Репродукция и трансляция вирусов
Среди индивидуальных вирусных белков есть структурные белки, предназначенные для включения в состав новых вирусных частиц, и неструктурные белки, среди которых важную роль играет вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза . Этот фермент осуществляет репликацию РНК. Сначала проходит первый акт репликации, при котором геномная РНК используется в качестве матрицы для образования комплементарных ей негативных нитей . Затем проходит второй акт репликации: на негативных нитях образуются новые нити позитивной полярности . Они, в свою очередь, служат матрицами для образования новых негативных нитей, и этот процесс может повторяться несколько раз. Новые позитивные РНК участвуют не только в репликации, но и в трансляции. Именно при трансляции новых позитивных РНК образуется основная масса вирусных белков. На поздней стадии цикла репродукции часть позитивных РНК включается в состав вирусных частиц нового поколения, которые выходят в межклеточное пространство и заражают новые клетки.
У другой группы семейств (например, у Togaviridae и Coronaviridae ) РНК после проникновения в клетку транслируется не вся ( рис. 1.15 , Б). Рибосома начинает трансляцию с 5'-конца молекулы РНК, но до З'-конца она не доходит. У вирусов семейства Coronaviridae транслируется только начальный участок. При этом образуется вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза. У Togaviridae транслируется участок, составляющий приблизительно 2/3 вирусного генома. При этом образуется как РНК-зависимая РНК-полимераза, так и другие белки, необходимые для репликации РНК. Затем проходит первый акт репликации, образуются негативные нити РНК. Они служат матрицей как для синтеза новых геномных нитей позитивной полярности (второй акт репликации), так и для синтеза субгеномных позитивно-нитевых мРНК. У Togaviridae субгеномная плюс-РНК соответствует той части генома, которая недоступна для рибосомы при трансляции геномной РНК. Эта субгеномная мРНК транслируется с образованием полипротеина-предшественника структурных вирусных белков. У Coronaviridae образуется целое семейство субгеномных мРНК, каждая из которых короче более длинной на один ген. В каждой из таких субгеномных мРНК доступен для трансляции только первый, 5'-концевой, ген, что позволяет обходиться без полипротеина, поскольку при трансляции каждой субгеномной мРНК образуется лишь один белок.
Особое место среди позитивно-нитевых вирусов занимает семейство Retroviridae . Их геном представлен двумя копиями РНК позитивной полярности, но она не транслируется рибосомой. Вместе с геномной РНК в клетку попадает содержащийся в вирусной частице фермент - обратная транскриптаза . Этот фермент синтезирует на матрице вирусной РНК комплементарную ей нить ДНК ( рис. 1.16 ). Затем тот же фермент синтезирует вторую нить ДНК, завершая таким образом синтез двунитевой ДНК, содержащей всю генетическую информацию вируса. Поскольку фермент обладает не только ДНК-синтезирующей активностью, но еще и рибонуклеазной, он в ходе синтеза ДНК гидролизует геномную вирусную РНК. Двунитевая вирусспецифическая ДНК, содержащая всю генетическую информацию вирусного генома, транспортируется в ядро и встраивается в клеточную хромосомную ДНК. После этого клеточная ДНК-зависимая РНК-полимераза II , нормальной функцией которой является синтез клеточных пре-мРНК, синтезирует на встроенном участке ДНК вирусспецифические позитивно-нитевые РНК-транскрипты. Часть из них подвергается в ядре сплайсингу с образованием субгеномных мРНК. После выхода из ядра в цитоплазму вирусные РНК транслируются с образованием вирусных белков, а затем полноразмерные, не подвергшиеся сплайсингу молекулы новой вирусной РНК включаются в состав вирусных частиц нового поколения.
У другой группы вирусных семейств геном представлен однонитевой РНК негативной полярности ( рис. 1.17 ). У вирусов четырех семейств, объединенных в порядок Mononegavirales , вирусная частица содержит единую (несегментированную) минус-нить геномной РНК. Она ассоциирована с вирусным белком, который называют белок N, или NP (от англ. nucleoprotein - нуклеопротеин). Рибонуклеопротеидный тяж свернут в спираль, которая, в свою очередь, свернута в клубок или в спираль второго порядка, образующую внутреннюю часть вирусной частицы (нуклеокапсид). Внешняя часть вирусной частицы образована липопротеидной оболочкой, в которой липидный слой пронизан трансмембранными вирусными белками, образующими внешнюю поверхность вируса, а внутренняя поверхность липидного слоя устлана вирусным мембранным (или матриксным) белком. В нуклеокапсиде помимо геномной РНК и NP содержится фермент, вирионная транскриптаза . По своей функции этот фермент является РНК-зависимой РНК-полимеразой.
Смотрите также:
