Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 482
Текст из файла (страница 482)
24.14. Схематическое изображение некоторых типов вирусных геномов. Генам самых меленьких вирусов содержит всего лишь несколько генов и может быть представлен либо молекулой РНК, либо молекулой ДНК. Геном самых крупных вирусов содержит сотни генов и представлен двунитевой ДНК.
Особые структуры концевых участков (равно кзк и кольцевые формы) позволяют преодолеть трудности репликзции нескольких последних нуклеотидов нз конце нити ДНК (обсуждалось в главе 5). Несмотря иа такое разиообргьтие, все вирусные геиомы кодируют белки всего лишь трех типов: белки для репликации генома, белки для упаковки генома и до ставки его большему числу клеток хозяина и белки для модификации структуры или функции клетки хозяина с целью усиления размножение вириоиов (рис. 24. (6). На вирусных белках третьего класса мы сосредоточим наше внимание во втором раз деле этой главы, Многие вирусные гепомы кодируют также белки четвертого класса, которые модулируют или подрывают нормальные механизмы иммунной защиты хозяина.
Некоторые из иих будут описаны в заключительном разделе этой главы. Так как большинство ключевых стадий размножения вируса осушествляется аппаратом клетки хозяина, разработка эффективных антивирусных препаратов проблематичиа. Если, скажем, антибиотик тетрациклии специфично иигибирует бактериальиые риГюсомы, то препарат, который бы специфично иигибировал вирусные рибосомы, найти невозможно, поскольку вирусы для производства своих белков используют рибосомы клетки хозяина. Наилучшая стратегия борьбы с вирусными заГюлеваииями состоит в их профилактике посредством вакцинации потенциальных хозяев.
Весьма успешные программы вакцинации фактически уничтожили оспу иа всей планете и уже близки к искоренению полиомиелита (рис. 24. (2). 24Л.7. Прионы — инфекционные белки Вся информация в биологических системах зашифрована в структуре. Мы привыкли думать о биологической информации, как о последовательности иуклеи новых кислот (это можно заметить в нашем описании вирусиых геиомов), ио сэма последовательность есть ие что иное, как условный код, описываквций структуру иуклеииовой кислоты. Репликация и экспрессия информации, закодированной в ДНК квпсид, сгхтержвщий хромосому вируса (нуклеоквпсид) уцирует алочки белок вируса хромосома Ф вируса (ДНК или РНК) липидный бислой поколения 3 б) 100 нм в) Рис 2Я.15. Приобретение вирусом оболочки. а] Электронный микрофотоснимок животной клетки, от которой отпочковывается шесть копий вируса с оболочкой (вирус леса Семлики).
б) Схематическое изображение процесса сборки оболочки и процесса отпочковывания. Липидный бислой, окружающий капсид вируса, образуется непосредственно из плазматической мембраны клетки хозяина Белки в составе этого липидного бислоя (поквзанные зеленьеи), непротив, кодируются геномом вируса. (Снимок а любезна предоставлен М. О!зеп и 6. Бппятъ.) и Р11К, строго зависит от структуры этих нуклеиновых кислот и от их взаимодействий с другими макромолекулами. Для воспроизведения генетической информации прежде всего необходимо, чтобы ята информация хранилась в структуре, которая могла бы быть дублирована из неструктурированных предшественников. Последовательности нуклеиновых кислот — наиболее простое и, пожалуй, самое надежное решение про блемы точного воспроизведения структуры, найденное живыми организмами.
Однако, нуклеиновые кислоты — не единственно возможное решение. Пррины -- инфекционные агенты, которые размножаются в организме хозяина посред ством воспроизведения аномальной структуры белка. Как установлено, они встреча ются у организмов в диапазоне от дрожжей и голожаберных моллюсков до человека и вызывают различные нейродегенеративные заболевания у млекопитающих. Самая известная прионная инфекция губчатая энг(ефалопатия крупного рогатого скота (ГЭКРС, или коровье бешенство; Воете зропп(1огш епсер)га1ораФу, ВВЕ; шас( сои Йзеазе), которая иногда передается людям, съевшим мясо зараженной коровы (рис. 21.18); ГЗКРС может передаваться также и от человека к человеку при переливании крови.
Выделение инфекционных прионов, вызывающих у овец Сюлезнь почесуху (скрейпи), которому предшествовали годы кропотливых лабораторных исг:ледований 249б: ., Частью, Кйетки в квитеквге Йх совокупйости . ИГ в(Щ Гзег Га( (((мм )трг Щ зв )Гро Кэп-„„. -з' Рис. 24.16. Карта генома ВИЧ. РНК-геном этого ретровируса состоит приблизительно из 9000 нуклеотидов и содержит девять генов, местоположения которых отмечены зеленым и красным цветами. Три гена (зеленые) характерны для всех ретровирусов: ген бай кодирует белки капсида, ген Елк кодирует белки оболочки, а ген Ро! кодирует обратную транскриптазу (катализирующую синтез ДНК на матрице РНК) и интегразу (которая катализирует встраивание полученной копии ДНК в геном клетки хозяина) (обсуждалось в главе 5].
Геном ВИЧ необычайно сложно устроен, потому что вдобавок к трем большим юнам (зеленым), как правило необходимым для осуществления жизненного цикла ретровнруса, он содержит шесть малых генов (красных). Некоторые из этих малых генов кодируют белки, регулирующие экспрессию генов вируса (гены Тат и Яек — см. Рис. 7.103); другие кодируют белки„модифицирующие процессы, протекающие в клетке хозяина, в том числе транспорт белков (Урн и Л)еГГ и прохождение клеточною цикла (ррг). Как видно из рисунка (красные линии), для образования белков Кек и ТаС необходим сплайсинг РНК (с использованием сплайсосом клетки хозяина). э к и х к к й як а вэ ВИЛ| 20 10 1950 1990 1970 1960 1990 0 1940 Рис. 74.17.
