Рекомбинация вирусов по механизму смены матриц
Среди РНК-содержащих вирусов рекомбинация наиболее полно исследована на модели полиовируса ( Picornaviridae , Enterovirus ). Опыты двух- и трехфакторного скрещивания мутантов полиовируса выявили аддитивность частот рекомбинаций по избранным парам признаков, что позволило расположить последние в линейном порядке и построить генетическую карту вируса. Сама возможность образования жизнеспособных рекомбинантов указывала на точность рекомбинации, т.е. на образование рекомбинантных геномов без выпадений (делений) или вставок. Для объяснения такой точности рекомбинационного события была выдвинута гипотеза рекомбинации по механизму смены матриц. Эта модель предполагает, что при синтезе комплементарной нити РНК сначала в качестве матрицы используется одна молекула РНК, а затем РНК-зависимая РНК-полимераза вместе с синтезированным начальным участком РНК переходит на другую РНК-матрицу, на которой и завершается синтез рекомбинантной молекулы РНК. Очевидно, что, согласно этой модели для рекомбинации, обязательно нужна репликация РНК. Было также продемонстрировано влияние мутаций в гене вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразы на эффективность рекомбинации. Поэтому механизм смены матриц признается основной моделью, по которой происходит образование рекомбинантов у РНК-содержаших вирусов.
Однако было показано, что возможны и другие механизмы. Оказалось, что инициировать инфекцию можно двумя фрагментами вирусной РНК, соответствующими молекуле вирусной РНК с разрывом в области гена полимеразы. Для того чтобы такие фрагменты инициировали инфекцию, они должны в клетке соединиться в единую молекулу, что указывает на способность клеточных РНК-лигаз соединять фрагменты вирусной геномной РНК. Эти данные указывают на возможность использования полиовирусом нерепликативного механизма рекомбинации . Аналогичные данные были получены для вируса рода Pestivirus семейства Flaviviridae . Тем не менее основным механизмом рекомбинации у позитивно-нитевых вирусов по-прежнему считают смену матриц.
Вирусы семейства Retroviridae , геном которых в вирусной частице представлен РНК, но репродукция включает стадию, когда вирусная генетическая информация присутствует в клетке в виде ДНК, тоже используют для рекомбинации механизм смены матриц. Вирусы этого семейства содержат в составе вирусной частицы фермент - обратную транскриптазу , которая проникает в клетку вместе с геномной РНК и осуществляет в цитоплазме синтез вирусспецифической ДНК, используя геномную РНК в качестве матрицы. Именно на этой стадии происходят рекомбинационные события. Геном вирусов семейства Retroviridae диплоидный, т.е. в каждой вирусной частице содержатся две молекулы геномной РНК. Обратная транскриптаза начинает синтез ДНК на одной из них, вблизи от 5'-конца. Дойдя до конца цепи, транскриптаза переходит вместе с новосинтезированным участком ДНК на другую молекулу геномной РНК и транскрибирует ее, начиная с З'-конца. Таким образом, у вирусов этого семейства смена матриц является частью естественного механизма обычной репликации, а не только молекулярной основой рекомбинации, как у полиовируса. Эта особенность придает ретровирусам высокую способность к образованию рекомбинантов при смешанной инфекции.
Смотрите также:
