Фазы репликации

Учебные материалы по биологии / Изучение ретровирусов / Фазы репликации

Страница 1

Репликативный цикл ретровирусов удобно разделить на пять фаз:

. ранние события: адсорбция, проникновение и "раздевание";

. превращение вирусного РНК-генома в полноразмерную неинтегрированную линейную (свободную) ДНК;

. интеграция вирусной ДНК с хозяйским геномом;

. экспрессия генов интегрированной вирусной ДНК;

. синтез вирусных белков и сборка вирионов.

Рис.2. Репликация ретровирусов и синтез вирусных белков.

По сравнению с другими вирусами, у ретровирусов есть три необычных свойства репликации. Во-первых, вирус должен превратить свой РНК-геном в ДНК. Во-вторых, эта ДНК длиннее, чем вирусная РНК. Это удлинение обусловлено удвоением части последовательности вирусной РНК. Дуплицированные последовательности образуют длинные концевые повторы (LTR - long terminal repeat) вирусной ДНК. Удвоенные последовательности расположены на концах провирусной ДНК. Размер LTR составляет от 0,3 до 1,4 kb в зависимости от вида вируса. Большинство последовательностей, образующих LTR, представлены в РНК лишь одной копией и расположены как на 5’-, так и на 3’-конце. Третья необычная черта ретровирусной репликации - эффективная интеграция свободной ДНК с геномом клетки в строго определенной ориентации, которая зависит от концевых последовательностей обоих LTR.

Фаза I: ранние события. Проникновению вирионов рестровирусов в клетки предшествует специфическое взаимодействие между поверхностным гликопротеином вируса и рецептором клетки хозяина. Сведения о способе попадания вириона внутрь клетки противоречивы: неясно, происходит ли проникновение непосредственно через плазматическую мембрану или путем эндоцитоза. Часть вирионов деградирует в лизосомах, однако не известно, ведет ли этот путь к инфекции или гибели вируса. Так или иначе, на первых этапах заражения вириона переходит в новое состояние, когда он готов начать синтез вирусной ДНК. В какой степени происходит при этом "раздевание" вирионов, остается неясным.

Фаза II: синтез неинтегрированной вирусной ДНК. Главная задача этого этапа инфекции - превратить одноцепочечный РНК-геном в линейную двухцепочечную вирусную ДНК. Синтез вирусной ДНК, который идет в цитоплазме и требует по крайней мере четырех часов, осуществляется обратной транскриптазой (ревертазой). В ходе этого процесса определенные последовательности, присутствующие в виде уникальных копий в РНК, должны быть дуплицированы, чтобы образовать LTR на обоих концах ДНК-продукта. Поэтому главными участниками второй фазы заражения являются ревертаза, последовательности на концах вирусной РНК и LTR.

Синтез вирусной ДНК начинается в течении первого часа после заражения с появлением одноцепочечной ДНК, комплементарной вирусной РНК. Это минус-цепь ДНК, поскольку вирусная РНК служит кодирующей плюс-цепью. Минус-цепь ДНК - единая и непрерывная молекула, хотя она и синтезируется в три этапа с трех различных матриц. Синтез минус-цепи ДНК идет справа налево относительно РНК, поскольку косплементарная цепь имеет противоположную полярность. Вместо того чтобы начаться у 3’-конца РНК, синтез ДНК начинается с тРНК-затравки вблизи ее 5’-конца. На первом этапе синтезируется последовательность, комплементарная фрагментам R и U5, расположенным перед сайтом связывания тРНК-затравки. Эта последовательность, комплементарная самой левой части в РНК, окажется затем самой правой в вирусной ДНК. На втором этапе синтез минус-цепи ДНК продолжается на правом конце одной из двух вирионных РНК и идет влево через сайт связывания тРНК-затравки (tb) возле левого конца РНК. На этих двух этапах образуется правый LTR путем соединения последовательностей, расположенных на левом и правом концах РНК, а также оставшаяся минус-цепь вирусной ДНК, за исключением левого LTR. На третьем этапе образуется левый LTR на матрице предварительно синтезированной плюс-цепи правого LTR.