Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 124
Текст из файла (страница 124)
28.1. Как ДНК, так и РНК в одно- и двухнитевой форме может служить генетическим материалом для различных вирусов (табл. 28.1). Зэ. ВИРУСЫ !!27 <+! днк фх)74 вирус сэрисыы Рсусс (+) Рнк — ( — ) днк (+) днк а гео та вирусы гриииа, аеиеиоивв и иосси, Р\7 веэииухрриогс сииыэииив '(+)РНК вЂ” с (-)РНК вЂ” и +ыри" <-)РИК реовируг, (+) Рик Рис. 28.2.
Схема синтеза мРНК после инфекции различными нирусами. (Во<игяо- ге Ве Вас(ег!о1. мети Зб, 238, !97!). В зависимости от природы вирусной нукленновой кислоты синтез мРНК идет по одному из путей, показанных на рис. 28.2; знак плюс относится к последовательности иРНК, а знак минус относится к комплементарной цепи. Бактериофаги Т4, Т7 и )и аденовирус, вирус Б40 и вирус оспы содержат двухнитевую ДНК, и (+) мРНК синтезируется с неволь* зованнем в качестве матрицы фрагментов обеих цепей (гл.
26). У бактериофата фХ174, который содержит однонитевую кольцевую ДНК, сначала синтезируется комплементариая копия и образовавшийся дуплекс используется для синтеза (+) мРНК. У иоановн~руса и бактериофагаг(17, которые содержат однонитевую РНК*, сначала синтезируется комплементарная копия РНК 1( — )РНК1, которая затем используется в качестве матрицы для синтеза (+) мРНК. РНК-содержащий онкогенный вирус, который вызывает саркоиху Роуса, дает сначала однонитевую ДНК-копию вирусной РНК (гл. 25), на которой затем образуется двухнитевая ДНК. Последняя служит матрицей для образования (+) мРНК. Наконец, РНК-содержащие вирусы гриппа„свинки, кори, беи<енства и везикуллрного стоматита содержат ( — )РНК, на которой и свптезируются (+) мРНК.
Общее правило, которое вытекает из анализа большого числа вирусов, заключается в том, что если для синтеза .мРНК требуется фермент (полимераза), отсутствукгщий в клетке-хозяине, то этот фермент содержится в вирионе и проникает в клетку-хозяина вме- с В этих случаях вирусный геном представляет собой (+)мр1!К так что синтез вирусных белков идет и до начала реяликации вирусной РНК.
— Прим. иерее. и1, метанолинм !128 Таблица 2ВТ Нуалеиноаые ннслоты некоторых вирусов ! Велаанна генома, х !Са осноиаина Однонатевая РНК Двухннтевая РНК Одноннтеаая ДНК Реовирус 5 5,4 Малый вирус мышей ФХ! 74 Двухннтевая ДНК сте с вирусной нуклеиновой кислотой. Синтез мРНК вирусов гриппа, бешенства, везвкулярного стоматита, реавируса и саркомы Реуса иллюстрирует это правило (рис. 28.2). Обрисовав общие черты размножения,вирусов и синтеза мРНК, рассмотрим репликацию некоторых основных классов вирусов, перечисленных выше. Бактериофаг Т4 является одним из группы «Т-фаговв (от Т! до ТУ), которые инфицируют Е со(!. Благодаря короткому циклу репликации и простоте культивировав!ни на клетках-хозяевах фаг Т4 является одним из наиболее изученных вирусов.
Как н другие бактернофаги, Т4 состоит только из белковой оболочки и ДНК. Вирус (рис. 28.3) имеет довольно сложную морфологию и состоит из икосазврнческой головки, в которой тесно упакована ДНК, и полого цилиндрического хвоста, представляющего собой Нуклеиоиая кислот» иириона Вирус Полаоанрус Саркома Реуса Бешенство Веаинулярный стоматит 5*у'40 Папиллома (бородавка) Адсновирус Баатериофаг а Бактернофаг Т4 Герпес Оспа 28.2. Вирусы с двухнитевой ДНК 28.2.1.
Бактериофаг Т4 6 !О 16 16 36 46 120 156 240 аа, ви1 гсы 11Я9 футляр г пустотелым сердечником. Хвост соединен с головкой коротким поротнпчком. На основании хвоста расположена базальная пластплка, с которой связаны шипы или шпильки и группа из шести топких нитей. Проникновение вирусной нуклеиновой кислоты в бакгсрпю-хозяина происходит в следующем пс)рядке: фаг связывается с бактерией с помощью хвостовых нитей и концы хвостовых шпилек фиксируютсяна клеточной стенке. Сложнаяпоследоватсльпость стадий, приводшцая к сокращению футляра, сопряжена с гидролизом АТР до АВР э Р~ н внедрением сердечника в клеточную стенку.
Затем ДН)х вспрыскивается из головки вируса через сердечник внутрь клетки. евеювв рис. 28,з. схема, показывающая га) составные части ваитервофага тч и го) иеаавваи ороввиаовевия его сквоэь клеточную стенку. (Лррия С. Е., Дориса Д. Е Общая вирусояогия. — Ма Мир, 1971.) ызо гп яатлаолнэм ДНК фага Т4 представляет собой линейный дуплекс (М 120. .10а), содержащий 1,66 10а нуклеотидных пар.
Необычно то, что цитозин в ДНК этого фага полностью заменен гдюкозилированным 5-оксиметнлцитозином (табл. 25.2), который, вероятно, служит для загднты вирусной ДНК от дезоксннуклеаз, вндуцируемых после инфицирования клетки. Ферментатнвный механизм, приводящий к замещению цитозина глюкозилнрованным 5-оксиметнлцитозином, был описан выше (гл.
25). Другой необычной чертой фага Т4 является то, что в популяции Т4 последовательности ДНК циркулярно переставлены по отношению друг к другу (пермутированы). Иначе говоря, различные молекулы начинаются и заканчиваются в различных точках общей последовательности. Это своистео определяет ци~ркулярность карты генетических связей этого фага, имеющего линейную ДНК (рис. 28.4). Помимо циклической перестановки каждая молекула ДНК Т4 обладает концевой избыточнос|ью, т. е. псюлехоэательность на одном конце повторяет последовательность на другом. Таким образом, каждая молекула содержит несколько больше, чем один эквивалент гено~мной ДНК.
Степень избыточности составляет при~мцрно 27а генома Т4. Генетическая карта Т4 приведена на рис. 28.4. До сих пор идентифицировано 135 генов, которые составляют примерно 90% копирующей емкости генома Т4. Эти гены можно разделить на два больших класса, Один из них определяет ферменты, необходимые для деградации ДНК кчетки-хозяина и быстрого синтеза Т4 „"(Н К, включ ая дев оксицитидннтрнфосф атаз у, дезоксинуклеотидкиназу, дезокснциткднлатоксиметилазу„глюкозилтрансферазы, раз личные дезокснрибонуклеазы, ДНК-полимеразу, ДНК-лигазу и ДНК-связывающий белок. Второй класс определяет белки, необходимые для сборки фаговой частицы. Следует отметить, что различные гены, за неболыпим,исключением, группируются в соответствии с функциями.
В отличие от генов Е. сей, участвующихвметаболнзме и синтезе ла~ктозы и триптофана соответственно, группы генов Т4 не образуют опероны, и их экспрессия не контролируется коордннпроеанно, например путем образования полигеиной мРНК. Размножение фага Т4 завершается за 20 мин при 30'С. После адсорбцни фага и проникновения ДНК синтез макромолекул клетки-хозяина резко прекращается, и примерно через 5 мин начинается транскрипция некоторых фаговых генов. Транскрипты комплементарны только одной из нитей инфицирующей молекулы ДНК фага Т4 и определяют Ранние ферменты,,необходимые для репликации генома Т4„е частности ДНК-полимеразу.
Вскоре после на. чэла синтеза вирусной ДНК, на седьмой минуте после инфицирования, появляется новый класс транскриптов. Эти пострепликативмые, или поэднне ыРНК, комплементарны нити, противоположной той нити, с которой считывались ранние мРНК, и кодируют главным образом структурные белки фага.
Синтез ранних мРНК за- вк випусы !13! лч'е ач„ лиа Фллм" оалллл ач. лме л лмл Рис. 28.4. Карта генома бактериофага Т4. Гены, отмеченные штриховкой, участвуют в лгорфогенеае фага, в виде сплошной черной области представлены гены, участвуюшне а ыетаболкаме нуклеиновых кислот. (йгоол! %'., в кнл НапбЬоой о! Сюпе1!са 1К. С. К!пд, еб.), р. 328, Р!епшп Ргеаа, Ыечг логй, 1973.) медлястся илп прекращается при включении поздней транскрипции. Однако третий класс ~мРНК, называемый квазипоздиилг, который с малой скоростью синтезируется и на ранней стадии, образуется с резко увеличенной скоростью во время позднего периода. Квазипоздпке мРНК определяют некоторые ферменты, необходимые для репликации ДНК, например лезоксирибоиуклеотидкиназу, а также компоненты, необходимые для сборки фаговой частицы.
Механизм переключения транскрипции ранних, поздних и квазипоздних мРНК и, следовательно, упорядочивающий последева- и Е МЕТАБОЛИЗМ ыз2 тельность синтеза белков, необходимых для размножения бвктериофага Т4, до сих пар неизвестен. Известна, однако, что происходит вирус-индуцированная модификация хозяйской РНК-палимеразы, в частности перенос аденозиндифосфорибозного остатка 5!ЛОь на специфический аргинкновый остаток а-субъединицы РНК-полимеразы.
Возмоньно, что такая модификация изменяет способность РНК-полимеразы узнавать промоторные последовательности ранних и поздних генов и, таким образом, регулирует переключение трамскрипции с одного класса генов на другой. По мере накопления новых молекул ДНК начинается сборка зрелых внрионоа Т4. Последний содержит 36 различных структурных белков, правильная сборка которых требует участия 55 генов.
Так как она идет со сравнительно высокой эффективностью 1п ч11го, сборка Т4 служит моделью морфогенеза сложных надмалекуляриых структур, например субклеточных арганелл. Процесс сборки, воссозданный .на основе злекаранной микроскопии промежуточных продуктов и исследований сборки !и у!1го, идет в определенной последовательности, которая,направляется взаимодействием продуктов генов, т. е.
белков. Общий путь состоит из трех направлений, ведущих ~независимо к образованию головки, хвоста и хвостовых митей, которые затем объединяются, как показана ~на рис. 28.5. Хотя вначале предполагалось, что образование зрелого вириоиа фага Т4 происходит практически только путем самосборки, в настоящее время ясно, что суецествуют и каталитнческие этапы. По крайней мере одна пз стадий заключается в расщеплении предшественника основного капсидного белка (М 55000) с образованием белка с л4 45 000 Из 55 генов, участвукицих в процессе сборки, 7 определяют нсструктурные вспомогательные белки, которые каким-то образом способствуют или направляют сборку. Еще 12 генных продуктов необходимы на разных стадиях процесса сборки, но неизвестно, играют онн структурную пли вспомогательную роль.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