Искоренение вирусного заболевания посредством вакцинации. На графике отображено число ежегодно регистрируемых в Соединенных Штатах случаев заболевания полиомиелитом. Стрел- камо обозначены пгд введения в обращение вакцины Салка (и нактивирова нный вирус, вводимый путем инъекции) и год появления вакцины Сабина (живой ослабленный вирус, принимаемый внутрь). зараженных почесухой мышей, в конечном счете показало, что причиной инфекции является белок в чистом виде, без нуклеиновых кислот. Что интересно, инфекционный прионный Г>елок синтезирует сам хозяин, и аминокислотная последовательность приона идентична таковой нормального белка хозяина.
Более того, прионная и нормальная формы белка неразличимы по своим посттрансляционным модификациям. Единственное различие между ними, по видимому, заклточено в их конформации. Прионный белок с аномальной конформацией стремится к агрегации и образованию высокоупорядоченных спи ралевидных волокон, названных амилоидньсчи фибриллалги. Рост амилоидных фибрилл происходит на концах, почти так же как рост белковых филаментов цито- скелета, о котором было рассказано в главе (б, за исключением того, что белковые 2298 Часть ь. Клетки в контексте их совокупности 24.1.8. Возбудители инфекционных болезней имеют отношение к раку, заболеваниям сердца и другим хроническим заболеваниям До сих пор мы рассматривали микроорганизмы прежде всего с позиции их роли в качестве возбудителей инфекционных заболеваний.
Однако известно и то, что во многих случаях вирусные и бактериальиые инфекции могут внести вклад в патогеиез значимых и опасных для жизни болезней, которые обычно ие относят к инфекционным. Один очевидный пример — рак. Концепция оикогеиа, состоящая в том, что некоторые видоизмененные гены могут вызвать (трансформацию) преобразование клеток и развитие опухоли, изначально возникла в ходе исследований вируса саркомы Рауса, который становится причиной одной из форм рака (саркомы) у кур.
В результате установлено, что один из генов вируса кодирует сверхактивиый белок, гомологичиый имеющейся в организме хозяина тирозиикииазе Ягс, для которой с того момента была установлена причастность ко многим видам рака. Хотя вирус саркомы Рауса ие может стать причиной рака у человека, иесколько видов рака человека, как теперь известно, имеют вирусную природу. Например, папилломавирус человека, который вызывает появление остроконечных коидилом, — также причина более чем 90 4 случаев рака шейки матки. Распространенный по всему миру, рак шейки матки — второй по частоте встречаемости среди женского населения рак, имеющий коэффициент смертности около 40;;. Повсеместные обследования с цитологическим исследованием мазков Папаииколау (Рар зшеаг гезО снизили число новых случаев и тяжесть заболевания раком шейки матки в богатых странах, ио в развивающихся странах рак шейки матки все еще встречается довольно часто.
Недавно разработанная вакцина против самых распростраиеииых типов папилломавируса человека высокой степени канцерогенного риска дает надежду иа то, что за счет простых и сравнительно недорогих мер можно будет предотвратить заболевания этой формой рака во всем мире. Вирус Эпштейна — Барр (Ерз|е(п-Ватт о(тих, ЕВ)т) предоставляет более сложный пример опосредованного вирусной инфекцией рака человека. Заражение этим ДНК-содержащим вирусом приобрело настолько массовый характер, что почти у 90 4 взрослого населения в Соединенных Штатах старше 40 лет в крови обнаруживается детектируемый уровень антител, специфичных к ЕВУ. ЕВУ преимущественно поражает долгоживущие В-клетки системы приобретенного иммунитета, в особенности В-клетки памяти (будут рассмотрены в главе 25).
У большинства людей, зараженных в детстве, симптомы проявляются незначительно, и оии ие осознают, что были заражены, но у подростков и молодых людей, зараженных впервые, часто развивается мононуклеоз (иазываемый также моноцитарной ангиной) — серьезное заболевание, которое может сопровождаться повышением температуры тела, болезненным увеличеиие лимфатических узлов и повышенной утомляемостью, которые могут проявляться в течение нескольких месяцев. После исчезновения симптомов, ЕВУ может сохраняться в В-клетках в латентной форме на протяжении всей жизни, и его геном будет поддерживаться в виде виехромосомиой плазмиды в ядре В-клетки. Некоторые из кодируемых геиомом ЕВЪ' продуктов препятствуют апоптозу и тем самым, предположительно, помогают вирусу избегать удаления из организма человека. Таким образом, когда в зараженной В-клетке происходит накопление обусловливающих рак мутаций, обычный механизм уничтожения пред- раковых клеток апоптозом иигибируется и может развиться одна из форм рака В-клеток, лимфома Беркитга.
2300 Часть 5. Клетки в контексте их совокупности болезней, хотя нередко бывает трудно определитгс инфекция — это причина или следствие заболевания. Однозначным примером инфекционной природы хронического заболевания служит болезнь Лайма — бактериальная инфекция, вызываемая спирохетами Воске!га Ьигдаог!вгг. Заражение происходит через укус клеща и может стать причиной болезненного хронического артрита, если не будет выявлено и вовремя пролечено антибиотиками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
