Основные принципы и механизмы репликации днк-геномов вирусов
Подготовка клеток для репликации вирусной ДНК. В ходе продуктивной вирусной инфекции многие ДНК-вирусы из единственной молекулы генома могут получить 100000 или больше копий генома в течение нескольких дней. Для этого требуется работа множества белков, включая ДНК-связывающие белки и полимеразы, а также обильная поставка нуклеотидов. Репликация некоторых ДНК-вирусов происходит только в клетках, которые естественно реплицируют свою собственную ДНК, обеспечивая тем самым необходимую клеточную среду для репликации вирусной ДНК. Другие ДНК-вирусы также в значительной степени полагаются на клеточные системы репликации ДНК, но эти вирусы кодируют белки, стимулирующие клеточный цикл деления. Наконец, некоторые из самых больших ДНК-содержащих вирусов ограничено используют клеточный репликативный аппарат, т.к. сами кодируют вирусные версии многих из необходимых белков.
К первой группе вирусов относятся самые простые ДНК-содержащие вирусы семейства Parvoviridae, которые имеют линейный однонитевой геном. Парвовирусы могут реплицировать свою ДНК и осуществлять полный инфекционный цикл только в клетках, находящихся в стадии репликации ДНК — то есть в S-фазе клеточного цикла. Фактически, экспрессия вирусных генов не активизируется до тех пор, пока клетка не войдет в S-фазу и ДНК-геном вируса не будет преобразован в двунитевую РФ, которая является матрицей для транскрипции. Однако, в отличие от других вирусов, которые требуют, чтобы клетки активно копировали свою ДНК, парвовирусы неспособны стимулировать переход клетки в S-фазу. В связи с этим, они могут выполнять успешную репродукцию только в том случае, если попадают в клетку, уже осуществляющую синтез ДНК. Некоторые парвовирусы, особенно аденассоциированный вирус (AAV), имеют даже более строгие требования и могут копироваться только в присутствии помошника -
аденовируса или вируса герпеса, генные продукты которых активируют экспрессию генов парвовируса и репликацию его ДНК.
Другие ДНК-вирусы для того, чтобы создать условия для репликации своей ДНК, стимулируют клетки к делению. Для этих вирусов репликация вирусной ДНК является результатом взаимодействия между клеточными репликативными белками и вирусными белками, которые прямым образом участвуют в репликации, а также белками- инициаторами, которые локализуются в точке начала репликации вирусного репликативного аппарата. Эти ДНК-вирусы перестраивают репликативный аппарат клетки на вирусную репликацию, участвуя в белок-белковых взаимодействиях с ключевыми клеточными регуляторными молекулами, некоторые из которых выполняют роль шаперонов, что позволяет им стабилизировать белковые комплексы. Часто, эти взаимодействия приводят к нейтрализации клеточных белков-репрессоров опухоли типа транскрипционного фактора p53 и членов семейства ретинобластомых белков (Rb) и, как следствие, к активации клеточного роста.
