Транскрипция и репликация вирусов
После слияния вирусной оболочки с клеточной мембраной нуклеокапсид оказывается в клетке, и вирионная транскриптаза начинает транскрипцию геномной РНК с образованием индивидуальных вирусных мРНК. Для этого не требуется устранения белка NP : в отличие от позитивно-нитевых вирусов , полного "раздевания" вирусной РНК не происходит, что не мешает транскриптазе осуществлять транскрипцию геномной РНК. Транскриптаза следует от З'-конца геномной РНК к 5'-концу, последовательно транскрибируя вирусные гены. Синтез каждой мРНК завершается на терминирующем участке соответствующего гена, и транскриптаза, пройдя межгенный участок, начинает транскрипцию следующего гена. Синтезированные мРНК транслируются , и происходит накопление вирусных белков. Когда их концентрация достигает определенного уровня, белок NP начинает связываться с синтезируемой РНК, что служит для транскриптазы сигналом к изменению характера ее работы. Транскриптаза перестает распознавать межгенные участки, и вместо отдельных коротких мРНК синтезируется полноразмерная плюс-цепь РНК, полностью комплементарная геномной минус-цепи. По ходу синтеза она связывается с белком NP, образуя структуру, сходную с нуклеокапсидом, но содержащую РНК позитивной полярности. Эта РНК, в свою очередь, используется вирусной транскриптазой в качестве матрицы для синтеза новых геномных РНК, которые включаются в состав нуклеокапсидов и либо подвергаются транскрипции, либо используются для новых актов репликации.
Новосинтезированные белки вирусной оболочки попадают в плазматическую мембрану и образуют в ней участки, к которым транспортируются содержащие геномную РНК нуклеокапсиды, после чего происходит почкование вируса и выход вирусных частиц из клетки. Процессы транскрипции и репликации у вирусов семейств Rhabdoviridae , Paramyxoviridae и Filoviridae проходят в цитоплазме, а у Bornaviridae - в ядре. В последнем случае часть молекул мРНК подвергается сплайсингу , что увеличивает разнообразие вирусных белков за счет сдвига рамки трансляции. У Paramyxoviridae и Filoviridae увеличение объема генетической информации достигается за счет использования при трансляции разных инициирующих кодонов , не совпадающих по фазе считывания, а также за счет "проскальзывания" транскриптазы на определенных участках при синтезе мРНК, в результате чего в полинуклеотидную цепь включаются дополнительные нуклеотиды и рамка трансляции мРНК оказывается сдвинутой.
У некоторых семейств негативно-нитевых вирусов РНК представлена не единой молекулой, а несколькими сегментами РНК. Количество сегментов может составлять от 3 (у вирусов семейства Bunyaviridae ) до 8 (у некоторых вирусов семейства Orthomyxoviridae ). Каждый сегмент кодирует либо один вирусный белок, как большинство генов у представителей Orthomyxoviridae, либо два, либо даже несколько белков. У вирусов семейства Orthomyxoviridae транскрипция и репликация осуществляются в клеточном ядре и возможность кодирования двух белков одним и тем же геном обеспечивается сплайсингом. Например, у вируса гриппа A некоторые молекулы мРНК, транскрибированной с гена М , подвергаются сплайсингу, в результате которого трансляция мРНК после первых 9 триплетов идет в иной фазе, нежели трансляция тех мРНК, которые не подверглись сплайсингу. При трансляции мРНК, которая не подверглась сплайсингу, образуется белок M1 , а при трансляции сплайсированной мРНК - белок М2 . У вирусов семейства Bunyaviridae , репликация и транскрипция которых осуществляются в цитоплазме, сплайсинг, естественно, отсутствует, но трансляция в разных рамках считывания, тем не менее, имеет место. В этом случае в мРНК имеется два инициирующих кодона в разных рамках считывания, так что инициация трансляции, начатая с каждого из них, приводит к синтезу разных белков ( белок N и белок NSs у вирусов рода Orthobunyavirus ). Кроме того, у вирусов семейства Bunyaviridae трансляция некоторых мРНК приводит к образованию полипротеина с его последующим разрезанием.
Если у негативно-нитевых вирусов с несегментированным геномом, входящих в порядок Mononegavirales , каждая мРНК комплементарна участку одного гена, а позитивно-нитевая РНК, образующаяся при репликации, комплементарна всему геному, то у вирусов с сегментированным геномом каждый РНК-сегмент не только транскрибируется, но и реплицируется совершенно автономно, без связи с другими сегментами. Поэтому у вирусов с сегментированным геномом не только мРНК, но и те позитивно-нитевые РНК, которые участвуют в репликации, представляют собой комплементарные копии индивидуальных геномных сегментов. Тем не менее между молекулами мРНК и позитивными РНК-транскриптами, участвующими в репликации, имеются различия. У вирусов семейства Orthomyxoviridae мРНК на 5'-конце имеет добавочный кэпированный 5'-концевой участок длиной 10-14 п.о.: вирусная транскриптаза "похищает" этот участок у клеточных пре-мРНК, отщепляя его и используя в качестве праймера при синтезе вирусных мРНК. Кроме того, транскриптаза при синтезе мРНК завершает синтез, не дойдя до конца геномной РНК-матрицы. В результате молекулы мРНК имеют "лишний" участок на 5'-конце, но не содержат участка, соответствующего нескольким последним нуклеотидам геномного РНК-сегмента. Напротив, позитивные РНК-транскрипты, участвующие в репликации, являются полными и точными комплементарными копиями геномных РНК-сегментов.
Смотрите также:
