Генетичні і негенетичні взаємодії вірусів

Видео: Науковці шукають ліки від аутизму - science

Як у природних, так і в експериментальних умовах одна клітина може бути заражена не одним, а декількома вірусами. У процесі такої змішаної інфекції можуть бути різні форми взаємодії як між вірусними геномами, так і між продуктами генів. При взаємодії геномів можуть спостерігатися такі форми генетичних впливів, як множинна реактивація, рекомбінація, пересортовування генів, крос - реактивація, гетерозиготність.

При взаємодії на рівні продуктів генів можуть мати місце негенетичні взаємодії: комплементація, інтерференція, фенотипічне змішування й ін.

Рекомбінація. Можливий обмін як повними генами (міжгенна рекомбінація), так і ділянками того самого гена (внутрішньогенна рекомбінація). Утворений вірус-рекомбінант має властивості, які успадковуються від різних батьків.

Штами мікроорганізмів, у тому числі вірусів, які піддаються в експерименті рекомбінації мають характерні, ознаки, що мають назву генетичних маркерів. Для одержання рекомбінантів використовують штами вірусів, що містять два чи більше маркери. Тест рекомбінації застосовують для генетичних досліджень вірусів. З його допомогою можлива побудова генетичних карт вірусів, у яких визначається, у яких ділянках генома відбулися мутації, а також в умовних одиницях виміряється відстань між різними мутаціями.

Рекомбінанти вірусів хребетних вдається одержати тільки при схрещуванні близьких по властивостях вірусів, що належать до одного роду. Частота виникнення їх широко варіює й істотно залежить від використовуваної біологічної системи (клітини, вірусу), а також від того, яку спадкоємну властивість прагнуть рекомбінувати. Рекомбінація з високою частотою спостерігається у РНК-вмістимих вірусів (ортоміксо-, рео-, ретровірусів) і у всіх ДНК-вмістимих вірусів, геном яких представлений двоспіральною ДНК.В експериментальних умовах гібридні (рекомбінантні) форми можна одержати одним з чотирьох способів: 1) при спільному культивуванні двох життєздатних вірусів при введенні їх у організм чи культуру клітин одночасно чи в різний час- 2) якщо в чуттєву систему вводять живий і інактивований (нагріванням чи УФП) вірус- 3) при спільному культивуванні вірусу і вірусної нуклеїнової кислоти, виділеної з іншого штаму- 4) у випадках одночасного введення в культуру клітин різних нуклеїнових кислот, що відповідають двом різновидам вірусів.

Шляхом рекомбінації можна передавати ряд ознак: гемаглютинуючу активність, інгібіторорезистентність, терморезистентність, патогенність для лабораторних тварин, активність розмноження в курячих ембріонах, ферментативну, імуногенну і цитопатогенну активність. Однак одні ознаки (такі, як інгібіторорезистентність гемаглютинуюча активність, інфекційність і імунологічна активність) передаються регулярно, інші — нерегулярно.

При спільному культивуванні інактивованого і живого вірусу передача деяких ознак носить корелятивний характер, а саме придбання однієї властивості спричиняє одночасну появу іншої.

Гібридизація ДНК-вмістимих вірусів була вперше проведена з вірусами віспи кролика й вісповакцини, а також з генетично різними штамами вірусу звичайного герпесу. Гібридизація краще вдається між близькими видами і різновидами, чим між далекими видами, і зовсім не вдавалося одержати гібриди при схрещуванні віспяних вірусів з вірусами інших родин: герпесу, грипу, поліомієліту, ящуру й ін. Гібридизація (рекомбінація) властива усім вірусам, однак у її виявленні є відповідні труднощі. Вона може бути виявлена лише в тому випадку, якщо два батьківських віруси мають різні генетичні маркери, що легко виявляються. Для цієї мети використовують маркери генетичні (мутації), фізичні (батьки мають різну щільність чи радіоактивність) і маркірування за допомогою модифікації, індукованої хазяїном. Друга умова, необхідна для проведення рекомбінації і її виявлення,— обов`язкове проникнення в клітину обох вірусів, що беруть участь у рекомбінації. Для цього використовують високі множині зараження двома батьківськими типами, що беруть звичайно в рівних кількостях. Конкретна методика проведення рекомбінації вірусів залежить у кожнім випадку від їх типу. Тривалість рекомбінації визначається тривалістю циклу розвитку вірусу, температурою (оптимальною температурою розвитку двох вірусних компонентів), вибором клітинної системи - можливістю одночасного розвитку в ній обох вірусів без придушення механізмами клітини-хазяїна і без впливу на потомство, що може спотворити результати рекомбінації.

Множинна реактивація. Вірусна інфекція може виникнути при зараженні клітини декількома віріонами з ушкодженими геномами внаслідок того, що функцію ушкодженого гена може виконувати вірус, у якого цей ген не ушкоджений. Цей феномен був спочатку виявлений на бактеріофагах і одержав назву множинної реактивації. В основі її лежить кооперативний процес, при якому віріони з ураженням певних генів доповнюють один одного шляхом генетичної рекомбінації, і у результаті чого репродукується вихідний неушкоджений вірус.

Ефективність множинної реактивації залежить від багатьох причин: ступеня ушкодження генома віріонів, числа прониклих у клітину віріонів, концентрації їх у визначених ділянках клітини, аутоінтерференції ушкоджених віріонів. При множинній реактивації крім кількості інактивованих вірусних геномів у клітині велике значення має характер культур клітин.

Пересортовування генів. Варіантом рекомбінації є феномен, що одержав назву пересортовування генів. Він спостерігається при генетичних взаємодіях між вірусами, що мають сегментований геном. Найчастіше це відбувається з вірусами грипу А (качка, людина). Утворені при цьому гібридні форми вірусів називають реасортантами.

Гетерозиготність. Це феномен, що полягає в тім, що при одночасній репродукції в клітині декількох часток вірусів, що розрізняються по спадкоємних властивостях, можуть утворюватися віріони, які містять повний геном одного батьківського штаму і, крім того, частина генома (чи повний геном) іншого вірусу. Хоча такого роду об`єднання генетичного матеріалу в одній вірусній частці не успадковується, воно дозволяє такому віріону дати потомство, у якому буде міститися частина вірусних часток із властивостями одного, а інша частина - іншого батька. Вірусні частки, що дають описаний феномен, одержали назва гетерозигот на відміну від звичайних гомозиготних часток, усе потомство яких має однакові властивості.

Транскапсидація. Транскапсидація - феномен, при якому частина чужорідного генетичного матеріалу, укладеного усередині капсида іншого неспорідненого вірусу, здатна переноситися в стабільній формі в чуттєві до основного вірусу клітини. Цей феномен спостерігається при одночасному вирощуванні в клітинах аденовірусу і мавпячого вірусу SV40.

Крос-реактивація (порятунок маркера). Одним терміном позначалися два різних явища: реактивація інактивованого генома неінактивованим і взаємна реактивація двох інактивованих геномів. Друге явище лише умовно відрізняється від множинної реактивації. Ця відмінність зводиться лише до того, що при множинної реактивації використовують той самий вірус з немаркованим геномом, а при крос-реактивації — здебільшого два штами вірусу з геномами, маркірованимипо-різному. Крос-реактивація—феномен, подібний із множинною реактивацією, однак один із вірусів, що бере участь використовується у нативном виді, а інший - інактивують шляхом часткового руйнування генетичного матеріалу (УФ-опроміненням або слабким нагріванням). У цьому випадку зберігаються нативні незруйновані ділянки нуклеїнової кислоти інактивованого вірусу, і у результаті чого можуть виникати рекомбінанти, що володіють властивістю обох використаних у досліді штамів.

Негенетичні взаємодії вірусів. Вони включають явища фенотипічного змішування, негенетичну реактивацію, комплементацію, стимуляцію й інтерференцію.

Фенотипічне змішування спостерігається при одночасній репродукції двох генетично різних вірусів і виявляється утворенням віріонів з генотипом одного з вихідних штамів, але які мають антигенні властивості обох вірусів. Фенотипічно змішані форми нейтралізуються сироватками проти обох вихідних штамів, тому що в оболонці отриманих вірусів з`являються структурні білки обох батьківських штамів. Такі віріони відтворюють у першому поколінні ознаки того штаму, нуклеїнову кислоту якого вони містять. При фенотипічному змішуванні поєднуються тільки структурні білки вірусів, генетичної ж взаємодії між їх нуклеїновими кислотами не відбувається.

Негенетична реактивація. При даному явищі інактивований вірус у результаті денатурації структурних білків здобуває здатність розмножуватися завдяки активності ферменту («роздягаючого» ензиму) іншого родинного вірусу.

Комплементація спостерігається в тих випадках, коли при мутації в геномі вірусу виникають ушкодження і він позбавляється здібності самостійної репродукції. Але якщо в клітину проникають два дефектних штами, в одного з яких ушкодження локалізовані в гені, відповідальному за синтез, наприклад раннього білка (РНК-полімерази), а в іншого - в у гені, що програмує синтез структурного білка, то кожний з них може взаємно використовувати фермент, синтез якого індукується іншим штамом. У результаті такого синергізму два дефектних віруси, не здатних репродукуватися поодинці, при подвійній інфекції проходять повний цикл репродукції. При такій взаємній комплементації генотипи взаємодіючих вірусів не змінюються, запозичаючи лише фермент, синтез якого індукується іншим вірусом. Відмінність комплементації від генетичної рекомбінації полягає у відсутності обміну генетичним матеріалом.

Комплементація може бути однобічною і двосторонньою. Двостороння комплементація полягає в репродукції обох партнерів, кожний з який не здатний до самостійної репродукції. При однобічної комплементації один з партнерів забезпечує іншого необхідними для його репродукції продуктами. Вірус, що стимулює репродукцію іншого вірусу, називається “вірус-помічник”, а вірус, що репродукується тільки в присутності помічника, називається “вірус-сателіт”. Комплементація широко поширена серед вірусів і зустрічається як між родинними, так і неспорідненими вірусами. Феномен тісно зв`язаний з дефектністю вірусів. Оскільки у вірусній популяції крім стандартних звичайно присутні дефектні неінфекційні вірусні частки, зокрема дефектні частки, які втратили частину генетичного матеріалу, комплементація має місце в інфекційному циклі багатьох вірусів і полягає в тім, що члени популяції постачають один одного продуктами генів, які дефектні в партнерів (негенетична реактивація). Такий дефектний вірус може використовувати ферменти, індуковані тільки другим вірусом-помічником. Наприклад, вірус саркоми Рауса не може індукувати синтез структурних білків, а для побудови своєї оболонки використовує білки вірусу лейкозу птахів. У присутності останнього з трансформованих вірусом саркоми Рауса курячих фібробластів виділяється вірус Рауса.

Комплементація зустрічається й у неспоріднених вірусів, що належать до різних родин.<< ПредыдушаяСледующая >>
Внимание, только СЕГОДНЯ!