Вирусные белки, которые стимулируют репликативное состояние клетки, обычно инактивируют членов семейства Rb – P105Rb, p107, и p130. Инактивация Rb предотвращает репрессию клеточного деления и разрешает E2F-опосредованную транскрипцию, что стимулирует выражение многочисленных клеточных белков, требуемых для S-фазы, включая ДНК-полимеразу ?, тимидинкиназу, рибонуклеотидредуктазу и тимидилатсинтазу. Некоторые вирусные белки, например Е1А аденовирусов и Е7 папиломавирусов человека, непосредственно связывают Rb белки и ингибируют их функцию, и таким образом активируют E2F. Другие вирусные белки регулируют активность циклин-зависимых киназ (Cdks), которые катализируют фосфорилирование Rb, приводя к активации E2F и транскрипции E2F-регулируемых генов. Ряд вирусных белков могут косвенно влиять на регуляцию клеточного цикла деления. Например, E1B-55КБ и E4orf6 белки аденовирусов и E6 папиломавирусов запрещают действие транскрипционного фактора p53 через взаимодействие с CBP/p300, который является коактиватором гена p53. Отмена функции p53 приводит к уменьшенной экспрессии ингибитора клеточного деления p21 (репрессор комплекса Cdk–циклин), таким образом активируя Сdk и соответственно переход клеток в S–фазу. Точно так же, аденовирусный E1A связывает p27, который является ингибитором Сdk, нейтрализуя его эффекты. Большой T антиген обезъяньего вируса SV40 не только связывает и инактивирует Rb и p53, но и выполняет несколько функций, непосредственно требуемых для репликации ДНК вируса. Другой механизм используют средний T-антиген
полиомавирусов и белок E5 папиломавирусов быка. Эти белки активируют сигнальный каскад, опосредованный рецептором фактора роста, и возможно стимулируют экспрессию регуляторной субъединицы Сdk – циклина D, таким образом стимулируя активность Сdk и фосфорилирование белков семейства Rb. Некоторые белки вирусов герпеса и гепаднавирусов по всей вероятности также стимулируют каскады сигнальных путей, активизируя внутриклеточные белки передачи сигнала NFKB, P21ras и pp60c-src.
Индукция набора клеточных репликативных белков имеет глубокие последствия на клетку-хозяина, которая насильно побуждается к репликации ДНК. Когда пролиферативный сигнал устойчиво поддерживается, например в непермиссивных клетках, которые не способны поддерживать репликацию вирусной ДНК, клетки могут подвергнуться устойчивой трансформации. Таким образом, мало того, что многие ДНК- вирусы стимулируют статические клетки к повторным циклам деления, они также трансформируют клетки в культуре и вызывают опухоли у животных. Рассмотренная способность многих опухолеродных ДНК-вирусов стимулировать неограниченный рост клеток не является особенностью нормальной репликации вирусов, а скорее представляет собой аберрантный ответ клеток на вирусную инфекцию. В соответствии с этим, парвовирусы, неспособные стимулировать репликацию клеточной ДНК, являются одними из немногих ДНК-содержащих вирусов, которые не трансформируют клетки. Однако способность вирусов стимулировать синтез клеточной ДНК не всегда коррелирует с их способностью трансформировать клетки. Например, одни вирусы герпеса стимулируют синтез ДНК, другие нет, и, тем не менее, они фактически запрещают быстрое клеточное деление. Такие большие вирусы с их большой кодирующей емкостью способны создать надлежащую среду для репликации вирусной ДНК без активации клеточного репликативного аппарата.
Необходимость нуклеотидов для репликации ДНК. Как описано выше, для репликации парвовирусов необходимо, чтобы клетки находились в S-фазе, а папиломавирусы, полиомавирусы и аденовирусы стимулируют клетки, чтобы ввести S- фазу, требующую для синтеза ДНК большой концентрации дезоксинуклеозидтрифосфатов (дНТФ). Через воздействие на членов белковых семейств Rb и E2F, папиломавирусы и аденовирусы стимулируют синтез фермента рибонуклеотидредуктазы, который требуется для поддержания достаточного для вирусной репликации уровня дНТФ. Напротив, вирусы герпеса и поксвирусы способны реплицироваться в покоящихся клетках. Одной из причин того, что эти вирусы могут обходить требование к S-фазе является их способность кодировать ферменты для синтеза
дНТФ – рибонуклеотидредуктазу и тимидинкиназу. В случаях вируса герпеса и вируса опоясывающего лишая/ветряной оспы вирусная тимидинкиназа является ключевой точкой для противовирусной химиотерапии, потому что этот вирусный фермент фосфорилирует аналоги нуклеозида, такие, как ацикловир, более эффективно, чем это делают клеточные ферменты. Преобразованные в фосфорнокислую форму эти аналоги дНТФ выборочно вредят репликации ДНК герпесвирусов.
Виды ДНК-геномов вирусов. ДНК-геномы вирусов могут быть представлены однонитевой (онДНК) и двунитевой (днДНК) формами, которые в свою очередь могут быть линейными или кольцевыми. Особенностями ДНК-геномов является то, что линейные молекулы никогда не имеют бессмысленных концов (рис.13). Концы молекул могут содержать прямые (>>) или инвертированные концевые повторы (><), выступающие комплементарные (липкие) концы, самокомплементарные концевые последовательности, терминальные геномные белки (Ў).
Независимо от вида ДНК-генома единицей его репликации является так называемый репликон – единица генома, способная к автономной репликации. Репликон представляет собой нуклеотидную последовательность, расположенную между точкой начала репликации (origin или ori) и точкой окончания репликации (terminus). Процесс репликации ДНК разделен на три стадии: инициация цепи, элонгация (удлинение) цепи и терминация синтеза. Вирусы с различными видами ДНК-генома реализуют оригинальные стратегии репликации. При этом главные особенности наблюдаются при инициации синтеза.
Основные принципы репликации ДНК-геномов вирусов.
ИнициациясинтезаДНК. Большинство ДНК вирусов эукариот (кроме поксвирусов) копирует свои геномы в ядре. Репликация ДНК-геномов вирусов инициируется в специфических точках ori.
В отличие от клеточных ориджинов, которые активируются один раз в течение клеточного цикла, вирусные точки ori могут срабатывать много раз в течение отдельного цикла репликации. Инициация синтеза цепи ДНК может происходить только при наличии затравки для ДНК-полимеразы. Вид затравки и способ ее образования различаются у разных вирусов и определяют своеобразие вирусных репликативных систем. Различают три основных способа инициации синтеза ДНК:
Инициация на внутренних участках ДНК – характерна для кольцевых матриц. Затравкой служит олигорибонуклеотид, который может быть синтезирован ДНК- зависимой РНК-полимеразой, праймазой или праймосомой. Эти ферменты могут иметь
клеточное происхождение, или быть вирус-специфическими. Синтезироваться может одна или несколько затравок. На однонитевой матрице затравка синтезируется на определенном участке, узнаваемом ферментом. Двунитевая ДНК-матрица сначала подготавливается к инициации. На участке ori происходит присоединение хеликазы. Этот фермент расплетает участок матрицы, что приводит к образованию репликативной вилки и последующему синтезу затравки.Примером является репликация двунитевой кольцевой ДНК обезьяньего вируса SV40, сем. Polyomaviridae.
Рис. 13. Виды ДНК-геномов вирусов
Инициация на концах ДНК (терминальная инициация) – характерна для линейных матриц. Различают две группы способов концевой инициации ДНК-синтеза: с использованием нуклеотид-белковой затравки (аденовирусы) и с использованием самозатравочного механизма (парвовирусы).
Инициация синтеза с использованием разрывов и брешей - затравкой для дальнейшего удлинения цепи может быть 3’-ОН конец разорванной цепи ДНК. Такой механизм инициирования синтеза наблюдается у ряда бактериофагов.
Элонгацияцепи при репликации вирусных геномов принципиально не отличается от процесса синтеза клеточных ДНК. Используются ферменты, вспомогательные белки и репликационные белки, принадлежащие как клетке-хозяину, так и вирусу. Синтез ДНК, как правило, осуществляет ДНК-зависимая ДНК-полимераза ?. Основным свойством синтеза является его полярность, при которой очередной нуклеотид присоединяется к 3’- концу растущей цепи. То есть направление синтеза идет от 5’- к 3’-концу, считывание - от
3’- к 5’-концу. Особенности синтеза комплементарных нитей связаны со способом инициации. На днДНК-матрице синтез идет через образование репликативной вилки (рис.14) или с вытеснением цепи, на онДНК матрице – по-репарационному механизму.
