(±)РНК- вирусы
Наследственная информация вирусов может храниться в виде двухцепочечной (±)РНК (рис. 15.4, в). В эту группу входят, например, ротавирусы, вызывающие расстройства кишечника. При размножении этих вирусов вместе с вирусной РНК в клетку попадает и вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза, которая обеспечивает синтез молекул (+)РНК на нити (-)РНК. В свою очередь, (+)РНК обеспечивает производство вирусных белков на рибосомах и служит матрицей для синтеза новых (-)цепочек вирусной РНК-полимеразой, синтезированной в ходе трансляции. Часть молекул (-)РНК соединяется с (+)РНК и образует двухнитевую молекулу РНК, а другая – функционирует как матрица для синтеза мРНК. Двухнитевой (±)РНК-геном упаковывается в белковую оболочку, и образуется новое поколение вирионов. Выход образовавшихся вирионов сопровождается гибелью клетки.
15.4.3. Ретроидные вирусы
К ретроидным относятся вирусы, репликация/транскрипция генома которых включает стадию обратной транскрипции, т. е. синтез ДНК на матрице РНК. Этот процесс осуществляется РНК-зависимой ДНК-полимеразой, или ревертазой (обратной транскриптазой), которая впервые была обнаружена у ретровирусов. Фермент обладает несколькими ферментативными активностями: полимеразной – способен использовать в качестве матрицы как РНК, так и ДНК; активностью РНКазы Н – разрушает находящуюся в дуплексе с ДНК цепь РНК до олигомеров размером 6–12 нуклеотидов; ДНК-эндонуклеазной активностью — вносит одноцепочечные разрывы преимущественно в кольцевую форму ДНК. Фермент состоит из двух субъединиц, присутствующих в эквимолярных количествах — малой α (p65) и большой β (p95). Альфа-субъединица обладает полимеразной активностью и активностью РНКазы Н. Эндонуклеазная активность обусловлена С-концевой областью бета-субъединицы. Ревертаза способна работать только при наличии затравки.
Группа ретроидных вирусов включает вирусы с РНК- и ДНК-геномом.
Ретровирусы
Члены семейства ретровирусов вызывают ряд тяжелых заболеваний животных и человека. К наиболее изученным вирусам относятся вирусы лейкемии птиц, мышей, кошек и приматов, а также вирусы иммунодефицита кошек, обезьян и человека. Геном этих вирусов представлен одноцепочечной (+)РНК, но инфекционный процесс развивается по совершенно особой схеме. Репродуктивный цикл (+)РНК-ретровирусов уникален, в ходе его образуются молекулы ДНК в качестве промежуточного продукта (рис. 2, е). В вирусном геноме закодирован необычный фермент (обратная транскриптаза, или ревертаза), который обладает свойствами как РНК-зависимой, так и ДНК-зависимой ДНК-полимеразы. Этот фермент попадает в заражаемую клетку вместе с вирусной РНК и обеспечивает синтез ее ДНК-копии сначала в одноцепочечной форме [(-)ДНК], а затем и в двухцепочечной [(±)ДНК]. Далее происходит синтез вирусных (+)РНК, синтез вирусных белков, формирование вирионов и их выход из клетки .
Открытие обратной транскрипции (отсюда название ретровирусы) опровергло центральную догму молекулярной биологии, утверждавшую, что перенос генетической информации возможен только в направлении от ДНК к РНК и затем к белку (ДНК → РНК → Белок).
Зрелые частицы ретровирусов содержат по 2 идентичные молекулы одноцепочечной РНК и связанные с ними молекулы обратной транскриптазы. Геном заключен в икосаэдрический капсид, состоящий из внутренних белков. Капсид заключен в оболочку, образованную из цитоплазматической мембраны клетки, от которой отпочковался вирус. Оболочка модифицирована гликозилированными белками.
Для репликации вируса необходимо всего три вирусных гена: ген gag, кодирующий внутренние белки вириона; ген pol, отвечающий за синтез протеазы, обратной транскриптазы и интегразы; и ген env, кодирующий белки оболочки вируса.
Первичный контакт ретровируса с клеткой при заражении осуществляется за счет взаимодействия гликопротеинов оболочки с клеточными рецепторами. Проникновение вирусного капсида в клетку происходит путем слияния мембран вириона и клетки и сопровождается освобождением капсида от оболочки и началом синтеза двухцепочечной ДНК провируса на матрице вирусной РНК. Биосинтез ДНК осуществляется с помощью ревертазы, входящей в состав вирусного нуклеокапсида.
Реакция обратной транскрипции у ретровирусов представляет собой многостадийный процесс, в результате которого образуются молекулы двухцепочечных ДНК с длинными (несколько сотен нуклеотидов) концевыми повторами (LTR). Молекулы (+)РНК ретровирусов служат матрицей для синтеза РНК-зависимой ДНК-полимеразой (обратной транскриптазой, ревертазой) молекулы (-)ДНК. Обратная транскриптаза, подобно ДНК-полимеразам, катализирует синтез ДНК в направлении 3'-5' и не способна к инициации синтеза de novo. Затравкой при синтезе минус-нити ДНК служат клеточные транспортные РНК (тРНК). Для каждого вируса это определенная тРНК, попадающая в вирион в процессе инкапсидации геномной РНК. После образования гибридной молекулы РНК-ДНК происходит разрушение исходной вирусной РНК из комплекса гибридной молекулы под действием РНКазы. Наконец, на матрице цепи ДНК комплементарно синтезируются новые цепи ДНК и образуется двухцепочечная ДНК.
Конечный продукт обратной транскрипции – двухцепочечная ДНК провируса, содержит все вирусные гены и фланкирована 3'- и 5'-LTR, в которых содержатся регуляторные элементы, играющие важную роль в жизненном цикле вируса. ДНК провируса транспортируется в ядро и способна интегрироваться в геном делящихся клеток и передаваться по наследству. Интеграция вирусной ДНК необходима для последующей репликации вируса в зараженных клетках. Этот процесс происходит при участии интегразы, кодируемой вирусным геном pol. Хотя интеграция не зависит от специфических последовательностей нуклеотидов в геномной ДНК, провирус предпочтительно интегрирует в активно транскрибируемые участки генома. Интегрированный провирус представляет собой транскрипционную единицу со своими регуляторными элементами, но экспрессия полностью зависит от ферментов и факторов клетки-хозяина. Вирусспецифическая регуляция на уровне транскрипции определяется элементами, локализованными в LTR.
В результате транскрипции, катализируемой клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразой, образуются (+)РНК. Полноразмерная копия (+)РНК способна формировать геномы дочерних популяций, а также транслироваться как мРНК с образованием структурных белков и ферментов, участвующих в сборке вирионов. Копии РНК могут быть подвергнуты сплайсингу – устранению интронов из мРНК-предшественника. В результате образуются малые молекулы мРНК, кодирующие поверхностные, регуляторные и добавочные белки вируса.
Первичными продуктами трансляции вирусных РНК являются белки-предшественники, созревание которых до зрелых белков осуществляется в результате их протеолитического расщепления. Процессинг предшественников, кодируемых генами gag и pol, происходит при участии вирусной протеазы, а гликозилированного предшественника – продукта гена env – осуществляется клеточными протеазами.
Самосборка вирусов и созревание вирусных частиц происходит в цитоплазме. Сигналом для упаковки вирусной РНК в белки капсида является специфическая последовательность в 5'-концевой области вирусной РНК (ψ-область).
Зрелые вирионы выходят из клетки, отделяясь от неё почкованием. При этом оболочка вириона формируется из клеточной мембраны.
Новые вирионы могут присоединяться к рецепторам на поверхности незараженных клеток, и осуществляется новый цикл репликации вируса.
Достарыңызбен бөлісу: |
