Репликация геномов вирусов, представленных линейной двухцепочечной днк, которая не способна замыкаться в кольцо

К данной категории относится семейство аденовирусов, вызывающих в частности заболевания дыхательных путей (простуду), а также семейство поксвирусов, к которому относятся вирусы натуральной оспы и коровьей оспы.

Аденовирусы

Геном аденовирусов представляет собой линейную двухцепочечную ДНК длиной около 36 т.п.н. На двух концах имеются инвертированные терминальные повторы длиной 100-150 пар нуклеотидов, которые содержат точки начала репликации, к 5´-концу каждой цепи ковалентно прикреплен кодируемый вирусом белок, названный терминальным белком.

Стратегия репликации генома аденовирусов представлена на слайде. Точка начала репликации распознается комплексом двух белков вируса – ДНК-полимеразы и предшественника терминального белка (pTP). Связыванию этого комплекса с ДНК вируса способствуют два белка клетки-хозяина, которые специфически связываются с последовательностями, смежными с точкой начала репликации. Эти белки являются факторами транскрипции, которые вирус «заимствует» у клетки для своих нужд.

После связывания с точкой начала репликации комплекса ДНК-полимеразы и pTP, полимераза начинает синтез дочерней цепи ДНК, используя в качестве праймера боковую –ОН группу белка pTP. Таким образом, в качества праймера при синтезе ДНК служит белок, а не РНК, что является ключевой особенностью решения проблемы репликации концов у аденовирусов. Далее синтез протекает в направлении 5′ → 3′ вдоль матрицы, вытесняя нематричную цепь, которая связывается и стабилизируется ДНК-связывающим белком, кодируемым вирусом. Этот процесс может протекать одновременно с точек репликации на обоих концах родительской ДНК (d), и родительская цепь расходится при встрече репликационных комплексов (е). Когда используется только одна точка начала репликации, нематричная цепь полностью вытесняется (g), и ее репликация осуществляется посредством образования промежуточного продукта, имеющего конфигурацию «сковороды с ручкой» (h), у которого короткий двухцепочечный участок полностью соответствует концу генома и соответственно имеет точку начала репликации. В данном случае синтез ДНК протекает непрерывно, поскольку репликационным комплексом синтезируется только одна цепь ДНК и нет запаздывающей цепи.

Поксвирусы

Наиболее изученным является вирус коровьей оспы, который еще называют вирусом осповакцины, поскольку его используют при приготовлении вакцины против натуральной оспы. Геном этого вируса линейный, имеет длину около 190 т.п.н. и является необычным в том отношении, что имеет ковалентно закрытые концы. Это означает, что пары нуклеотидов на каждом конце связаны обычной 5′→3′ фосфодиэфирной связью, так что в молекуле ДНК нет свободных 5′- или 3′-концов. В результате этого, при полной денатурации ДНК вируса образуются не две отдельные цепи ДНК, а одноцепочечная замкнутая в кольцо ДНК.

На двух концах генома имеются инвертированные терминальные повторы, которые содержат несколько генов. Как считают, вирусы коровьей оспы используют особый механизм решения проблемы репликации концов их геномов. Предполагаемая модель репликации представлена на слайде, хотя следует отметить, что полностью все биохимические детали процесса не являются полностью установленными. Важно подчеркнуть, что процесс репликации геномной ДНК вируса протекает не в ядре, а в цитоплазме зараженной клетки, с участием исключительно кодируемых вирусом белков.

Как считают, репликация инициируется посредством распознавания и разрезания одной из цепей ДНК в специфическом участке в пределах инвертированного повтора. Этот участок представляет собой точку начала репликации. Одновременно могут использоваться один или оба таких участков на молекуле. Далее ДНК-полимераза движется по направлению к образовавшимся в результате разрезания цепей 3′-концу, пока не достигнет конца матрицы (c). Однако в этой точке полимераза не останавливается, поскольку благодаря наличию терминальных повторов комплементарные основания спариваются и вновь образуется матрица для дальнейшего синтеза ДНК, и синтез продолжается по направлению к середине молекулы (d). Когда две репликационные вилки встречаются, две половины расходятся и репликация завершается, а концу цепей соединяются (f).