Комплементация

Генетическая реактивация

Генетическая реактивация представляет собой частный слу­чай рекомбинации или обмена сегментами, когда один или оба партнера неинфекционны, однако при смешанном заражении дают потомство, которое несет признаки обоих родителей. Генетическая реактивация наблюдается между геномами родственных вирусов с мутациями в разных генах. При перераспределении генетического материала формируется полноценный геном.

Это инфекционное потомство представляет собой рекомбинанты, в которых инактивирующие повреждения неинфекционного роди­теля элиминированы. Реактивацию между инфекционным и не­инфекционным родителями называют кросс-реактивацией, или спасением маркера. Кросс-реактивация у вирусов животных была использована в различных ситуациях. Например, у вируса гриппа скрещива­ние между небляшкообразующим, но инфекционным вирусом с бляшкообразующим, но ивактивированным облучением вирусом облегчало получение бляшкообразующих рекомбинантов, содер­жащих маркеры от небляшкообразующего родителя [139]. Кросс-реактивация показана также для ДНК-содержащих вирусов, ре-комбинирующих по механизму разрыв — воссоединение

В условиях, когда оба партнера неинфек­ционны, реактивацию называют «множественной». Множествен­ная реактивация может осуществляться только в том случае, если инактивирующие повреждения локализованы в различных участках генома, так что обмен сегментами или рекомбинация могут дать жизнеспособное потомство.

Множественная реактивация обнаружена в ряде вирусных систем Обычно она происходит между вируса­ми, инактивированными УФ-светом. Множественная реактивация наблюдалась как между различными штаммами одного и того же вируса, так и между вирусами различных серотипов [90], а так­же между неродственными вирусами, например аденовирусом типа 12 и SV40.

Комплементацией называют взаимодействие генных продуктов вируса в смешанно-инфицированных клетках, которое приводит к увеличению выхода одного или обоих вирусов, в то время как их генотип остается неизменным. Это определение отражает тот факт, что один или оба вируса (мутанта) предоставляют белковый продукт, по которому другой партнер дефектен, что позволяет одному или обоим мутантам расти в смешанно-инфицированных клетках. Принцип комплементации заключается в том, что вирус снабжает партнера недоста­ющими компонентами, обычно белками, структурными или неструктурными.

Следовательно, если оба «родителя» дефектны по одному и тому же генному продукту (функции), то ни один из них не способен обеспечить недостающую функцию, и комплементации не происходит. Таким образом, тест на комплементацию можно использовать для классификации и объединения вирусных мутантов в различные функциональные группы. Полагают, что два мутанта, неспособные комплементировать друг друга, имеют дефект в одном и том же гене и генном продукте, тогда как мутанты, способные ко взаимной комплементации, имеют дефект в различных генах и генных продуктах. Теоретически возможно столько же комплементационных групп, сколько и генов. Однако абсолютная летальность некоторых мутаций или несущественная функция других часто приводит к тому, что число комплементационных групп меньше числа генов.

Комплементация может быть односторонней и дву­сторонней. Двусторонняя комплементация заключается в репродукции обоих партнеров, каждый из которых не способен к самостоятельной репродукции. При односто­ронней комплементации один из партнеров обеспечивает другого необходимыми для его репродукции продуктами. Вирус, стимулирующий репродукцию другого вируса, назы­вается «вирус-помощник», а вирус, репродуцирующийся только в присутствии помощника, называется «вирус-сателлит».

Существуют два типа комплементации.

Наиболее типична - неаллелъная, или межгенная, комплементация, при которой му­танты, дефектные по различным функциям, помогают друг другу в репликации, предоставляя функцию, дефектную у другого ви­руса.

Аллельная, или внутригенная, комплементация наблюдается намного реже и проис­ходит в том случае, если генный продукт, дефектный у обоих партнеров, образует мультимерный белок. В этом случае различные партнеры имеют дефект в разных доменах одного и того же белка. Если мультимерный белок состоит из субъеди­ниц одного партнера, то он функционально неактивен. Однако, если мультимер состоит из субъединиц от обоих партнеров, он может принять функционально активную конформацию, и будет наблюдаться комплементация.

Комплементация встречается и у неродственных ви­русов, принадлежащих к разным семействам. Одним из семейств, вирусы которого наиболее часто участвуют в комплементации, является семейство аденовирусов. В од­них системах аденовирусы могут действовать как дефект­ные вирусы, в других — как помощники. Например, в культуре клеток почек макак резусов аденовирусы могут репродуцироваться только в присутствии 8У40, который является в данном случае вирусом-помощником.

Тест на комплементацию легче всего проводить с мутантами условно-летального типа. Для постановки такого теста клетки заражают совместно двумя мутантами, а в качестве контроля используют клетки, зараженные этими мутантами по отдельности. Зараженные клетки инкубируют в непермиссивных условиях (при высокой температуре в случае ts-мутантов). По истечении времени, достаточного для роста вируса, определяют суммарный выход при смешанной и раздельной инфекции, титруя вирус при пермиссивных условиях (низкой температуре в случае ts-мутаций). Индекс комплементации рассчитывают как отношение урожая вируса при смешанном заражении к сумме урожаев в раздельно зараженных контролях. Комплементацию измеряют по увеличению урожая при смешанной инфекции. Индекс комплементации >2,0 указывает на комплементацию.

Комплементация наблюдается в ряде природных ситуаций в системах с вирусами животных. При пассировании ряда вирусов при высокой множественности заражения спонтанно возникают делеционные мутанты. Такие мутанты характерны для пре­паратов вирусов, которые интерферируют с диким типом и дру­гими мутантами. Делеционные мутанты не способны расти самостоятельно, но поддерживаются в популяции благодаря ком­плементации, которую обеспечивает небольшое 'количество вируса с полноценным геномом, присутствующее в популяции (вирус-помощник). Комплементация была обнаружена также у РНК-со-держащих трансформирующих опухолеродных вирусов.