23. Какие особенности характерны для репликации рнк-геномних вирусов?

Репликация РНК-геномов требует активности РНК-зависимой РНК-полимеразы, которая у большинства организмов не кодируется геномом клетки хозяина, и соответственно должна обеспечиваться вирусом. В течение процесса репликации РНК генома вируса, как и при всех других процессах синтеза нуклеиновых кислот, нить матрицы считывается полимеразой в направлении 3′ → 5′, тогда как вновь синтезируемая нить начинается с 5′-нуклеотида и синтезируется по направлению к 3′-концу. Большинство РНК-содержащих вирусов могут реплицироваться в присутствии ингибиторов синтеза ДНК, что свидетельствует об отсутствии ДНК-интермедиатов. Однако ретровирусы используют промежуточный синтез ДНК.

РНК-зависимые РНК-полимеразы, кодируемые вирусом, должны транспортироваться в клетку либо одновременно с вирусной частицей, либо синтезироваться вскоре после заражения. Вирусные РНК-зависимые РНК-полимеразы часто называют «репликазами», чтобы отличить их от РНК-полимераз, задействованных в процессе транскрипции. Однако оба эти процесса выполняются одними и теми же ферментами, которые на разных этапах инфекционного цикла могут проявлять различные синтетические активности.

22. Как разрешают проблему относительно необходимости в праймере и синтеза кін-ців вирусы, геном которых представлен ДНК разных видов(кольцевой и несостоятельной защелкнуться в кольцо, одно- и дволанцюгової)?

Репликация геномов вирусов, представленных кольцевой двухцепочечной ДНК

Одним из наиболее изученных вирусов является обезьяний вирус 40 (Simian virus 40 (SV40)). Он был так назван, поскольку оказался 40-м вирусом, выделенным из приматов. Его геном представляет собой кольцевую двухцепочечную ДНК длиной 5243 пар нуклеотидов, и репликация его генома имеет много общего с репликацией геномов эукариотических клеток.

Кольцевой геном имеет единственную точку начала репликации (слайд), с которой начинается координированный синтез обеих цепей с использованием РНК-праймеров. Далее образуются две репликационные вилки, которые движутся в противоположных направлениях. По мере продвижения репликационных вилок формируется структура, которая напоминает греческую букву «тета» и которую называют промежуточной тэта-формой.

В конечном итоге, репликационные вилки встречаются на противоположной по отношению к точке начала репликации стороне геномной ДНК, завершив полное копирование обеих цепей ДНК. Первоначально новые геномы являются топологически связанными, что является неизбежным при репликации кольцевой молекулы, и на заключительном этапе репликации происходит их расцепление.

Для осуществления процесса репликации геномной ДНК вируса SV40 необходимы 10 белков. Только один белок кодируется вирусом, остальные девять принадлежат клетке хозяина. Заслуживает особого упоминания то обстоятельство, что клеточные белки при репликации вирусной ДНК выполняют такую же функцию, которую они выполняют и при репликации собственной ДНК клетки. Вирусный белок, большой Т-антиген, выполняет многие функции, необходимые для репликации вирусной ДНК. Во-первых, он является белком-инициатором, необходимым для инициации репликации; во-вторых, он обладает ДНК-геликазной активностью, т.е. расплетает цепи реплицируемой ДНК перед работающей ДНК-полимеразой, и, в-третьих, Т-антиген необходим для правильного взаимодействия с ДНК ферментного комплекса, синтезирующего праймеры.

Репликация некоторых других вирусов, имеющих геномы, представленные двухцепочечной кольцевой ДНК, протекает аналогично репликации SV40, хотя возможны некоторые вариации. Например, у представителя семейства папилломавирусов бычьего вируса папилломы роль большого Т-антигена выполняют два кодируемые вирусом белка, E1 и E2.

Геном бакуловирусов представляет собой очень большие кольца ДНК, имеющие длину от 100 до 140 тыс. пар нуклеотидов. Механизм репликации этих вирусов понятен не до конца. Наиболее изученным является вирус ядерного полиэдроза, поражающий калифорнийскую люцерновую пяденицу. Геном данного вируса имеет множественные точки начала репликации и кодирует многие или даже все белки, необходимые для его репликации.

Репликация геномов вирусов, представленных линейной двухцепочечной ДНК, которая способна замыкаться в кольцоК данной категории относятся в частности патогенные для человека вирусы простого герпеса типа 1 и 2 и вирус Эпштейна-Барр, он же вирус герпеса типа 4. К данному типу относится также бактериофаг λ, классическая модель изучения экспрессии генов.

Геном вируса герпеса 1 типа и его репликация

Особенностью генома является наличие отдельного нуклеотида на 3´-конце каждой цепи. Эти нуклеотиды являются комплементарными и обусловливают замыкание ДНК в кольцо перед репликацией, вероятно с помощью белка.

При репликации вируса герпеса типа 1, дочерние геномы образуются как конкатемеры с помощью репликации замкнутых в кольцо матриц по типу катящегося кольца (слайд).

Общая схема репликации вируса герпеса 1 типа показана на слайде. Первоначально происходит замыкание линейного генома в кольцо. Далее, ряд косвенных данных указывает на возможность, что первоначально происходит амплификация кольцевых ДНК, подобно репликации ДНК вируса SV40, рассмотренной выше. Сама репликация происходит с участием ряда белков, кодируемых вирусом. Вирусные белки обеспечивают распознавание точки начала репликации, имеют активность ДНК-геликазы, связывают одноцепочечную ДНК, обеспечивают синтез праймеров. Вирусное происхождение имеет также ДНК-полимераза. Участие белков клетки-хозяина в процессе репликации относительно невелико, но клетка обеспечивает топоизомеразу. Конкатемерная ДНК разрезается на геномы одинаковой длины только при упаковке в капсиды.