страница 1 | страница 2 страница 3 страница 4
Лабораторное занятие 2 Основные семейства вирусов животных и растений
Цель занятия: изучить характеристики основных семейств вирусов на примерах их типовых представителей и приобрести навыки описания морфологии и структуры вирионов.
Материалы: 1) электронные микрофотографии и демонстрационные рисунки типовых представителей семейств вирусов: а) человека и животных, б) исключительно животных, в) насекомых, г) растений; 2) фотографии вирусной патологии: а) человека, б) позвоночных животных, в) насекомых, г) растений; 3) схемы строения вирионов основных семейств вирусов.
Задание 1: изучите морфологию и ультраструктуру типовых представителей основных семейств вирусов.
Ход работы
1 Рассмотрите электронные микрофотографии и демонстрационные рисунки, схемы строения типовых представителей основных семейств вирусов. Обратите внимание на форму, тип симметрии, поверхностные структуры вирионов.
2 Опираясь на основные критерии классификации вирусов и предложенную схему описания, составьте краткие характеристики основных семейств вирусов.
Схема описания вирусной частицы: 1) название семейства; 2) видовое название вируса; 3) чувствительные к данному вирусу организмы; 4) форма вириона; 5) размеры вириона; 6) тип симметрии нуклеокапсида; 7) наличие суперкапсида; 8) образования на поверхности вириона; 9) особенности генома вируса.
3 Запишите составленные характеристики в протокол занятия.
Задание 2: классифицируйте по типу генома основные семейства вирусов человека и животных, указывая типового представителя.
Ход работы
1 Рассмотрите фотографии с патологиями, вызываемыми вирусами у человека и животных. Обратите внимание на внешние проявления заболевания.
2 В протоколе занятия составьте таблицы «Основные семейства +РНК-геномных вирусов», «Основные семейства -РНК-геномных вирусов» и «Основные семейства +ДНК-геномных вирусов» по следующей форме:
Семейство
|
Род
|
Типовой представитель
|
|
|
|
Задание 3: изучите основные характеристики фитовирусов и признаки вызываемых ими заболеваний у растений.
Ход работы
1 Рассмотрите фотографии растений, пораженных вирусами.
2 В протоколе занятия составьте таблицу «Основные семейства фитовирусов:
Семейство, род
|
Характеристика
генома
|
Вызываемое заболевание и
его признаки
|
|
|
|
Лабораторное занятие 3 Методы выделения, культивирования и идентификации вирусов
Цель занятия: изучить принципы и методы выделения, культивирования и идентификации вирусов.
Материалы и оборудование: 1) световой микроскоп; 2) препараты для микроскопии (или фотографии препаратов) культур клеток неинфицированных вирусами и инфицированных вирусами: а) с крупноклеточной дегенерацией клеток, б) с мелкоклеточной дегенерацией клеток, в) с образованием симпластов, г) с развитием очагов клеточной пролиферации, д) с внутриклеточными включениями; 4) демонстрационная планшетка с положительной реакцией гемагглютинации; 5) фотография препарата или препарат для микроскопии с положительной реакцией гемадсорбции; 6) демонстрационный препарат инфицированной вирусами культуры клеток с феноменом бляшкообразования; 7) штатив с пробирки, демонстрирующими цветную реакцию Солка; 8) демонстрационные варианты постановки реакции нейтрализации вирусов.
Задание 1: проведите индикацию вирусов в культурах клеток по цитопатическому действию.
Ход работы
1 Рассмотрите фотографии или промикроскопируйте в световой микроскоп при большом увеличении препараты неинфицированных и инфицированных вирусами культур клеток с разными типами цитопатического действия: а) с крупноклеточной дегенерацией клеток; б) с мелкоклеточной дегенерацией клеток; в) с образованием симпластов; г) с развитием очагов клеточной пролиферации.
2 Определите, какой тип цитопатического действия вы обнаружили на препаратах культур клеток инфицированных вирусами.
3 В протоколе занятия назовите и нарисуйте типы цитопатического действия вирусов.
Задание 2: проведите индикацию вирусов в культурах клеток по наличию внутриклеточных включений.
Ход работы
1 Рассмотрите фотографии или промикроскопируйте в световом микроскопе при большом увеличении препараты инфицированных вирусами культур клеток с внутриклеточными включениями. Обратите внимание на расположение включений в клетке (в цитоплазме или в ядре) и их размеры и форму.
2 В протоколе занятий сделайте рисунки рассмотренных препаратов и укажите внутриклеточные включения.
Задание 3: проведите индикацию вирусов в культурах клеток с использованием реакции гемагглютинации и гемадсорбции.
Ход работы
1 Изучите механизм реакции гемагглютинации и гемадсорбции. В протоколе занятия опишите сущность этих реакций.
2 Рассмотрите демонстрационный материал (планшетка с положительной реакцией агглютинации и препарат для микроскопии с реакцией гемадсорбции).
3 В протоколе занятия сделайте рисунки рассматриваемых реакций.
Задание 4: проведите индикацию вирусов в культурах клеток с использованием феномена бляшкообразования.
Ход работы
1 Изучите метод бляшек. В протоколе занятия опишите сущность феномена бляшкообразования.
2 Рассмотрите демонстрационный материал с феноменом бляшкообразования. Обратите внимание на цвет питательной среды и наличие в ней бляшек (негативных колоний).
3 В протоколе занятия сделайте рисунок культуры клеток с феноменом бляшкообразования.
Задание 5: проведите индикацию вирусов в культуре клеток с использованием цветной реакции Солка.
Ход работы
1 Изучите методику постановки цветной реакции Солка. В протоколе занятия кратко опишите сущность этой реакции.
2 Рассмотрите демонстрацию результатов цветной реакции Солка.
3 В протоколе занятия отразите результаты реакции на рисунке и сделайте вывод о наличии вируса в культуре клеток.
Задание 6: проведите идентификацию вируса с использованием реакции нейтрализации.
Ход работы
1 Изучите методику постановки реакций нейтрализации вирусов. В протоколе занятия кратко опишите сущность этой реакции.
2 Рассмотрите демонстрационный материал с постановкой одного из вариантов реакции нейтрализации.
3 В протоколе занятия укажите продемонстрированный вам вариант реакции нейтрализации и нарисуйте схему постановки этого варианта реакции.
Тема 3 Организация геномов вирусов и особенности их репликации
3.1 РНК или ДНК как генетический материал вируса
3.2 Репродуктивные типо-варианты вирусов и взаимодействия между вирусами
3.3 Типы вирусных мутантов и взаимодействие между вирусами
3.4 Общие принципы выражения вирусного генома при репродукции вирусов
3.1 РНК или ДНК как генетический материал вируса
Типы вирусных геномов. Вирусная нуклеиновая кислота представлена только одной нуклеиновой кислотой (ДНК или РНК). Каждая из них является геномом. В разных по величине вирионах в геноме насчитывают от нескольких до многих десятков генов. Геномные нуклеиновые кислоты вирусов отличаются большим разнообразием структуры и формы.
Геном вируса является гаплоидным [греч. Haploos, одиночный и eidos, вид], т. е. представлен одним набором генов. Частично диплоидны [греч. Diploos, двойной] ДНК-содержащие вирусы, в ДНК которых встречаются повторяющиеся нуклеотидные последовательности. Полностью диплоидны ретровирусы, геном которых представлен двумя идентичными молекулами РНК.
Особенности строения вирусной ДНК. Вирусные ДНК по структуре могут быть: 1) цельными одноцепочечными; 2) двухцепочечными; 2) с «разрыв-дефектом» в одной цепи.
По форме молекула ДНК может быть: 1) линейной, 2) кольцевой (циркулярно-замкнутой), 3) ковалентно-сцепленные суперспирализованные (например, у паповавирусов).
В вирусной ДНК на концах молекулы имеются прямые или инвертированные (развернутые на 180°) повторяющиеся нуклеотидные последовательности. Их наличие обеспечивает способность молекулы ДНК замыкаться в кольцо.
Молекулярная масса вирусных ДНК в 10–100 раз меньше массы бактериальных ДНК.
Особенности строения вирусной РНК. Вирусные РНК различаются в еще большей степени. Молекулы РНК по структуре могут быть:
1) одно- и двухцепочечные (диплоидный геном); 2) цельные (сплошные) и фрагментированные (сегментированные) на 2–3 ... 8–12 сегментов.
Наличие сегментов ведет к увеличению кодирующей ёмкости генома.
По форме РНК различают: 1) линейные, 2) кольцевые.
Среди РНК-геномных вирусов с одноцепочечной линейной молекулой РНК различают вирусы с +РНК (позитивным) и -РНК (негативным) геномом.
+РНК выполняет и геномную и информационную функции, т. е. одновременно служит матрицей для синтеза вновь образующихся вирионных РНК и белков. Плюс-нити РНК имеют характерные окончания («шапочки») для распознавания рибосом.
-РНК не способны транслировать генетическую информацию непосредственно на рибосомах, то есть они не могут функционировать как иРНК. Синтез иРНК у РНК-негативных вирусов осуществляется в зараженной клетке на матрице -РНК с помощью вирусоспецифического фермента транскриптазы.
Некоторые РНК-геномные вирусы могут содержать как «+», так и «-» нити РНК ( ±РНК). Такие вирусы называют амбисенсвирусами.
Структурно-функциональная организация вирусного генома. ДНК-содержащие вирусы также, как прокариоты и эукариоты, имеют структурные гены, кодирующие белки-ферменты, и регуляторные гены, детерминирующие образование репрессоров, подавляющих, в частности, функцию структурных.
Считывание информации с оперонов контролируется энхансером [англ. enhancer] или усилителем транскрипции; промотором [лат. promotum, продвигать], ответственным за ее инициацию (начало), с которым связывается фермент РНК-полимераза, осуществляющая транскрипцию ДНК; оператором [от лат. работник], регулирующим транскрипцию оперона (или отдельных генов) и терминатором [лат. terminare, ограничивать], прекращающим ее. При этом регуляторные участки оперона представляют собой короткие последовательности нуклеотидов ДНК; энхансер, промотор и оператор расположены в его начале (перед структурными генами), а терминатор – в конце.
В структурных генах вирусных оперонов, как и в клетках эукариот, имеются кодируемые участки нуклеотидных последовательностей, несущих информацию (экзоны), и некодируемые вставочные последовательности (интроны), которые после транскрипции в процессе созревания (процессинга) иРНК вырезаются с одновременным считыванием экзонов, что называется сплайсингом [англ. splice, соединять, сращивать].
Кодирующая способность вирусного генома. Число генов в вирусных геномах колеблется от 3–4 у самых простых вирусов до многих десятков у сложно устроенных. Увеличение генетической информации при минимальном содержании генетического материала происходит за счет того, что:
1) вирусные иРНК в отличие от иРНК про- и эукариот могут направлять синтез не одного, а двух-трех белков. Достигается это двухкратным считыванием одной и той же иРНК с находящихся в ней в разных участках двух-трех инициирующих АУГ-кодонов. Образующиеся полипептиды с разных инициирующих кодонов будут копиями, отличающимися только длиной;
2) при сдвиге рамки считывания на один или два нуклеотида и появлении нового генетического кода молекула иРНК может транслироваться с образованием таких полипептидов, у которых нет идентичных аминокислотных последовательностей. Такие белки называют уникальными белками;
3) нередко у вирусов происходит трансляция гигантских полипептидов-предшественников с последующим нарезанием их на более мелкие;
4) относительно невысокий уровень генетической информации вирусов компенсируется исключительно точным механизмом переключения с репликации на транскрипцию и наоборот, что особенно ярко проявляется при репродукции РНК-содержащих вирусов.
3.3 Типы вирусных мутантов и взаимодействия между вирусами
Наряду с полными вирионами в процессе репродукции формируются необычные по структуре и функции вирусные частицы, которые можно объединить в три группы: псевдовирусы, вирусы-мутанты и вирусы-рекомбинанты. Псевдо- и мутантные вирионы возникают в чистых и смешанных культурах вирусов, а рекомбинантные – только в смешанных.
