Вирус чумы крупного рогатого скота

 Конечными продуктами  раздевания являются сердцевины, нуклеокапсиды или нуклеиновые  кислоты. Для ряда вирусов было  показано, что продуктом раздевания  являются не голые нуклеиновые кислоты, а связанные с внутренним вирусным белком. Например, конечный продукт раздевания пикорнавирусов — РНК, ковалентно связанная с белком VPg, конечный продукт раздевания аденовирусов, вируса полиномы и SV40 — ДНК, ковалентно связанная с одним из внутренних вирусных белков.

 В ряде случаев способность  вирусов вызвать инфекционный  процесс определяется возможностью  их раздевания в клетке данной  системы. Тем самым эта стадия  является одной из ограничивающих  инфекцию.

 Раздевание ряда вирусов  происходит в специализированных участках внутри клетки (лизосомах, структурах аппарата Гольджи, околоядерном пространстве, ядерных порах на ядерной мембране). При слиянии вирусной и клеточной мембран проникновение в клетку сочетается с раздеванием.

 Раздевание и внутриклеточный транспорт — взаимосвязанные процессы: при нарушении правильного внутриклеточного транспорта к местам раздевания вирусная частица попадает в лизосому и разрушается лизосомальными ферментами.

 Раздевание вирусной  частицы осуществляется постепенно в результате серии последовательных реакций. Например, в процессе раздевания пикорнавирусы проходят ряд стадий с образованием промежуточных субвирусных частиц с размерами от 156S до 12S. Раздевание аденовирусов происходит в цитоплазме и ядерных порах и имеет по крайней мере три стадии: 1) образование субвирусных частиц с большей плотностью, чем вирионы; 2) образование сердцевин, в которых отсутствует 3 вирусных белка; 3) образование ДНК-белкового комплекса с терминальным белком.

 Вирусы оспы раздеваются в две стадии: на первой — ферменты хозяина удаляют наружное покрытие, а на второй — для освобождения вирусной ДНК из сердцевины требуется участие продуктов вирусных генов («раздевающий фермент»), синтезированных после заражения.

 Вторая фаза репродукции. I. Транскрипция. Это переписывание информации с ДНК на РНК по законам генетического кода. Осуществляется с помощью специального фермента (РНК-полимеразы), который связывает нуклеотиды путем образования 3’—5′-фосфодиэфирных мостиков. При инициации транскрипции РНК-полимераза связывается со специальным участком ДНК (промотором), удвоенные спирали ДНК разъединяются и функционируют как матрицы, к которым присоединяются комплементарные нуклеотиды благодаря спариванию комплементарных оснований (аденин с тимином, урацил с аденином, гуанин с цитазином и цитазин с гуанином). Таким образом, происходит постепенное удлинение (элонгация) цепи НИК. Терминация (прекращение роста) цепи ГПК происходит на специфических участках ДНК, называемых терминаторами. При этом процессе принимают участие и специальные белки.

 Стратегия вирусного  генома в отношении синтеза  иРНК у разных вирусов различна. У ДНК-содержащих вирусов иРНК  синтезируется на матрице одной  из нитей ДНК. Формула переноса  генетической информации у них  такая же, как и в клетке:

ДНК →(транскрипция)→ РНК →(трансляция)→ белок.

 ДНК-содержащие вирусы, репродукция которых происходит  в ядре, используют для транскрипции  клеточную полимеразу. К этим  вирусам относятся папова-, аденовирусы, вирусы герпеса. ДНК-содержащие вирусы, репродукция которых происходит в цитоплазме, не могут использовать клеточные ферменты, находящиеся в ядре. Транскрипция их генома осуществляется вирусспецифическим ферментом — ДНК-полимеразой, которая проникает в клетку в составе вириона. К этим вирусам относятся вирусы оспы и иридовирусы.

PHК-содержащие вирусы, у  которых хранителем генетической  информации является не ДНК, а  РНК, решают эту проблему особым  образом.

 А. У PHK-содержащих плюс-нитевых  вирусов, у которых функции иРНК  выполняет сам геном, передача генетической информации осуществляется по наиболее простой формуле:

РНК → белок.

 К этой группе вирусов  относятся пикорна-, тога-, коронавирусы. У них нет необходимости в  акте транскрипции для синтеза  вирусспецифических белков. Поэтому  транскрипцию как самостоятельный процесс у этих вирусов не выделяют.

 Б. У вирусов, геном  которых не может выполнять  функцию иРНК (минус-нитевые вирусы). В клетке синтезируется комплементарная  геному РНК, которая и является  информационной. Передача генетической  информации у этих вирусов осуществляется по формуле:

РНК → РНК → белок.

 У этих вирусов транскрипция  выделена как самостоятельный  процесс в инфекционном цикле. К ним относятся две группы  вирусов животных:

• вирусы, геном которых представлен односпиральной РНК: ортомиксо-, парамиксо-, рабдо-, буньявирусы;

• вирусы, геном которых представлен двуспиральной РНК. Среди вирусов животных к ним относятся реовирусы.

 В клетке нет фермента, который может полимеризовать  нуклеотиды на матрице РНК. Эту  функцию выполняет вирусспецифический фермент — РНК-зависимая PHK-полимераза, или транскриптаза, которая находится в составе вирионов и вместе с ними проникает в клетку.

 В. Среди РНК-содержащих  вирусов животных есть семейство  ретровирусов, которые имеют уникальный  путь передачи генетической информации. РНК этих вирусов переписывается на ДНК, ДНК интегрирует с клеточным геномом и в его составе переписывается на РНК, которая обладает информационными функциями. Путь передачи генетической информации в этом случае осуществляется по более сложной формуле: РНК → ДНК → PHК → белок

 В составе этих вирусов  есть уникальный вирусспецифический  фермент, который переписывает РНК  на кДНК. Этот процесс называется  обратной транскрипцией, а фермент  — обратная транскриптаза, или  ревертаза. Тот же фермент синтезирует нить ДНК на матрице ДНК. Двуспиральная ДНК после замыкания в кольцо интегрирует с клеточным геномом, и транскрипцию интегрированной ДНК в составе клеточных геномов осуществляет клеточная ДНК-зависимая РНК-полимераза.

 Транскрипция вирусного генома строго регулируется на протяжении инфекционного цикла. Регуляция осуществляется как клеточными, так и вирусспецифическими механизмами. У некоторых вирусов, в основном ДНК-содержащих, существует три периода транскрипции: сверхранний, ранний и поздний. К ним относятся вирусы оспы, герпеса, папова-, адено — и иридовирусы. В результате сверхранней и ранней транскрипции избирательно считываются сверхранние и ранние гены с образованием сверхранних или ранних иРНК. При поздней транскрипции считывается другая часть вирусного генома — поздние гены с образованием поздних и PHК. Количество поздних генов обычно превышает количество ранних генов. Многие сверхранние гены являются генами для неструктурных белков (ферментов и регуляторов транскрипции) и репликации вирусного генома. Напротив, поздние гены обычно являются генами для структурных белков. Обычно при поздней транскрипции считывается весь геном, но с преобладанием транскрипции поздних генов.

 Фактором регуляции  транскрипции у ядерных вирусов  является транспорт транскриптов из ядра в цитоплазму, к месту функционирования иРНК — полисомам.

 Продуктом сверхранней  транскрипции вирусов герпеса  являются α-белки. Функция одного  или нескольких из них необходима  для транскрипции следующей группы  генов, кодирующих β-белки. В свою очередь, β-белки включают транскрипцию последней группы поздних генов, кодирующих γ-белки. Такой тип регуляции получил название «каскадный».

 У РНК-содержащих вирусов  синтез транскриптов также строго  контролируется в отношении как  количества каждого класса транскриптов, так и периода инфекции, когда определенные транскрипты синтезируются с максимальной скоростью. Синтезированные иРНК транспортируются к рибосомам.

II. Трансляция. Эго — процесс  перевода генетической информации, содержащейся в иРНК на специфическую последовательность аминокислот в синтезируемых вирусспецифических белках. Синтез белка в клетке происходит в результате трансляции иРНК на рибосомах. В рибосомах идет слияние потока информации (в иРНК) с потоком аминокислот, которые приносят транспортные РНК (тРНК). В клетке существует большое количество разнообразных тРНК. Для каждой аминокислоты должна быть своя тРНК.

 Молекула тРНК представляет  собой односпиральную РНК со  сложной структурой в виде  кленового листа.

 Связывание конкретной тРНК и аминокислоты осуществляет фермент аминоацилсинтетаза. Один конец тРНК связывается с аминокислотой, а другой — с нуклеотидами иРНК, которым они комплементарны. Три нуклеотида на иРНК кодируют одну аминокислоту и называются «триплет» или «кодон», а комплементарные кодону три нуклеотида на тРНК называются «антикодоном».

 Процесс транскрипции  состоит из трех фаз: инициации  элонгации, терминации.

