ДНК-содержащие вирусы

РНК-содержащие вирусы с минус-цепью РНК

РНК-содержащие вирусы с плюс-цепью РНК

Экспрессия и репликация вирусного генома

После проникновения вирусов в клетку и раздевания – вирусный геном и связанные с ним вирусные белки оказываются в цитоплазме. Внутри зараженной клетки происходят:

· репликация вирусного генома

· синтез структурных вирусных белков, из которых собираются новые вирусы.

Существует определенный порядок транскрипции вирусных мРНК, которые затем транслируются с образованием белка. Репликация вирусного генома и сборка нуклеокапсидов большинства РНК-содержащих вирусов происходят в цитоплазме, а большинства ДНК-содержащих вирусов – в ядре.

Вирусная плюс-цепь РНК может непосредственно служить матрицей для синтеза белка, поэтому такие вирусы не имеют в своем составе ферментов. Проникшая в клетку вирусная РНК взаимодействует с рибосомами зараженной клетки с помощью участка, называемого внутренним сайтом связывания рибосомы (IRES), и инициирует трансляцию полипротеина.

Протеазный компонент полипротеина расщепляет его с образованием вирусной РНК-полимеразы и других вирусных белков. Продуктом транскрипции вирусного генома (плюс-цепи РНК) является комплементарная цепь РНК (минус-цепь), на матрице которой при участии вирусной РНК-полимеразы синтезируются вирусные геномы (плюс-цепи РНК) и мРНК. Сборка РНК-содержащих вирусов с плюс-цепью осуществляется в цитоплазме.

В составе РНК-содержащих вирусов с минус-цепью РНК находится РНК-полимераза, которая проникает в клетку вместе с вирусным геномом. Большинство вирусов этого типа полностью реплицируются в цитоплазме. Вирусная РНК-полимераза осуществляет транскрипцию мРНК, а также полной комплементарной РНК (плюс-цепи). На матрице последней синтезируется вирусный геном (минус-цепь).

В результате трансляции мРНК синтезируются вирусная РНК-полимераза и другие вирусные белки.

Геномы большинства ДНК-содержащих вирусов (за исключением поксвирусов) транскрибируются в ядре клетки-хозяина с помощью клеточной РНК-полимеразы II.

Синтез и процессинг мРНК у этих вирусов практически полностью осуществляется за счет клеточных механизмов (несколько вирусных белков участвуют только в регуляции транскрипции).

У многих ДНК-содержащих вирусов транскрипция происходит в три этапа, во время которых избирательно считываются сверхранние, ранние и поздние гены.

Нуклеокапсиды герпесвирусов проникают в цитоплазму вместе с белками матрикса, затем этот комплекс транспортируется вдоль микротрубочек к порам ядерной оболочки и далее в ядро. Белки матрикса вместе с клеточными факторами транскрипции запускают транскрипцию сверхранних генов. У герпесвирусов продукты сверхранних генов, так называемые сверхранние белки, играют роль трансактиваторов и необходимы для начала транскрипции ранних генов.

Однако у других ДНК-содержащих вирусов транскрипция ранних генов может происходить и без участия сверхранних белков.

Большинство ранних генов кодируют белки, осуществляющие репликацию вирусной ДНК и запуск транскрипции поздних генов.

Поздние гены кодируют главным образом структурные белки, необходимые для сборки вирусов и выхода собранных вирусов из зараженной клетки. Транскрипция поздних генов зависит от репликации ДНК и прекращается в присутствии ингибиторов репликации.

Для каждого семейства ДНК-содержащих вирусов характерен уникальный механизм репликации ДНК.

Геном герпесвирусов представлен линейной ДНК, которая в зараженной клетке замыкается в кольцо. Кольцевые молекулы вирусной ДНК реплицируются по механизму «катящегося кольца» с образованием длинных линейных конкатемерных молекул, состоящих из многих копий вирусного генома. Затем конкатемерные молекулы расщепляются на полноценные вирусные геномы. В репродукции герпесвирусов участвуют вирусная ДНК-полимераза и вирусные ферменты, увеличивающие внутриклеточную концентрацию дезоксинуклеозидтрифосфатов – структурных элементов ДНК.

Репликация линейных геномов аденовирусов происходит при участии вирусной ДНК-полимеразы и нуклеотид-белкового комплекса, выполняющего роль праймера.

Двухцепочечные кольцевые геномы паповавирусов реплицируются с сохранением кольцевой структуры. Репликация осуществляется клеточными ферментами, а для запуска репликации необходим ранний вирусный белок – Т-антиген. Иногда геномы паповавирусов (например, папилломавирусов) встраиваются в хромосому зараженной клетки, что приводит к усиленной экспрессии вирусных белков и неконтролируемому делению клетки. Интеграция паповавирусов в клеточный геном может стать причиной злокачественного новообразования, например рака шейки матки.

В отличие от репродукции других ДНК-содержащих вирусов, репродукция поксвирусов полностью происходит в цитоплазме. Эти вирусы содержат факторы транскрипции, РНК-полимеразу, а также набор ферментов, обеспечивающих процессинг мРНК (присоединение 7-метилгуанозина, полиаденилирование).

Геном поксвирусов имеет уникальное строение: комплементарные цепи двухцепочечной ДНК на обоих концах ковалентно соединены между собой, так что в действительности геном состоит из одноцепочечной кольцевой молекулы ДНК. Кроме того, в геноме имеются инвертированные концевые повторы. Репликация вирусной ДНК начинается с расщепления одной из цепей в области инвертированных концевых повторов; затем одновременно на обоих концах генома начинается синтез комплементарной цепи, который осуществляет вирусная ДНК-полимераза. Праймером служит прилегающий к месту расщепления короткий участок расщепленной цепи (самозатравочный механизм). Поксвирусы, как и герпесвирусы, кодируют несколько ферментов, способствующих репликации ДНК путем увеличения концентрации дезоксирибонуклеозидтрифосфатов.