Стратегия генома и репродукция вирусов: общие сведения
Биологической системе, способной к размножению (клетке или вирусу), необходим для жизнедеятельности набор белков , обладающих специфическими функциями (ферментативной, структурной и т.д.). Свойства белка зависят от последовательности аминокислот в полипептидной цепи, а эта последовательность, в свою очередь, определяется последовательностью нуклеотидных звеньев в генетическом материале - ДНК или РНК . Каждому белку соответствует ген , представляющий собой участок нуклеотидной цепи. Совокупность генов, вместилище всего генетического материала клетки или вируса, называют геномом . Схему последовательности событий, которые приводят к реализации генетической информации, т.е. к образованию вирусных белков, а также к репликации носителя генетической информации (ДНК или РНК), называют стратегией генома.
В клетке хранилищем генетической информации является двунитевая ДНК, образующая двойную спираль . Для реализации этой информации двойная спираль ДНК должна быть расплетена, после чего на одной из нитей, как на матрице, синтезируется комплементарная ей нить РНК. Эту молекулу РНК, содержащую информацию, необходимую для синтеза белков, называют информационной, или матричной, РНК ( мРНК ). Синтез мРНК на ДНК-матрице называют транскрипцией . Нить мРНК "прочитывается" рибосомой , которая синтезирует белок, причем каждый нуклеотидный триплет является сигналом для включения одной аминокислоты в полипептидную цепь белка. Этот процесс называется трансляцией . Последовательность нуклеотидов в мРНК называют позитивной, или плюс-цепью. Соответственно, та нить ДНК, которая ей комплементарна (и которая используется в качестве матрицы при синтезе мРНК), представляет собой негативную, или минус-цепь.
Этот ряд событий, который можно выразить формулой ДНК --> транскрипция --> мРНК --> трансляция --> белок, является одним из двух компонентов стратегии клеточного генома. Он обеспечивает создание всего набора белков, необходимых для жизнедеятельности клетки. Второй элемент клеточной стратегии - репликация ДНК , т.е. воспроизведение клеточного генома. При репликации, как и при транскрипции, нити ДНК расплетаются, но в этом случае, в отличие от транскрипции, на каждой из нитей образуется комплементарная ей нить ДНК, что и приводит к удвоению генома. Этот процесс может быть выражен формулой ДНК--> репликация --> ДНК.
Этой простой схемой описывается стратегия любой клетки, но далеко не любого вируса. Даже у ДНК-содержащих вирусов стратегия может быть более сложной, потому что лишь некоторые вирусы содержат, подобно клеточной хромосоме, линейную двунитевую ДНК. Геном других ДНК-содержащих вирусов представлен иными формами ДНК и имеет свои особенности. Стратегия генома РНК-содержащих вирусов еще более резко отличается от клеточной. Для ее характеристики приходится расширить понимание таких терминов, как репликация и транскрипция. Репликацией в этом случае называют воспроизведение геномной РНК независимо от того, используется ли при этом в качестве матрицы РНК или ДНК, а транскрипцией называют синтез только тех молекул вирусной РНК, которые способны функционировать как мРНК, т.е. транслироваться рибосомой с образованием вирусных белков.
Смотрите также:
