондарды іріктеу;
сұйылтуларды шектеу әдісімен таңдау;
селективті адсорбция және элюция арқылы таңдау;
модификацияланған өсіру жағдайында өтуді таңдау.

Генетикалық талдау үшін оңай анықталатын, жеткілікті тұрақты және бір мутация арқылы басқарылатын белгілер ғана қолайлы. Жануарлардың вирустарында патогенділік, вируленттілік, антигендік құрылым сияқты күрделі белгілер бір емес, көптеген гендер арқылы бақыланады.

Қазіргі уақытта жануарлар вирусының мутанттары шартты өлімге әкелетін мутацияларды талдау негізінде таңдалады. Осы кластың барлық шартты өлімге әкелетін мутанттары (мысалы, барлық ts-мутанттар) бір ортақ белгіге ие және көп жағдайда фенотиптік тұрғыдан ажыратылмайды. Мутация нәтижесінде ts-сезімталдықтың пайда болу себептерінің бірі - фермент сияқты ақуыздың біріншілік құрылымының өзгеруі. Оның үстіне, бұл өзгеріс ферменттің рұқсат етілген температурада жұмыс істейтіні, ал температураның жоғарылауы (төмендеуі) жабайы типтегі ақуыздың конформациясына қарағанда оның конформациясын күштірек өзгертеді және мутантты ақуызда ферментативті белсенділіктің болмауына әкеледі. .

Қатені тапсаңыз, мәтін бөлігін бөлектеп, басыңыз Ctrl+Enter.

Кіріспе

Ауыл шаруашылығы жануарларының қауіпсіздігі мен өнімділігін арттыру мал шаруашылығына ветеринариялық қызметті одан әрі жетілдірмейінше мүмкін емес. Ветеринариялық пәндердің ішінде маңызды орын вирусологияға тиесілі. Заманауи мал дәрігері аурудың клиникалық және патологиялық жағын ғана емес, сонымен қатар вирустар, олардың қасиеттері, зертханалық диагностика әдістері және инфекциядан кейінгі және вакцинациядан кейінгі иммунитеттің ерекшеліктері туралы нақты түсінікке ие болуы керек.

Вирустар табиғи көбею жағдайында да, тәжірибеде де қасиеттерін өзгертеді. Вирустар қасиеттерінің тұқым қуалайтын өзгеруінің негізінде екі процесс жатуы мүмкін: 1) мутация, яғни вирус геномының белгілі бір бөлігіндегі нуклеотидтер тізбегінің өзгеруі, қасиетінің фенотиптік түрде айқын өзгеруіне әкеледі; 2) рекомбинация, яғни бір-біріне жақын, бірақ тұқым қуалаушылық қасиеттерімен ерекшеленетін екі вирустың генетикалық материалмен алмасуы.

Вирустардағы мутация

Мутация – гендердің өзінің өзгеруіне байланысты өзгергіштік. Ол мезгіл-мезгіл, спазмодикалық болуы мүмкін және вирустардың тұқым қуалайтын қасиеттерінің тұрақты өзгеруіне әкеледі. Вирустардың барлық мутациялары екі топқа бөлінеді:

· өздігінен;

· индукцияланған;

Ұзындығы бойынша олар нүктелік және аберрациялық (геномның маңызды бөлігіне әсер ететін өзгерістер) болып бөлінеді. Нүктелік мутациялар бір нуклеотидті ауыстыру нәтижесінде пайда болады (құрамында РНҚ бар вирустар үшін). Мұндай мутациялар кейде бастапқы геномдық құрылымды қалпына келтіре отырып, кері әсер етуі мүмкін.

Дегенмен, мутациялық өзгерістер нуклеин қышқылы молекулаларының үлкенірек аймақтарын, яғни бірнеше нуклеотидтерді басып алуға қабілетті. Бұл жағдайда бүтін секциялардың түсіп қалуы, кірістірулері және ығысуы (транслокациясы) және тіпті секциялардың 180 ° бұрылуы (инверсиялар деп аталады), оқу жақтауының ығысулары да орын алуы мүмкін - нуклеин қышқылдарының құрылымында үлкенірек қайта құрулар, демек, генетикалық ақпараттың бұзылуы.

Бірақ әрқашан нүктелік мутациялар фенотиптің өзгеруіне әкелмейді. Мұндай мутациялардың көрінбеуінің бірнеше себептері бар. Солардың бірі – генетикалық кодтың азғындауы. Ақуыз синтезінің коды бұзылған, яғни кейбір аминқышқылдары бірнеше триплеттермен (кодондар) кодталуы мүмкін. Мысалы, лейцин амин қышқылын алты үштік кодтауға болады. Сол себепті, егер РНҚ молекуласында кейбір әсерлердің әсерінен CUU триплеті CUC, CUA CUG алмастырылса, онда амин қышқылы лейцин синтезделген белок молекуласының құрамына бәрібір кіреді. Сондықтан белоктың құрылымы да, оның биологиялық қасиеттері де бұзылмайды.

Табиғат синонимдердің өзіндік тілін қолданады және бір кодонды екіншісімен алмастыра отырып, олардың ішіне сол ұғымды (амин қышқылын) енгізеді, осылайша синтезделген ақуызда өзінің табиғи құрылымы мен қызметін сақтайды.

Тағы бір нәрсе, кейбір амин қышқылы тек бір триплетпен кодталғанда, мысалы, триптофан синтезі тек бір UGG триплетімен кодталған және алмастыру, яғни синоним жоқ. Бұл жағдайда ақуызға кейбір басқа амин қышқылы кіреді, бұл мутантты белгінің пайда болуына әкелуі мүмкін.

Фагтардағы аберрация бір жұптан вирустың бір немесе бірнеше функцияларын анықтайтын реттілікке дейінгі әртүрлі сандағы нуклеотидтердің жойылуы (түсіру) нәтижесінде пайда болады. Спонтанды және индукциялық мутациялар да тура және кері болып бөлінеді.

Мутациялардың әртүрлі салдары болуы мүмкін. Кейбір жағдайларда олар қалыпты жағдайда фенотиптік көріністердің өзгеруіне әкеледі. Мысалы, агар жабынының астындағы бляшкалардың мөлшері үлкейеді немесе азаяды; жануарлардың белгілі бір түрі үшін нейровируленттілікті арттырады немесе төмендетеді; вирус химиотерапевтік агенттің әсеріне сезімтал болады және т.б.

Басқа жағдайларда мутация өлімге әкеледі, себебі ол вирустық полимераза сияқты өмірлік маңызды вирус-спецификалық ақуыздың синтезін немесе қызметін бұзады.

Кейбір жағдайларда мутациялар шартты түрде өлімге әкеледі, өйткені вирусқа тән ақуыз белгілі бір жағдайларда өз функцияларын сақтайды және рұқсатсыз (рұқсат етпейтін) жағдайларда бұл қабілетін жоғалтады. Мұндай мутациялардың типтік мысалы температураға сезімтал – ts-мутациялар болып табылады, онда вирус жоғары температурада (39 - 42 ° C) көбею қабілетін жоғалтады, бұл қабілетті қалыпты өсу температурасында (36 - 37 ° C) сақтайды. .

Морфологиялық немесе құрылымдық мутациялар вирионның мөлшеріне, вирустық ақуыздардың бастапқы құрылымына, вирустың көбеюін қамтамасыз ететін ерте және кеш вирусқа тән ферменттерді анықтайтын гендердегі өзгерістерге қатысты болуы мүмкін.

Олардың механизмі бойынша мутациялар да әртүрлі болуы мүмкін. Кейбір жағдайларда делеция орын алады, яғни бір немесе бірнеше нуклеотидтердің жоғалуы, басқаларында бір немесе бірнеше нуклеотидтер енгізіледі, ал кейбір жағдайларда бір нуклеотид басқасымен ауыстырылады.

Мутациялар тікелей және кері болуы мүмкін. Тікелей мутациялар фенотипті өзгертеді, ал кері (реверсиялар) оны қалпына келтіреді. Алғашқы зақымданумен бірге артқы мутация пайда болғанда шынайы реверсиялар мүмкін, ал егер мутация ақаулы геннің басқа бөлігінде (интрагендік мутацияның басылуы) немесе басқа генде (экстрагендік мутацияның басылуы) орын алса, псевдореверсиялар мүмкін. Ревертация сирек кездесетін оқиға емес, өйткені реверанттар әдетте берілген ұялы жүйеге көбірек бейімделеді. Сондықтан, қажетті қасиеттері бар мутанттарды, мысалы, вакцина штаммдарын алу кезінде олардың жабайы түрге айналу мүмкіндігін ескеру қажет.

Вирустар тірі дүниенің басқа өкілдерінен тек шағын өлшемдерімен, тірі жасушаларда селективті көбею қабілетімен, тұқым қуалайтын заттың құрылымдық ерекшеліктерімен ғана емес, сонымен қатар айтарлықтай өзгергіштігімен ерекшеленеді. Өзгерістер вирустардың мөлшеріне, пішініне, патогенділігіне, антигендік құрылымына, тіндердің тропизміне, физикалық және химиялық әсерлерге төзімділігіне және басқа да қасиеттеріне қатысты болуы мүмкін. Өзгерістердің себептері, механизмдері және сипатының маңыздылығы вирустардың қажетті вакциналық штамдарын алуда, сондай-ақ вирустық эпизоотиялармен күресудің тиімді шараларын әзірлеуде үлкен маңызға ие, оның барысында белгілі болғандай, вирустардың қасиеттері айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Вирустардың қасиеттерін өзгерту қабілетінің салыстырмалы түрде жоғары болуының себептерінің бірі - бұл микроорганизмдердің тұқым қуалайтын заты сыртқы орта әсерінен аз қорғалған.

Вирустардың мутациясы цистрондардың химиялық өзгеруі немесе олардың вирустық нуклеин қышқылы молекуласының құрылымында орналасу реттілігінің бұзылуы нәтижесінде болуы мүмкін.

Жағдайларға байланысты вирустардың қалыпты көбею жағдайында байқалатын табиғи өзгергіштігі және көптеген арнайы өту процесінде немесе вирустарға арнайы физикалық немесе химиялық факторлардың (мутагендер) әсер етуінен алынған жасанды болып бөлінеді.

Табиғи жағдайда өзгергіштік барлық вирустарда бірдей көрінбейді. Бұл қасиет тұмау вирусында айқын көрінеді. Панголин вирусы айтарлықтай өзгергіштікке ұшырайды. Бұл вирустардың әртүрлі типтерінде көптеген нұсқалардың болуы және әрбір дерлік эпизоотияның соңында оның антигендік қасиеттерінің елеулі өзгерістері дәлелдейді.

2) рекомбинация, яғни бір-біріне жақын, бірақ тұқым қуалаушылық қасиеттерімен ерекшеленетін екі вирустың генетикалық материалмен алмасуы.

Вирустардағы мутация

Мутация – бұл гендердің өзгеруіне байланысты өзгергіштік. Ол мезгіл-мезгіл, спазмодикалық болуы мүмкін және вирустардың тұқым қуалайтын қасиеттерінің тұрақты өзгеруіне әкеледі. Вирустардың барлық мутациялары екі топқа бөлінеді:

· өздігінен;

· индукцияланған;

Дегенмен, мутациялық өзгерістер нуклеин қышқылы молекулаларының үлкенірек аймақтарын, яғни бірнеше нуклеотидтерді басып алуға қабілетті. Бұл жағдайда бүтін секциялардың түсіп қалуы, кірістірулері және ығысуы (транслокациясы) және тіпті секциялардың 180°-қа бұрылуы (инверсиялар деп аталады), оқу жақтауының ығысулары да болуы мүмкін - нуклеин қышқылдарының құрылымында үлкенірек қайта құрулар және демек, генетикалық ақпараттың бұзылуы.

Мутация жиілігі және олардың пайда болу механизмдері

Бактериофагтардағы мутациялар тек генетикалық талдау мақсатында ғана емес, сонымен қатар фагтардың өздерінің қасиеттері туралы ақпарат алу үшін де өте қарқынды зерттелді. Фаг ұрпақтарында белгілі мутанттардың кездесу жиілігі өте кең диапазонда өзгереді: мысалы, кейбір мутанттар 10-нан көп емес жиілікте түзіледі, ал басқалары 10 немесе одан да көп жиілікте пайда болады. Мутацияның жоғары жылдамдығының жағымсыз әсері әдетте селекция әрекетімен өтеледі. Мысалы, фаг мутанты фагтың жоғары өнімділігін беретін жабайы түрмен бәсекелес болуы мүмкін.

Өздігінен пайда болуының жоғары жиілігі әдетте бір локустың көптеген орындарында пайда болуы мүмкін мұндай мутацияларға тән. Қалыпты белгі геннің функционалдық формасына сәйкес келетін, ал мутант берілген локустың кез келген нүктесінде қандай да бір өзгеріс нәтижесінде пайда болған жағдайда, тікелей мутациялардың жиілігі кері мутациялардың жиілігінен жоғары болады, өйткені кері мутациялар қалыпты жағдайды қалпына келтіруге әкелуі керек. Кейде ревертанттар шын мәнінде псевдоревертант болып табылады, не кейбір басқа гендегі өзгерістер (супрессорлық мутациялар) нәтижесінде, не өнімнің басқа, бірақ сонымен бірге белсенді формасын тудыратын сол гендегі өзгерістер нәтижесінде.

Жетілген фаг бөлшектерінде өздігінен пайда болатын мутациялардың жиілігі өте төмен, бірақ олар рентген немесе ультракүлгін сәулелер, азот қышқылы, гидроксиламин немесе алкилирлеуші агенттер сияқты кез келген мутагендік факторлардың әсерінен туындауы мүмкін. Азот қышқылы нуклеотидтердің негіздерін дезаминдендіреді, ал этилметилсульфонат этилилдендіреді. Гидроксиламин шитозинді урацилге айналдырады. Модификацияланған фагтармен жұқтырған кезде, химиялық өзгертілген нуклеин қышқылының репликациясы кезінде пайда болатын қателіктерге байланысты мутациялар пайда болады және бір бактериядан бөлінген фаг ұрпақтарында қалыпты және мутантты бөлшектер болады. Дегенмен, күткендей, құрамында бір тізбекті ДНҚ бар фагты мутагенмен өңдеу мутанттың таза клонын шығарады.

Фагтардың көбеюі кезінде пайда болатын мутация процесін зерттеу фагтардың дамуын талдау үшін үлкен тікелей маңыздылыққа ие. Алдымен спонтанды мутация процесін қарастырайық. Фаг мутациясы орын алған бактериялық жасушада қалыпты және мутантты фаг түзіледі. Белгілі бір бактериялық жасушадан шыққан фаг популяциясының құрамындағы мутантты фаг бөлшектерінің саны фагтардың көбеюінің табиғатымен анық анықталады, өйткені жаңа гендер бұрыннан барлардың репликациясы арқылы ғана түзілуі мүмкін. Егер берілген мутацияның ықтималдығы әрбір репликация үшін бірдей болса, онда пайда болған мутанттар саны репликация механизміне байланысты. Мысалы, егер әрқайсысы жаңа көшірмеген басқалардан тәуелсіз қалыптасады, содан кейін әртүрлі жұқтырған бактериялардан фагтың ұрпақтарында мутантты көшірмелердің таралуы кездейсоқ болады. Егер, керісінше, алынған көшірмелердің әрқайсысы кезекпен шығарылса, онда мутанттық көшірмелер топтарда немесе мутантты «бауырластардан» тұратын клондарда пайда болады.

Хост модификациялары

Бактериофагтар мутациялардан басқа генетикалық емес өзгерістерге ұшырайды, оларда негізгі рөлді иесі жасуша атқарады. Бұл құбылыс хост-индукциялық модификациялар деп аталады. Молекулярлық биология үшін бұл модификациялардың маңыздылығы мынада, олар жасушаішілік ортаның генетикалық материалдың химиялық құрылымында осындай өзгерістерді тудыруға қабілеттілігін көрсетті, бұл ДНҚ синтездейтін жасуша линияларын анықтауға болады. Ұқсас құбылыстар алғаш рет фагтық ДНҚ-да табылды, бірақ олар бактерия жасушасының кез келген ДНҚ-сына да қатысты. Сондай-ақ, бұл құбылыс эукариоттық жасушаларға да қатысты болатын бақылаулар бар. Ерекше жағдайларда күрделі жағдайлар туындауы мүмкін. Кейде екі қожайынның фагты екі жақты шектеуі байқалады, бірақ бұл міндетті емес.

Жасушалар қабылдамаған фаг оларға адсорбцияланып, олардың ДНҚ-сын енгізе алады. Дегенмен, соңғысының бір бөлігі тез жойылады және репликация болмайды. ДНҚ-ның ыдырауы ДНҚ-ның белгілі бір бөліктерін тануға және егер олар М-ферменттердің әсерінен өзгертілмеген болса, оларды ыдыратуға қабілетті арнайы эндонуклеазалармен (шектеу ферменттері немесе R-нуклеазалар) туындайды. Осыдан кейін ДНҚ экзонуклеазалар арқылы жеке нуклеотидтерге бөлінеді. Бактерия штаммында бір немесе бірнеше R-нуклеазалар және бір мезгілде жасушаның ДНҚ-сын қорғайтын М-ферменттер болуы мүмкін. Бұл ферменттердің ыңғайлы номенклатурасы ұсынылды. Кейбір мәліметтер бойынша, R-нуклеазаларды тану орындары ДНҚ-ның ыдырау орындарымен сәйкес келе бермейді; бәлкім, фермент ДНҚ бөлінетін жерді тапқанға дейін жіп бойымен қозғала алады.

Хост-индукциялық модификациялардың функционалдық рөлі түсініксіз. Олар бактериялардың берілген штаммын әртүрлі бактерияларда өсетін фагтардың жаппай жойылуынан қорғай алады. Жалпы алғанда, модификациялардың рөлін бактериялық жасушаға рұқсат етілмейтін бөтен ДНҚ-ның енуінен және оның кейіннен «инсплантациясынан» қорғау ретінде анықтауға болады. В штаммында таралатын фагты қабылдамайтын А бактериясы конъюгация немесе трансдукция арқылы енгізілген болса, В бактериясының ДНҚ-сын да қабылдамайды.

Санат бойынша танымал: