Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 126
Текст из файла (страница 126)
Аналогичным образом ген В полностью кодируется последовательностью, находящейся внутри последовательности гена А, но со сдвигом рамки считывания. Возможно, что размер генома 1139 гв, виязсы фага ФХ174 ограничен в связи с проблемой упаковки кли какими- либо другими причинами. Поэтому использование одной и той же последовательности нуклеотндон для кодирования двух различных белков с помощью сдвига рамки может служить весьма экономичным методом для цреодоления таких ограничений размера.
Определение полной первичной структуры ДНК фага ФХ174 и идентификация расположения генов подтвердили точность локализации иницнаторных н терминаторпых колонов, определенных ранее с помощью менее прямых генетических методов (гл. 26). 28.4. РНК-содержв1цие вирусы 28.4.1. Вирусы с (+ ) РН К-геномом РНК-содержащие бактериофаги Е. соВ (Я3, В!7, МЯ2) и пикорнавиругьй которые включают вирусы, ответственные за полиомиелит, яи1ур крупного рогатого скота и миокардит содержат однонитевую (+) РНК. Бактериофаговые РНК содержат примерно 3000 оснований, а пикорнавирусы — от 7 000 до 8000 оснований. Во всех случаях вирионы являются сферическими частицам~ примерно 25 нм диаметром с нкосаэдрнческой симметрией.
Благодаря относительной простоте размножение РНК-содержащих бактериофагов изучено наиболее детально. После проникновения фаговой РНК в клетку опа работает как мРНК, направляя синтез капсидных белков (белков оболонки) и одной субъединицы фагонпдуцированной РОК-репликазы — фермента, ответственного за синтез фаговой РНК. Репликазная субъединица совместно с тремя хозяйскими белками (белок рибосомной 308-субчастицы 61 н фактор роста цепи ЕР-Т, состоящий из двух белков, см. гл. 26) дает функциональную РНК;репликазу, которая образует пннциаторный комплекс при участии еще одного хозяйского белкового фактора. Детали этого процесса показаны на рис.
28.9. Кроме РНК-репликазной субъеднницы и белка оболочки бактериофаговая РНК кодирует третий белок, так называемый белок созревания, который необходим для правильной сборки вириона. В отличие от капсидного белка, которого имеется 180 копий на вирион, белок созревания представлен в вирионе только одной копией. Контроль синтеза фаговых белков осуществляется на уровне трансляции (гл. 26).
На каждой пепи (+) РНК имеются три участка связывания рибосом, и каждый из них служит начальной точкой трансляции одного из трех белков, закодированных фаговой РНК. Синтезируются различные количества этих белков н синтез каждога из трех кодируемых фаговой РНК белков регулируется независимо и обусловлен различной доступностью инициаторной 39' 1и. лтетаволизм 1140 реппипаэа 3' + 1мпппппэа + маэпрпца реппипаэа С 1-1 РНИ ри Рнн в' 3' в' 3' а' 5' в' в' + ++++ + + + Рис. хагп Схема реиликации РНК аактериофагов. Детали см. в тексте. ИИ-последовательности для рибосом.
Кроме того, синтез капсидного белка дерепрессирует синтез РНК-репликазы, а избыток капсидного белка репрессирует синтез репликазы. Способ инициации инфицирования полиовирусной РНК почти такой же, как и бактериофаговой РНК. (+)РНК функционирует как мРНК, используя аппарат трансляции клетки-хозяина для синтеза капсидных белков и полиоспецифической РНК-репликазы.
Репликаза образует множесрво копий ( — ) РНК, которые затем служат матрицами для синтеза (+) цепей. Последние затем покрыватотся капсидными белками и образуют вирусное потомство. В отличиеотбактериофаговой РНК полиовирусная РНКкодирует шесть белков: РНК;репликазу, четыре белка оболочки и один белок (Х) с неизвестной функцией. В отличие от фаговой РНК полиавирусная мРНК транслируется в виде одной длинной полнпептидной цепи, состоящей из 2300 аминокислотных остатков. Этот полипептид затем последовательно расщепляется химотрппсиноподобными протеазами клеток-хозяев (и, возможно.
вирусной про- зз. впексы 1141 ("Х") (ЧЛ) ~а~ Зео (т'РО) ('т'РЗ) ЕО ~Ж~ фР4) (У)-а) Зеалиаааа Рис. 28.10. Созревание путем протеолнтического расщепления полипептнда дли- ной 2300 остатков, снитезировавщегося при инфицироввнии повиовирусом. 28.4.2. Вирусы с ( — )РНК-геномом Два больших класса вирусов — рабдовирусы, например вирус везикулярного стоматита (тгБЧ) и бешенства, а также парамиксовирусы, например вирус болезни Ньюкасла цыплят, парагриппа, свинки, кори н вирус чумы собак, содержат в вирионе ( — ) РНК. Эти вирусы сложнее, чем рассмотренные выше, так как онн покрыты мембраной, состоящей нз лнппдон и глнкопротеидов.
Наиболее детально среди этих вирусов исследован вирус везикулярного стоматита. Вирус состоит из одной молекулы РНК длиной 11,5 тысяч оснований н пяти различных белков: Х (М 50000), 700 копий; Б (М 190 ООО), 50 копий; 1($ (М 40 000) „небольшое количество копий; П (М 70000), 500 копий; М (М 29 000), 1600 копий. Белки 6 и М,входят в состав вирусной оболочки. Прн проникновении через мембрану иифицнруемой клетки вирус освобождается от оболочки, и в цитоплазму попадает нуклеокапсид. Вирусная РНК-полимераза (белки 1.
и, вероятно, НЯ) теазой) на шесть белков, как показано на рис. 28.10. Предполагается, что расщепление ЧРО происходит,во время сборки вириона из РНК и прокапсида (ЪгРО, ЧР1 и ЧРЗ). Также в отличие от бактериофаговой РНК полиовнрусная имеет только одно место связывания рибосом на (+) РНК. Вследствие этого все шесть белков, возникающих прв протеолизе, образуются в эквимолярных количествах. Наличие только одной ннициаторной последовательности для трансляции у 5'-конца (или вблизи от него) каждой агРНК, вероятно, является одним из наиболее фунда ментальных различий между прокариотнческнми и эукарнотически ми клетками.
До снх пор нс обнаружено ни одной эукариотичсской мРНК, с которой трансли1ровалась бы более чем одна первичная полипептидная цепь. 1142 н!. метАБОлизм транскрибирует вирусную ( — )РНК и присоединяет полиаденилатную последовательность к 3'-концу синтезированной (+) РНК (гл. 26). Для синтеза каждого белка образуется отдельная молекула мРНК. Затем (+)мРНК связываются с хозяйскими рибосомами, и вирусные белки синтезируются с использованием хозяйской системы трансляции. Количество каждой синтезированной мРНК примерно соответствует количеству молекул каждого белка в вирионе.
Так, количество молекул белка Х в вирионе в десять раз больше, чем белка 1.; соответственно концентрация МРНК для белка Х в десять раз болыпе, чем для белка 1.. Репликация вирусной РНК начинается после того, как прошла инициация синтеза новых вирусных белков. Сначала синтезируется (+)РНК такой же длины, как и ( — )РНК в составе вириона. 1+) РНК далее служит матрицей для синтеза новых молекул вирусной РНК, которые покрываются белком 1(, образуя нуклеокапсид. Сборка инфекционной вирусной частицы заканчивается тогда, когда нуклеокапсид покрывается компонентами клеточной мембраны, которая снабжает белками О и М.
Наконец, вирус высвобождается из инфицированной клетки почкованием нз клеточной мембраны. 28.4.3. РНК-содержащие вирусы с одионитевым фрагментированным геномом Одним из наиболее известных вирусов такого типа является вирус григ!!!а, который представляет собой сферические частицы диаметром 110 мм, покрытые мембраной, состоящей иэ лнпидов клетки-хозяина и вируоопецифичных белков. Внутри мембраны находятся семь молекул ( — ) РНК (М от 3,4 до 9,8 10!), каждая из которых ассоциирована с РНК-полимеразой.
После инфицирования молекулы ( — )РНК транскрибируются с образованием (+)РНК соответствующей длины, которые затем приобретают полнаденилатный хвост на 3'-конце и метилгуанилатный «кап» на 5'-конце (гл. 26). Молекулы ( — )РНК остаются не- модифицированными. Молекулы (+)МРНК транслируются рибосомами клеток-хозяев, давая вирусспецнфические белки, а также служат матрицами для синтеза комплемснтарных фрагментов ( †) РНК. Механизм этого непонятен; также неизвестно, каким образом отдельные семь молекул ( — )РНК, составляющие полный геном вируса гриппа, собираются с образованием полного внфекциониого вяряона. Гемагглютиннн и нейраминидаза присутствуют в впруснойоболочке и являются основными вирусными антнгсначп, Оба являются гликопротеидами, я антитела против них защищают от инфицирования вирусом гриппа.
Антигеиная специфичность вируса гриппа сильно варьирует. Мутации РНК приводят к аминокислотным за- м. ви эсы Ы43 менам в гемагглютннине и нейраминидазе, вызывая изменения их антигенной специфичности. Так как эти белки кодируются различными генами, их антигенная структура изменяется независимо. Считается, что большие пандемии гриппа, охватывающие мир с интервалом 10 — 12 лет, возникают вследствие больших изменений специфичности, соответствующих изменениям гемагглютинина и нейрамнпндазы нли нх обоих.
284.4. РНК-содержащие вирусы с двухнитевым фрагментированным геномом Реовнрус представляет собой семейство сферических вирусов, содержащих десять различных молекул двуспиральной РНК, общее количество оснований — 23000. Десять молекул распадаются иа три группы: три молекулы содержат по 2300 пар оснований, три — по 4500 и четыре — по 1200 пар оснований. Предполагается, что этн десять молекул находятся вместе и расположены специфическим образом. Кроме РНК вирион реовируса содержит семь Различных белков: два длиной по 1500 остатков, два — по 750 и три — по 400 остатков.
Два белка, содержащих по 400 остатков, и один из содепжащих 750 остатков обнаружены во внешней оболочке вириона; остальные белки расположены ннутри вместе с РНК. Длина полипептидных цепей соответствует длине трех групп фрагментов РНК„так как каждая аминокислота кодируется тремя основаниями, а каждый фрагмент РНК транскрибируется в одну молекулу мРНК. Это тесное соответствие между длиной фрагмента генома и поляпептидной цепи является еше одином примером общего правила для эукцриотических мРНК, приведенного выше (равд. 28.4.1), согласно которому каждая мРНК кодирует только один белок. Когда реовирус ннфицируст свою клетку-хозяина, белки внешней оболочки удаляются, а сердцевина (соге) проникает в цито- плазму, Удаление оболочки активирует РНК-полнмеразу, присутствующую в сердцевине вириона.
Затем полимераза транскрибирует все десять фрагментов генома, но делает это асимечетрически (только одну из двух нитей РНК) и консервативно. На каждой РНК имеется только один участок инициации и один участок терминации, расположенные на концах фрагментов, так что синтезировагвпая мРНК имеет точно такую же длину, что и фрагменты генома. мРНК выходят нз сердцевины вприона, а фрагменты генома остаются внутри. Вирусные мРНК необычны — они не содержат полиаденилатной последовательности па 3'-конце, но, как и у (+) РНК генома, у ннх 5'-конец «кепирован».
Хотя во время инфекционного цикла транскрибируются исе фрагменты генома, онн транскрнбиууются с различной эффективностью. Различные мРНК также транслируются с различаой эф- !144 ш. х!птхво!и!ю! фективностью. Благодаря этому вирусные белки могут сннтезироваться примерно в таком соотношении, в каком они находятся в вппионе. Суммируя вышесказанное, можно сказать, что вирион реовируса содержит десять фрагментов двухнитевой РНК; каждый фрагмент дает одну мРНК; каждая мРНК кодирует один белок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