Рис. 14. Схема репликации ДНК с использованием репликативной вилки
В репликативных вилках одна нить (ведущая) копируется непрерывно в направлении от 5’- к 3’-концу. Поскольку другая нить (отстающая) должна также синтезироваться от
5’- к 3’-концу, она копируется с перерывами, многократно инициируя синтез и соединяя короткие фрагменты Оказаки. Синтез ДНК в репликативной вилке обеспечивается целым
набором белков-ферментов, которые могут иметь разное происхождение. Мелкие ДНК- содержащие вирусы используют клеточные репликативные белки. Лучше всех изучена репликация полиомавируса SV40, где вовлеченные репликативные белки были идентифицированы в бесклеточной системе in vitro. Установлено, что в репликации ДНК SV40 принимают участие 10 белков. Девять из них имеют клеточное происхождение: ДНК-полимераза ? (ответственна за инициацию синтеза ДНК в точке ori и синтез отстающей нити)- праймаза (связана с ДНК-полимеразой и праймирует синтез фрагментов Оказаки)- ДНК-полимераза d (ответственна за синтез лидирующей нити и завершение синтеза фрагментов Оказаки)- пролиферативный клеточный ядерный антиген (PCNA), который связывается с ДНК-полимеразой d и формирует кольцо вокруг ДНК, увеличивая процессивность полимеразы- гетеропентамерный репликативный фактор C – RF-C (присоединяет кольцо PCNA на ДНК и стимулирует полимеразу d)- RPA – онДНК- связывающий белок- РНаза H (удаляет все кроме одного рибонуклеотиды РНК-праймера)- экзонуклеаза FEN-1, также известная как MF-1 (удаляет оставшейся рибонуклеотид)- ДНК-лигаза I (лигирует фрагменты Оказаки)- топоизомераза I и/или топоизомераза II (снимает сверхспирализацию в течение синтеза). Единственный вирусный белок, который требуется для репликации ДНК SV40 - это большой T-антиген, который обладает свойствами хеликазы и обеспечивает расплетение двунитевой структуры в репликативной вилке.
Другие вирусы сами обеспечивают почти все белки репликативной вилки. Например, фаза элонгации при репликации ДНК аденовируса в условиях in vitro обеспечивается одной аденовирусной субъединицей ДНК-полимеразы, аденовирусным онДНК- связывающим белком, который может увеличивать процессивность полимеразы, и клеточной топоизомеразой I или II. Это простота частично связана с необычным характером репликации ДНК аденовируса, в которой отсутствует синтез отстающей цепи. Крупные ДНК-вирусы еще в большей степени обеспечивают себя ферментами репликации. Например, вирусы герпеса кодируют ДНК-полимеразу, фактор элонгации, праймазо-хеликазный комплекс, онДНК-связывающий белок и, вероятно, еще ряд вирусных белков, которые не идентифицированы.
Терминациясинтеза. В случае кольцевых геномов окончание синтеза и расхождение геномов упрощены, поскольку синтез дочерней цепи идет по кругу и в конце полного оборота в точке ori или при двунаправленной репликации в середине кольца 3’- и 5’- концы вновь синтезированной цепи совмещаются и лигируются. Попарно сцепленные кольца разъединяются топоизомеразой. В линейных ДНК, синтезированных с помощью
РНК-затравок, все обстоит сложнее. Удаление РНК-праймера дает молекулу ДНК с выступающим 3’-концом и пробелом на 5’-конце. Предложено два способа завершения репликации с образованием полной копии матричной цепи: с использованием конкатамеров или через образование шпильки.
Основные схемы репликации ДНК-геномных вирусов.
1. Терминальная инициация с помощью самозатравочного механизма.
2. Терминальная инициация с помощью белок-нуклеотидной (Б-Н) затравки.
3. Схема Кернса.
4. Механизм катящегося кольца.
5. Репликация через интеграцию.
1. Репликация с использованием терминальной инициации при помощи самозатравочного механизма (рис.15). Такой тип репликации геномной ДНК имеют парвовирусы – самые мелкие (15-18 нм) икосаэдрические, безоболочечные, ядерные вирусы животных и насекомых. Геном представлен линейной онДНК, оба конца которой имеют самокомплементарные последовательности, формирующие шпилечные структуры. 3’-конец ДНК имеет уникальную последовательность размером 125 нуклеотидов, образующую двунитевую Т-образную шпилечную структуру, которая играет роль затравки для ДНК-полимеразы.
Рис. 15. Схема первых этапов репликации онДНК парвовирусов матричная нить- вновь синтезированная нить
ДНК-полимераза в результате репарационного синтеза комплементарной цепи воссоздает дуплекс, обе цепи которого на одном конце ковалентно соединены. При этом
3’-концевой сегмент родительского генома в качестве матрицы не используется. Следовательно, полного воспроизведения вирусного генома пока не произошло. На следующем этапе вирусоспецифический фермент вносит разрыв в родительскую цепь на границе между реплицированным и нереплицированным участками последовательности (между 125 и 126 нуклеотидами). Концевые 125 нуклеотидов родительского генома становятся условной частью вновь синтезированной цепи и возникший таким образом 3’- конец родительской цепи используется для ее регенерации. В результате этих реакций возникает дисперсная двунитевая репликативная форма вирусной ДНК (Рис. 15). Далее следует цепь реакций, включающих образование на одном из концов ДНК-затравки в виде «заячьих ушек», синтез новой цепи с вытеснением родительской, образование еще одной репликативной формы. Вторая репликативная форма ДНК используется в качестве матрицы для дальнейшего синтеза вирусной ДНК, а вытесненная из дуплекса однонитевая молекула или вступает в репликативный цикл или входит в состав дочерней вирусной частицы.
2. Репликация с использованием терминальной инициации при помощи белок- нуклеотидной затравки (рис. 16). Такой тип репликации геномной ДНК имеют аденовирусы – относительно крупные (до 90 нм) безоболочечные ядерные вирусы с икосаэдрическим типом симметрии капсида. Геном аденовирусов представлен линейной днДНК, имеющей на 5’-концах инвертированные повторы и ковалентно присоединенные геномные белки с м.м. 55 кДа.
Рис. 16. Схема репликации генома аденовируса
В инфицированной аденовирусом клетке синтезируется вирусоспецифический белок массой 80 кДа, который связывается через серин с дезоксицитидином. Образовавшаяся структура (80)Б---Ser—dCTP является затравкой, которая через цитозин комплементарно связывается с 3’-концевым гуанозином генома и инициирует синтез цепи ДНК. Инициация может наблюдаться на любом конце родительской ДНК и может происходить или одновременно или последовательно. При последовательной инициации синтез дочерней цепи сопровождается вытеснением одной из родительских, а синтез комплементарной цепи идет на однонитевой матрице по репарационному механизму. В тоже время обсуждается и другой механизм синтеза второй нити.
Замещенная родительская онДНК имеет на концах самокомплементарные инвертированные повторы, которые отжигаются, восстанавливая двунитевую точку ori, узнаваемую инициирующими белками, обеспечивающими синтез родительско-дочернего дуплекса. Таким образом, каждый родительский дуплекс копируется полуконсервативно. Однако процесс протекает без синтеза отстающей цепи, т.е. без образования множественных сайтов инициации и синтеза фрагментов Оказаки.
3. Репликациякольцевыхгеномовпомеханизмукатящегосякольца(рис.17). Катящееся кольцо – способ репликации, при котором репликационная вилка совершает множество оборотов на кольцевой матрице. Синтезирующаяся в каждом цикле нить вытесняет прежнюю (гомологичную) цепь двуцепочечной молекулы, синтезированную в предыдущем цикле, образуя хвост, состоящий из набора последовательностей, комплементарных одноцепочечному матричному кольцу. В общих чертах репликация по механизму катящегося кольца имеет следующие стадии:
1). Вирусоспецифический фермент вносит однонитевой разрыв в уникальном сайте родительской цепи репликативной формы.
2). Фермент остается связанным с 5’-концом, освободившийся 3’-концевой нуклеотид служит затравкой для ДНК-полимеразы.
3). ДНК-полимераза присоединяет нуклеотиды комплементарно замкнутой цепи, то есть синтезируется только лидирующая цепь. 5’-конец родительской цепи вытесняется. Наблюдается образование сигма-молекул ( ).
4). После того, как репликационная вилка завершит чуть больше полного оборота, вытесненная цепь замыкается в кольцо, а фермент перемещается на вновь синтезированную нить и цикл повторяется. Таким образом, вновь синтезированная нить, имеющая последовательность геномной, становится компонентом РФ, а предшествующая (родительская) оказывается в свободном виде.
Рис. 17. Схема репликации ДНК-геномов по механизму катящегося кольца
Механизм катящегося кольца при репликации ДНК используют многие бактериофаги. Однако этот механизм не игнорируют и вирусы эукариот. Например, линейная вирионная ДНК вируса герпеса при попадании в клетку переходит в кольцевую форму и, пройдя первую стадию тета-репликации (см. ниже), реализует механизм катящегося кольца. Однако, вместо производства кольцевых дочерних молекул, репликация генерирует конкатамерные молекулы. Чтобы восстановить линейные дочерние молекулы ДНК вирусоспецифические белки расщепляют конкатамеры в определенных сайтах последовательности в процессе упаковки ДНК в капсиды.
4. Репликация ДНК по схеме Кернса (тета-репликация)включает несколько этапов
(рис. 18):
1). Вирусоспецифический неструктурный белок, обладающий хеликазной активностью,
связывается с ДНК-последовательностью в точке ori и расплетает двунитевую структуру.
2). Праймаза синтезирует две РНК-затравки. Образуются две репликативные вилки (2 лидирующие и 2 отстающие цепи), которые в процессе комплементарного синтеза удаляются друг от друга, двигаясь в разных направлениях. Наблюдается образование тета- молекул ( ).
Видео: Механизм репликации ВИЧ
Рис. 18. Репликация ДНК по схеме Кернса (тета-репликация)
3). Сбрасывание внутримолекулярного напряжения обеспечивает топоизомераза I путем внесения точечных однонитевых разрывов, которые тут же лигируются. Образуются два двунитевых кольца, где родительские цепи соединены друг с другом. Разъединение осуществляет топоизомераза II, которая вносит разрывы в двунитевые кольца. Затем разрывы лигируются.
Такой тип репликации используют в качестве промежуточной стадии многие крупные ДНК-содержащие вирусы, в том числе: бактриофаги, вирусы герпеса, а также, вирусы с кольцевым днДНК геномом, поражающие человека и животных. Это вирусы, относящиеся к семействам Polyomaviridae (см. вирион SV40) и Papilomaviridae, ранее входившие в одно семейство Papovaviridae. Полиома- и папиломавирусы – это б/о, относительно мелкие (45-55 нм) икосаэдрические вирусы. Капсид, образованный тремя белками, имеет четко выраженную капсомерную структуру (72 капсомера). Реплицируются в ядре. Геном – двунитевая кольцевая сверхспирализованная ДНК размером 5-8 т.п.н., ассоциированная с 4-мя клеточными гистонами. Кодирует два неструктурных белка – большой и малый Т-АГ. Это трансформирующие антигены. Геном может интегрировать с геномом клетки хозяина. Большой Т-АГ обладает свойством хеликазы и принимает участие в репликации ДНК – связывается с ДНК в точке ori. Гены Т-АГ транскрибируются сразу после попадания ДНК в ядро. Т.о. транскрипция ДНК у этих вирусов опережает репликацию.
5. Репликация ДНК с ипользованием промежуточных конкатамерных форм. Конкатамер – несколько тандемно-повторяющихся единиц генома, которые образуются за счет слипания выступающих 3’-концов геномов с прямыми повторами на концах.
5’-aagct---------------aagct-3’
3’-t t cga--------------ttcga
Этот механизм молекулярного взаимодействия используют многие геномы как промежуточную стадию репликации, а также при завершении синтеза полного генома.
6. Репликация вирусных ДНК через обратную транскрипцию и интеграцию.
Уникальную стратегию репликации генома осуществляют представители семейства Hepadnaviridae. Рассмотрим этот механизм на примере вируса гепатита В. Геном вируса гепатита В представлен частично двунитевой кольцевой молекулой ДНК размером 3,2 т. п. н., ассоциированной с молекулой ДНК-полимеразы, которая обладает ревертазной активностью. После попадания геномной ДНК вируса в гепатоцит происходит репарация двунитевой структуры ДНК и ее переход в ковалентно замкнутую кольцевую форму (cccDNA), которая поступает в ядро. На следующей стадии такая ДНК служит матрицей для транскрипции. В результате транскрипции образуются три класса субгеномных РНК и прегеномная РНК размером 3,4 т. п. н., что несколько длиннее, чем геномная ДНК. РНК экспортируются в цитоплазму, субгеномные мРНК транслируются, а прегеномная РНК связывается с полимеразой и инкапсидируется в коровую частицу. В составе коровой частицы ДНК-полимераза осуществляет синтез минус-нити ДНК на матрице РНК по механизму самопраймирования. В процессе синтеза происходит деградация матричной РНК. Синтез минус-нити ДНК начинается вблизи 3’-конца прегеномной РНК, вследствие чего 5’-конец негативной ДНК становится связанным с ревертазой. После завершения синтеза минус-цепи ДНК и удаления основной части матричной РНК остается кэпированный 5’-конец РНК, содержащий копию участка инициации синтеза ДНК (DRI). Этот фрагмент РНК переносится на 3’-концевой комплементарный участок минус-нити ДНК (DR2) и служит затравкой для синтеза плюс- нити ДНК. Затем ДНК-полимераза синтезирует неполную плюс-нить ДНК и геном или реимпортируется в ядро или происходит созревание коровой частицы до инфекционного вириона. Общая стратегия репликации/транскрипции генома гепаднавирусов представлена на схеме (Рис. 19).
В настоящее время установлено, что геном вируса гепатита В может интегрировать в геном клетки-хозяина. Интеграция – внедрение вирусной (или другой) последовательности ДНК в ДНК клетки-хозяина, приводящее к ковалентному соединению с хозяйской последовательностью. В таком случае репликация вирусного генома и его
транскрипция осуществляются по общим клеточным механизмам. Интеграция вирусного генома в геномом хозяина может происходить несколькими путями. ДНК-содержащие вирусы используют для интеграции механизм сайт-специфической рекомбинации. В общем смысле рекомбинация – это взаимодействие между специфическими участками ДНК.
Видео: Репликация ДНК — Максим Франк-Каменецкий
Рис. 19. Схема стратегии репликации/транскрипции генома гепаднавирусов
Сайт-специфическая рекомбинация – взаимодействие между специфическими парами последовательностей, в пределах которых имеются гомологичные последовательности. Это консервативная рекомбинация. Для осуществления интеграции необходима интеграза (топоизомераза I) и клеточный белок IHF (клеточный фактор интеграции). Интегрированный вирусный геном существует в виде провируса и может выщепляться с участием вирусоспецифического белка.
Существует еще несколько вирусов, у которых репликация генома также включает реакцию обратной транскрипции. Это каулимовирусы (вирусы растений), имеющие геном в виде двунитевой кольцевой ДНК, обе нити которой не непрерывны. Стратегия репликации генома каулимовирусов сходна с репликацией/транскрипцией ДНК гепаднавирусов. Таким образом, стратегии репликации/транскрипции (+)РНК- геномных ретровирусов и ДНК-геномных гепаднавирусов позвоночных и каулимовирусов растений базируются на механизме обратной транскрипции, и это сходство, по всей вероятности, имеет эволюционную основу.
Поделиться в соцсетях:
Похожие