Псевдовирусы представлены вирусными капсидами. Среди псевдовирусов различают:
– неполные псевдовирионы (вирусы-пустышки, или «вирусные тени») − полые капсиды, не содержащие вирусного генома;
– псевдовирионы, капсиды которых вместо вирусного генома содержат нуклеиновую кислоту клетки-хозяина.
Типы вирусных мутантов. В репродуктивных циклах вирусов закономерно появляются вирусные гибриды-мутанты [лат. mutation, изменение], по структуре и фенотипу отличающиеся от родительского (дикого) типа, но имеющие его генетическую основу, и немутационные гибриды.
Термин «мутант» («тип», «штамм», «вариант») обозначает вирус, который отличается каким-то наследуемым признаком от родительского «дикого» вируса. «Дикий тип» ― это условное обозначение определенной популяции, которое обычно применяют к ней только в связи с исследуемой мутацией, например температуроустойчивость. При этом дикий тип может содержать иные мутации.
Штаммом называют различные дикие типы одного вируса, например штаммы Орсэй и Нью-Джерси вируса везикулярного стоматита. Термин «тип» является синонимом «серотип», который определяют по нейтрализации инфекционности (специфическими антителами), например серотипы реовируса 1, 2 и 3.
Различают спонтанную и индуцированную мутации вирусов.
Индуцированная мутация. Большая часть мутантов получена из популяций дикого типа, обработанных мутагенами, например, азотистой кислотой, гидроксиламином, алкилирующими агентами, ультрафиолетовым облучением.
Спонтанная мутация. Некоторые вирусы дают значительную долю мутантов при пассировании в отсутствии каких-либо мутагенов. Эти спонтанные мутации накапливаются в геномах вирусов и приводят к изменению фенотипа. В основе спонтанного мутагенеза лежит «ошибочное» спаривание азотистых оснований, обусловленное существованием двух таутомерных [греч. tauto – те же самые, meros – часть] форм азотистых оснований. Во время репликации вирусов спаривание правильного азотистого основания с основанием в таутомерной форме приводит к простой замене (транзиции) пурина на пурин или пиримидина на пиримидин. Скорости спонтанного мутагенеза в ДНК-геномах низки – 10-8–10-11 на каждый включенный нуклеотид. Например, для вируса оспы кроликов обнаружено менее 0,1 % спонтанных ts-мутантов. У РНК-содержащих вирусов скорость спонтанного мутагенеза значительно выше – 10-3–10-4 на каждый включенный нуклеотид. Для вируса везикулярного стоматита частота перехода к ts-фенотипу равна 1–5 %.
Появляющиеся мутанты, как правило, являются делеционными (лат. deletion, выпадение), т. е. утрачивающими определенный участок генома родительского вируса. Вирусные частицы с таким дефектным геномом сохраняют свою активность, но для репликации и созревания нуждаются в продуктах вирусного генома родителя – обычно в структурных и неструктурных белках. Такой характер воспроизводства вирусов называют негенетическим типом взаимодействия или односторонней комплементацией (дополнением); родительский вирус, стимулирующий репродукцию мутанта, – вирусом-помощником, а репродуцирующийся с его помощью мутант – вирусом-сателлитом (спутником).
В соответствии с этим различают 4 класса вирусов-мутантов: 1) вирусы с условно дефектными геномами; 2) ДИ-частицы, т. е. дефектные интерферирующие; 3) интеграционные вирусы с дефектными геномами; 4) вирусы-сателлиты.
Условно-дефектные вирусы несут мутантные геномы, дефектные в определенных условиях. Среди них чаще всего встречаются температурочувствительные ts- и холодочувствительные tc-мутанты, мутанты по спектру хозяев и мутанты по морфологии бляшек.
У ts-мутантов нуклеотидная последовательность в геноме изменяется таким образом, что образованный ими белковый продукт сохраняет функционально активную конформацию только при пермиссивной [англ. permissive, разрешающий] температуре около 36–38°С, а при более высокой непермиссивной температуре 39–42оС мутант становится нежизнеспособным и прекращает развитие. Наоборот, tc-мутанты размножаются при более высокой, чем оптимальная, пермиссивной для них температуре.
Дефектные интерферирующие вирусы, или ДИ-частицы, представляют собой вирионы, у которых отсутствует некоторая часть геномной РНК или ДНК, но структурные белки остаются такими же, как у родительских вирусов. Репликация ДИ-частиц без родительских вирионов не происходит, но при совместном заражении клеток теми и другими она восстанавливается вследствие использования генных продуктов дикого типа, которых они сами не вырабатывают. Для ДИ-частиц родительский вирус с полноценным геномом является вирусом-помощником (хелпером). Название ДИ-частиц обусловлено тем, что утилизируя для своей репликации продукты генов хелпера, они вместе с тем угнетают репродукцию вируса-помощника, что в вирусологии называют интерференцией [лат. inter, взаимно и ferio, подавлять].
Интеграционные вирусы с дефектным геномом – это мутанты-типы (или виды) ретровирусов подсемейства онкорнавирусов, содержащие onс-гены [греч. oncoma, опухоль и англ. RNA – РНК], – прежде всего саркомные вирусы-гибриды, которые в процессе эволюции, как предполагают, приобрели клеточные onс-гены. Интегрируя с клеточным геномом, ДНК-транскрипты саркомных вирусов привносят в него onс-гены и, если они попадают под действие определенной регуляции клеток, после короткого латентного периода вызывают злокачественное их перерождение.
Вирусы-сателлиты. Так же, как ДИ-частицы, они паразитируют на генных продуктах вируссов-помощников и часто интерферируют с ними, как, например, сателлит вируса некроза табака, полностью зависящий в своей репликации от одновременного заражения клеток табака его инфекционным вирусом-помощником.
Однако вирусы-сателлиты часто используют генные продукты неродственных им вирусов-помощников с негомологичными геномами.
Генетическое взаимодействие между вирусами. Различают два типа генетического взаимодействия между вирусами: комплементация и рекомбинация.
Комплементацией называют взаимодействие генных продуктов вируса в смешанных вирусных культурах клеток, которое приводит к увеличению выхода одного или обоих вирусов, в то время как их генотип остается неизменным.
Существует два типа комплементации:
1) неаллельная, или межгенная (наиболее типичная), при которой мутанты, дефектные по различным функциям, помогают друг другу в репликации, предоставляя функцию, дефектную у другого вируса;
2) аллельная, или внутригенная (наблюдается намного реже), которая происходит в том случае, если генный продукт, дефектный у обоих партнеров в разных доменах, образует мультимерный белок. Если такой белок состоит из субъединиц одного партнера, то он функционально неактивен, а если из субъединиц обоих партнеров, то он может принять функционально активную конформацию.
Вирусной рекомбинацией называют обмен генетическим материалом (отдельных участков и целых генов) между двумя вирусами с разными геномами или же вариантами одного и того же вируса, различающимися некоторыми структурными особенностями их генома. Вирус, в геноме которого при рекомбинациях произошло замещение-добавление определенного участка ДНК, называют вирусом-реципиентом (рекомбинантом).
Биологическое значение рекомбинаций: они не нарушают структуры вирусного генома (в отличие от мутаций, они не летальны), а обновляют его или устраняют имеющиеся повреждения, обогащают при этом генетический фонд вирусов и вносят существенный вклад в их эволюцию.
Внутримолекулярные рекомбинации у вирусов реализуются механизмом разрыв-воссоединение, а у РНК-вирусов с сегментированным геномом – перемешиванием генов.
Среди генетических рекомбинаций ДНК-вирусов выделяют рекомбинации:
1) между двумя дикими типами вирусов с интактными (лат. intactus, нетронутый), т. е. полными, геномами. Рекомбинации между дикими типами могут быть межгенными с передачей генов и внутригенными с обменом отдельных участков гена. При этом образующийся вирус-рекомбинант наследует свойства обоих типов вирусов;
2) между диким типом и его мутантным вариантом. Формирование рекомбинантов происходит на основе мутантов. В частности, рекомбинация между интактным геномом дикого типа и дефектным геномом его мутанта устраняет повреждение в результате скрещивания полного и дефектного геномов вирусов – перекрестная, или кросс-реактивация. Так как при этом восстанавливается утраченный признак (маркер), то ее нередко именуют феноменом «спасения маркера»;
3) между вариантами мутантов дикого типа вируса. Формирование рекомбинантов происходит на основе мутантов. Также наблюдается реактивация повреждений геномов, но так как ее эффективность всецело зависит от количества и тесного кооперативного взаимодействия между рекомбинирующими вирусами, то ее называют не перекрестной, а множественной реактивацией.
В рекомбинационном процессе между вирусами, имеющими полный сегментированный геном, происходит перетасовка (пересортировка) их фрагментов и образование рекомбинантов, содержащих родственные, но не свойственные для дикого типа гены, например, гены гемагглютининов и нейраминидаз других сероваров вируса гриппа типа А.
Таким образом, в клетке, зараженной смешанной культурой родственных вирусов с интактными генами, возникают вирусы-рекомбинанты и реассортанты, а при одновременном ее инфицировании диким типом с его мутантом или несколькими мутантами-реактивантами.
Генетического взаимодействия между биологически и эволюционно далекими вирусами в природе не происходит вследствие их высокой специфичности по спектру клеток-хозяев и интерференции, т. е. в естественных условиях из гетерогенных вирусных геномов гибридов не возникает.
Негенетическое взаимодействие вирусов. Негенетические взаимодействия часто приводят к фенотипическому маскированию истинного вирусного генотипа и возникновению немутационных гибридов. К негенетическим взаимодействиям вирусов в частности относят гетерозиготность, фенотипическое смешивание, интерференцию.
Среди немутационных вирусов-гибридов различают вирусы-гетерозиготы и «вирусы-химеры».
Вирусы гетерозиготы (греч. heteros, иной, чужой и zygoo, соединять) представляют собой вирусные частицы, в состав которых входит не один, а два различных генома вирусов или один полный с некоторой частью второго. Образование гетерозигот сравнительно редкое явление.
«Вирусы-химеры» – это вирусные частицы, содержащие полный геном, заключенный в капсид, состоящий из белка другого вируса, что происходит при так называемом фенотипическом смешивании, или транскапсидизации. Фенотипическое смешивание довольно широко распространено среди близкородственных безоболочечных вирусов, таких, например, как вирусы полиомиелита типов 1 и 2, вирусов ЭКХО и Коксаки, других пикорнавирусов.
Таким образом, немутационные вирусы-гибриды – полноценные вирионы. Подобно вирусам-мутантам, возникают путем комплементации, а не вследствие скрещивания геномов, как рекомбинанты.
Состояния гетерозиготности и транскапсидизации вирусов неустойчивы и быстро исчезают при пассажах.
Биологическое значение немутационных гибридов: значение гетерозигот не выяснено. Транскапсидизация же может обеспечить вирусам-гибридам широкий круг хозяев и преодоление межвидовых барьеров.
3.4 Общие принципы выражения вирусного генома при репродукции вирусов
В репродукционном цикле вирусов собственно репродуктивная стадия, включающая фазы транскрипции, трансляции и репликации, у разных групп вирусов и семейств неодинакова.
Транскрипция – первый этап реализации генетической информации вирусов.
У ДНК-содержащих семейств папова-, адено- и герпесвирусов, репродукция которых происходит в ядре, осуществляется клеточной РНК-полимеразой, а у репродуцирующихся в цитоплазме иридо- и поксвирусов – вирусоспецифической, попадающей в клетку вместе с их геномом.
Таким же вирусоспецифическим ферментом осуществляется акт транскрипции у РНК-содержащих вирусов с негативным геномом. В акте транскрипции для синтеза белка РНК-вирусы с позитивным геномом не нуждаются. Исключение составляют ретровирусы, у которых транскрипция происходит на интегрированных с клеточным геномом вирионных ДНК-транскриптах с помощью клеточных РНК−полимераз.
