Фазы репликации

Учебные материалы по биологии / Изучение ретровирусов / Фазы репликации

Страница 2

Рис.3. Этапы репликации ретровирусного генома от РНК до свободной двухцепочечной линейной ДНК.

Фаза III: интеграция вирусной ДНК. По крайней мере одна копия ДНК оказывается интегрированной с ДНК каждой успешно зараженной клетки, а большинство клеток, продуцирующих вирус, содержит 4-10 копий провирусов. Внедрившись в клеточный геном, провирус в дальнейшем реплицируется и передается дочерним клеткам вместе с остальной ДНК. Первые интегрированные провирусы обнаруживаются через восемь часов после заражения, большинство же копий вирусной ДНК интегрирует в течении трех дней после заражения. Зараженная клетка может вновь заражаться тем же вирусом, пока не приобретет резистентность к заражению в результате образования вирусного гликопротеина. По крайней мере некоторые из провирусов не в состоянии обеспечить продукции вируса, поскольку они не транскрибируются или оказываются повреждены мутациями. Первое вирусное потомство появляется еще до того, как клетка становится устойчивой к суперинфекции (обычно через 1-2 дня после заражения). Поэтому многие зараженные клетки могут вновь инфицироваться вирусами, появившимися в результате первого цикла репликации.

Свободные линейные провирусные ДНК представляют собой предшественники интегрированных провирусов. Для успешного осуществления интеграции необходимы концы LTR, поскольку мутанты, утратившие эти последовательности, не способны к ней. Интеграция требует также неизвестных клеточных факторов.

Анализ последовательностей клонированных провирусов, а также сайта их интеграции с хозяйской ДНК позволил установить как структуру провирусной ДНК, так и те изменения, которые происходят в клеточных последовательностях, прилегающих к месту интеграции, в ходе инфекции. Вирусная ДНК интегрирует с сохранением ДНК: LTR-gag-pol-env-LTR. Однако в клеточном геноме существует много мест, в которые может встроиться провирусной ДНК. Последовательности, в которые он встраивается, обычно не содержат гомологий с вирусной ДНК. Более того, у провирусов нет тенденции включаться в уже существующих в геноме последовательности эндогенных или экзогенных ретровирусов. Эти данные свидетельствуют о том, что провирус может внедриться в любое место хозяйской ДНК.

Фаза IV: экспрессия вирусной ДНК. В хронически инфицированных клетках вирусная РНК считывается с интегрированных провирусов. Свободная ДНК может экспрессироваться, но для сохранения провируса необходима его интеграция. В клетках, содержащих несколько провирусов, обычно бывает трудно разобраться, какой из них транскрибируется. Разные клетки одной популяции могут существенно различаться по уровню экспрессии вируса.

Провирус является транскрипционной единицей с собственными регуляторными последовательностями. Однако экспрессия конкретного провируса зависит как от вирус-специфических, так и от хозяйских факторов, в частности от места интеграции, физиологического состояния клетки и LTR. В отличие от многих других вирусов у ретровирусов продукты экспрессии, а экспрессия провируса зависит только от хозяйских ферментов.

Вирус-специфическая регуляция экспрессии осуществляется с помощью LTR, несущих промоторов, энхансер транскрипции. Транскрипция начинается на левом конце последовательности R левого LTR. Как и большинство эукариотических генов, провирусы транскрибируются с помощью клеточной РНК-полимеразы II.

В состав LTR входят также элементы, усиливающие транскрипцию (энхансеры) и работающие независимо от своего положения и ориентации. Относительная "сила" энхансера варьирует в зависимости от вида животного или стадии дифференцировки клеток.

Первичным продуктом транскрипции провируса является полноразмерная молекула РНК. Вирусная РНК обычно составляет от 0,1 до 1% тотакльной клеточной РНК. У полноценных вирусов эта РНК, как и ее процессированные варианты, выполняют две главные функции: формирует вирионную РНК и служит мРНК для синтеза продуктов генов gag, pol и env. Около половины полноразмерной РНК упаковывается в вирионы, остальная служит мРНК. В клетках обычно содержится несколько больше мРНК для gag, чем для env, причем продукта гена gag синтезируется примерно в 20 раз больше, чем продукта гена pol. Каждый из вирусных генов детерминирует синтез полипротеина-предшественника, который затем разрезается на два зрелых полипептида.