Вирусы VII группы Балтимора (двухцепочечная днк)

Вирусы этой группы в своем репликативном цикле имеют стадию обратной транскрипции и РНК в качестве промежуточного продукта.

Они получили название ретроидные вирусы, а их представителями являются вирус гепатита В человека, вирусы гепатита сурков, земляных белок, сусликов, пекинских уток, а также вирус мозаики цветной капусты.

ДНК и полимераза вириона мигрируют в ядро клетки-хозяина, где ДНК превращается в сверхспирализованную молекулу. Она транскрибируется с образованием молекул (+) PIIK. Под влиянием обратной транскриптазы сначала синтезируется (-) нить ДНК, а на ней тот же фермент строит (+) нить. Вирусная ДНК может интегрироваться в геном клетки, но этот процесс не обязателен. Если он имеет место, то ДНК вируса расщепляется на фрагменты и встраивается в разные участки клеточной ДНК.

Реализация генетической информации, закодированной в последовательности нуклеотидов молекулы ДНК (или РНК) у вирусов, имеет следующие особенности:

1. Несегментированные (однокомпонентные) и сегментированные (фрагментированные) геномы различаются по механизму транскрипции. Для однокомпонентных геномов установлена транскрипция полицистронных мРНК, трансляция которых ведет к образованию нефункциональных полипротеинов. С помощью специфических клеточных и вирусных протеаз полипротеины расщепляются на функционально активные белки. При транскрипции сегментированных геномов образуются моноцистронные мРНК с последующим синтезом разных белков в разных количествах.

2. Для обеспечения гармоничного взаимодействия между вирусным геномом и клеткой-хозяином вирусные мРНК несут распознаваемые клеткой информационные сигналы. К ним относятся сайты связывания с рибосомой; последовательности полиаденилирования; способность белков ДНК-содержащих вирусов связываться с участком «ориджин репликации» и тем самым стимулировать ДНК-полимеразу клетки к репликации вирусного генома.

3. Для простых вирусов отмечена зависимость от клеточных факторов, необходимых для репликации геномов. Сложные вирусы, кодирующие многие белки для участия в синтезе ДНК, от клеточных факторов зависят мало.

Характеристика вирусных геномов

1. Фаг (колифаг) λ лямбда

Белки головки и хвостового отростка кодируются геномом фага и синтезируются в инфицированных клетках кишечной палочки Е. coli. Фаг λ является умеренным фагом и, в зависимости от условий, развивается в клетке либо по литическому, либо но лизогенному пути. В зрелых вирио- нах фага ДНК находится в виде двухцепочечной линейной молекулы размером 48.502 п. н. Определена полная нуклеотидная последовательность генома и проведено картирование всех более 60 генов.

Внутри фаговой частицы ДНК имеет линейную форму: 5'-концы каждой цепи, обозначенные как cos R и cos L, содержат взаимокомплементарные GC-обогащенные участки длиной 12 нуклеотидов. Эти комплементарные «липкие концы» сразу после попадания в клетку бактерии спариваются друг с другом, и ДНК функционирует в кольцевой форме. Район ковалентно сшитых с помощью бактериальной ДНК-лигазы участков cos R и cos L называется cos-сайтом. ДНК фага λ интегрируется в ДНК бактериальной хромосомы между сайтами gal u bio и находится в состоянии профага. Такова схема лизогенного развития фага. При литическом пути развития происходит лизис клеток и образуются инфекционные фаговые частицы.

На карте генома фага λ выделяются три основные части. В левую часть входят все гены от сайта N и 1 до сайта J. Белковые продукты этих генов необходимы для формирования капсидов и упаковки в них фаговой ДНК. Гены центральной части включают район от сайта J до сайта N. несущественны для литического развития фага в клетке, но принимают участие в процессах общей рекомбинации фага (гены red α и red β ) сайтспецифической интеграции ДНК фага в бактериальную хромосому (ген int) и исключения профага из хромосомы (ген хis). К правой части отнесены все остальные, контролирующие элементы, необходимые для репликации фаговой ДНК (гены О и Р) и для лизиса клеток (гены S и R).

Следует отметить также следующие сайты генома:

• промоторы транскрипции генов литического развития P_L P_R и P_R1, при этом транскрипция имеет направление с промотора Р_L влево через ген N, а с промотора P_R вправо через ген cro;

• 177

  терминирующие T_L,T_R1 и T_R2;

• продукт гена N регулирует взаимодействие с РНК-полимеразой клетки;

• ген cro является дерепрессором транскрипции с промоторов P_L и P_R.

При попадании в клетки молекула ДНК фага замыкается в кольцо, а транскрипция осуществляется с промотора P_R1 через гены S, R, А и до гена J. В результате многократной репликации в клетке ДНК фага приобретает вид гигантской молекулы, по длине которой расположены несколько фаговых геномов. Затем белки генов N_U1 и А обеспечивают нарезание фаговой ДНК в cos-cайтах с последующим образованием одноцепочечных нитей с «липкими концами» и упаковкой фаговых геномов. Белковые продукты генов R и S способствуют лизису клеточной стенки для выхода фаговых частиц следующего поколения в среду. Проведены также эксперименты по изучению in vitro ряда близкородственных лямбдоидных фагов, их рекомбинантов между собой и с фагом λ при совместном инфицировании клеток Е. coli.