 Инициация трансляции  — наиболее ответственный этап  в процессе трансляции, основанный  на узнавании рибосомой иРНК и связывании с ее особыми участками. Рибосома узнает иРНК благодаря «шапочке» (кэп) на 5′-конце и скользит к 3′-концу, пока не достигнет инициаторного кодона, с которого начинается трансляция. В эукариотической клетке инициаторными кодонами являются кодоны АУГ (аденин, урацил, гуанин), кодирующие метионин. С метионина начинается синтез всех полипептидных цепей. Специфическое узнавание рибосомой вирусной и РНК осуществляется за счет вирусспецифических инициаторных факторов.

 Вначале с иРНК связывается малая рибосомальная субъединица. К комплексу иРНК с малой рибосомальной субъединицей присоединяются другие компоненты, необходимые для начала трансляции. Это — несколько молекул белка, которые называются «инициаторные факторы». Их, по крайней мере, три в прокариотической клетке и более девяти в эукариотической клетке. Инициаторные факторы определяют узнавание рибосомой специфических иРНК. В результате формируется комплекс, необходимый для инициации трансляции, который называется «инициаторным комплексом». В инициаторный комплекс входят: иРНК; малая рибосомальная субъединица; аминоацил-тРНК, несущая инициаторную аминокислоту; инициаторные факторы; несколько молекул ГТФ (гуанозинтрифосфат).

 В рибосоме осуществляется  слияние потока информации с  потоком аминокислот. Вхождение аминоацил-тРНК в А-центр большой рибосомальной субъединицы является следствием узнавания, а ее антикодон взаимодействует с кодоном иРНК, находящейся в малой рибосомальной субъединице. При продвижении иРНК на один кодон тРНК перебрасывается в пептидильный центр (П-центр), и ее аминокислота присоединяется к инициаторной аминокислоте с образованием первой пептидной связи. Свободная от аминокислоты тРНК выходит из рибосомы и может опять функционировать в транспорте специфических аминокислот. На ее место из A-центра в П-центр перебрасывается новая тРНК, и образуется новая пептидная связь. В A-центре появляется вакантный кодон иРНК, к которому немедленно присоединяется соответствующая тРНК, и происходит присоединение новых аминокислот к растущей полипептидной цепи.

 Элонгация трансляции  — процесс удлинения, наращивания  полипептидной цепи, основанный  на присоединении новых аминокислот  с помощью пептидной связи. Происходит  постоянное протягивание нити  иРНК через рибосому и «декодирование»  заложенной в ней генетической информации. Часто иРНК функционирует одновременно на нескольких рибосомах, каждая из которых синтезирует одну и ту же полипептидную нить, кодируемую данной иРНК.

 Терминация трансляции  происходит в тот момент, когда  рибосома доходит до терминирующего кодона в составе иРНК (УАА, УГА, УАГ). Трансляция прекращается, и полипептидная цепь освобождается из полирибосомы. После окончания трансляции полирибосомы распадаются на субъединицы, которые могут войти в состав новых полирибосом.

 Каждая и PHК функционирует на нескольких рибосомах. Группу рибосом, работающих на одной молекуле иРНК, называют полирибосомой или полисомой. Полисомы могут состоять от 4—6 до 20 и более рибосом.

 Вирусспецифические полисомы  могут быть как свободными, так  и связанными с мембранами. Внутренние белки обычно синтезируются на свободных полисомах, гликопротеиды всегда синтезируются на полисомах, связанных с мембранами.

 Поскольку геном вируса  животных представлен молекулой, кодирующей более чем один  белок, вирусы поставлены перед необходимостью синтеза либо длинной иРНК, кодирующей один гигантский полипептид-предшественник, который затем должен быть нарезан в специфических точках на функционально активные белки, либо коротких моноцистронных иРНК, каждая из которых кодирует один белок. Таким образом, существуют два способа формирования вирусных белков:

 первый — иРНК транслируется  в гигантский полипептид-предшественник, который после синтеза последовательно  нарезается на зрелые функционально  активные белки;

 второй — иРНК транслируется с образованием зрелых белков или белков, которые лишь незначительно модифицируются после синтеза.

 Первый способ трансляции  характерен для РНК-содержащих  плюс-нитевых вирусов — пикорнавирусов  и тогавирусов. Их иРНК транслируется  в гигантскую полипептидную цепь, так называемый полипротеид, который сползает в виде непрерывной ленты с рибосомного «конвейера» и нарезается на индивидуальные белки нужного размера. Нарезание вирусных белков — многоступенчатый процесс, осуществляемый как вирусспецифическими, так и клеточными протеазами.

 Второй способ формирования  белков характерен для ДНК-содержащих  вирусов и большинства РНК-содержащих  вирусов. При этом способе синтезируются  короткие моноцистронные иРНК  в результате избирательной транскрипции  одного участка генома (гена). Однако эти вирусы широко используют механизм посттрансляционного нарезания белка.