Характерной особенностью транскрипции у плюс-нитевых РНК-вирусов является кодирование синтеза одной длинной иРНК, а у ДНК-вирусов – многих, но более коротких.
Трансляция. На этом этапе происходит синтез вирусного белка. Трансляция начинается с узнавания клеточными рибосомами вирусных иРНК. Переключение на избирательную трансляцию вирусных иРНК часто связано с вирусным механизмом подавления трансляции иРНК клеток-хозяев.
В процессе трансляции у вирусов, кодирующих синтез одной длинной иРНК, синтезируется гигантский полипептид-предшественник, впоследствии нарезающийся на несколько различных белков, а у вирусов, кодирующих короткие иРНК, – соответствующее им число полностью созревших белков. Образующиеся вирусные белки часто подвергаются посттрансляционным модификациям, например гликолизированию, ацилированию, метилированию, фосфорилированию.
Репликация ДНК-содержащих вирусов, или копирование их генома, представленного линейной двухцепочечной структурой, сходна с репликацией ДНК клеток и осуществляется их ДНК-полимеразами. Другими словами, синтез гомологичных нуклеиновых кислот происходит на обеих расплетенных цепях, в результате чего каждый вновь образующийся вирион получает ДНК, состоящую из старой цепи и ее новой копии. Следует, правда, подчеркнуть, что раскручиванию кольцевых двухцепочечных ДНК предшествует разрезание одной из ее нитей, а репликация однонитчатых ДНК-содержащих парвовирусов происходит после синтеза второй цепи ДНК и образования промежуточных двухцепочечных его форм.
Репликация вирусных РНК тоже происходит не на родительских, а на промежуточных комплементарных нитях, т. е. образованию новых геномных нитей предшествует синтез их двойников. При этом синтез тех и других нитей РНК, так же как иРНК, осуществляют вирусоспецифические РНК-полимеразы.
У вирусов, геном которых представлен двухцепочечной ДНК, механизм ее репликации обеспечивается ДНК-зависимой ДНК-полимеразой.
Особым свойством обладает геномная РНК ретровирусов, имеющих в своем составе обратную (реверсальную) транскриптазу, или РНК-зависимую ДНК-полимеразу. С помощью этого уникального вирусоспецифического фермента на ее матричной основе последовательно синтезируются вначале одна нить ДНК, затем и другая, которые, замкнувшись в кольцо, интегрируют с клеточным геномом, после чего с участием РНК−полимеразы клеток происходит переписывание информации на РНК. Поскольку синтезированная таким окольным путем иРНК не просто комплементарна геномной, как у минус-нитевых вирусов, а полностью гомологична ей, то ретровирусы с полным правом относят к «плюс-нитевым».
Синтезированный белок, который используется для строительства капсида, и размноженная во многих копиях вирусная ДНК объединяются и формируют новые, «дочерние» вирионы. Сформированное вирусное потомство покидает использованную клетку и заражает новые: цикл репродукции вируса повторяется.
У некоторых ДНК-содержащих вирусов сам цикл репродукции в клетке не связан с немедленной репликацией вирусной ДНК; вместо этого вирусная ДНК встраивается (интегрируется) в ДНК клетки-хозяина. На этой стадии вирус как единое структурное образование исчезает: его геном становится частью генетического аппарата клетки и даже реплицируется в составе клеточной ДНК во время деления клетки. Однако впоследствии, иногда через много лет, вирус может появиться вновь – запускается механизм синтеза вирусных белков, которые, объединяясь с вирусной ДНК, формируют новые вирионы.
Вопросы для самоконтроля
-
Какие типы вирусных геномов существуют?
-
Какие структурные особенности имеют РНК и ДНК вирусного происхождения?
-
Какова структурно-функциональная организация вирусного генома?
-
Что определяет кодирующую способность вирусного генома?
-
Какие типы вирусных мутантов различают?
-
Что собой представляют ДИ-частицы?
-
Какие генетические взаимодействия существуют между вирусами?
-
Какие негенетические взаимодействия существуют между вирусами?
-
Назовите этапы репликации ДНК и РНК вирусов.
страница 1 | страница 2 страница 3 страница 4
|