Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 220
Текст из файла (страница 220)
Интеграция представляет собой нормальный этап жизненного цикла вируса и необходима для транскрипции. Структуры различных форм ДНК вируса сравниваются с РНК на рис. 38.1. Вирусная РНК содержит прямые повторы на концах. В различных штаммах вируса длина таких К-сегментов варьирует от 10 до 80 нуклеотидов. Рядом с К-сегментом в 5цконце вирусного генома находится область Ы5, состоящая из 80 — 100 нуклеотидов.
Ее название свидетельствует о локализации этой последовательности иа 5цконце. В Зцконце К-сегменту предшествует уникальный сегмент Ы3, содержащий 170-1250 нуклеотидов. Концы линейной ДНК содержат дополнительные последовательности. Сегмент НЗ добавляется к У-концу; сегмент Ы5 — к 3сконцу. В результате каждый конец ДНК имеет последовательность Ы5 — К Н3; она получила название длинного концевого повтора (ЬТК). Ее образование связано с реакцией, схема которой представлена на рис.
38.2, Обратная транскриптаза переключает матриды, перенося образующуюся ДНК на новую матрицу. На рисунке показано образование одного 1.ТК; для образования повтора ' на другом конце требуется подобное событие. Характерная черта вирусного генома — идентичность 1.ТК, находящихся на его копнах. Это объясняется их происхождением. 3'-конец 1)5 состоит из короткого инвертированного повтора, родственного 5'-концу последовательности Н3, в результате чего сама последовательность 1.ТК фланкирована короткими инвертированными повторами. Следовательно, организация ДНК ретровируса напоминает организацию транспозируюшихся элементов, подобных сор)а (см.
рис. 37.2). Жизненный цикл ретровирусов схематически изображен на рис. 38.3. События, происходящие в период между концы цровирусов представляют собой ЬТК-последовательно- сти, укороченные иа два основания. образованием линейной ДНК и ее интеграцией, еще недостаточно хорошо изучены. После внедрения в ядро линейная ДНК дает начало двум формам кольцевых ДНК. (Число кольцевых молекул в разных штаммах колеблется от О,1 до 5 копий на клетку.) Обнаружены две основные формы мономерных замкнутых кольцевых ДНК.
Наиболее часто встречаемая форма содержит одну копию ЬТК, что может объясняться ее происхождением в результате гомологичной рекомбинации между двумя ЬТК. 1Мы не знаем, действительно ли она образуется благодаря такому механизму. но одиночные ЬТК, которые могут быть последствиями вырезания провирусов, существуют в некоторых клеючных геиомах.) Менее часто встречающаяся форма содержит две тандемные копии 1.ТК; иногда они соединены непосредственно, как в случае лигирования тупых концов; иногда в одном или обоих концах ЬТК в местах соединения утрачены нуклеотиды. Роль таких кольцевых молекул в процессе интеграции еще не выяснена.
Необходимо вновь подчеркнуть их сходство с кольцевыми молекулами элементов сорттй найденными у О. лте1апоспьтег (гл. 37). Вирусная ДНК встраивается в случайные сайты генома клетки-хозяина. Инфицированная клетка содержит от одной до десяти копий провируса. В каждом сайте внедрения образуются короткие прямые повторы ДНК мишени. Их длина у разных вирусов может быть равна 4, 5 или б парам оснований.
Наличие прямых повторов свидетельствует о том, что механизм интеграции включае~ образование ступенчатых разрезов в ДНК хозяина, аналогичных тем, которые образуются при бактериальной траиспозиции. Сайт интеграции специфичен в отношении вируса, и интегрированная ДНК отличается от неинтегрированной двумя парами оснований в каждом конце.
Таким образом, интегрированная вирусная ДНК утрачивает две пары оснований в левом конце 5цконцевой последовательности 113 и две пары оснований в правом конце 3'-концевой последовательности Ы5. Часть Х. Динамичность генома: постоянное изменение ДНК к н РНК Канацааан дик И уагрнРаааннан днк жмжтлж ннааи- дНК РУса наанина днк исанина 1 Рис 3К2.
Последовательности ЬТК образуются при переключении матриц во время обратной транскрипции. Новая матрица может быть другим концом той же молекулы (как показано на рисунке) ияи другой молекулой. Область ЫЗ каждого ЬТК несет промотор. Промотор в левом ЬТК ответствен за инициацию транскрипции провируса. Иногда (довольно редко) промотор в правом ЬТК способствует транскрипции последовательности хозяина, прилегающей к сайту внедрения. Интеграция генома ретровируса может обусловливать опухолевую трансформацию клеток путем активации определенных типов клеточных генов. Способность «включать» фланкирующие последовательности хозяина аналогична свойству некоторых бактериальных транспозонов, хотя способность к включению может быть иногда обусловлена скорее наличием усилителя (ецйапсег), чем промоторными последовательностями.
Активность провирусного генома, вероятно, зависит и от сайта, в котором произошла интеграция вируса в геном хозяина. До сих пор мы имели дело с ретровирусами в условиях инфекционного цикла„когда для образования новых копий РНК необходим процесс интеграции. Однако при интеграции вируса в клетку зародышевой линии его эффективная экспрессия прекращается, он способен стать наследственным эидогенным вирусом организма. Такое состояние вируса более всего изучено у мышей и цыплят, чьи геномы несут неактивные эндогенные вирусы. Иногда эндогенные вирусы активируются внешними факторами. Одним из таких факторов является инфекция клетки дру- гим вирусом. Ретровирусы 'способны трансдуцировать клеточные последовательности Обнаружение трансдуцирующих вирусов, геномы которых приобрели клеточные последовательное~и, позволило взглянуть на жизненный цикл вируса с несколько другой точки зрения.
На рис. 38.4 показан геном одного из таких вирусов. Часть вирусной последовательности — в данном случае ген епа — замешена геном Р-оис. Образовавшийся вирус дефектен по репликацин н не способен поддерживать самостоятельно инфекционный цикл. Такой вирус может сохраняться вместе с вирусом-помощником, который восполняет утраченные вирусные функции. Название гена опс (от англ. оисоденези) связано с названием процесса, который он вызывает: онкогенез или опуходевая трансформация культивируемых клеток.
Она выражается в нарушении регуляции роста и вследствие этого в неограниченном делении клеток. За появление опухолеродных клеток могут быть ответственны как вирусные, так и клеточные опс-гены. Гены оно, входящие в состав генома ретровирусов, получили название Р-опс, и именно они придают вирусу способность трансформировать определенный тип клеток хозяина.
Локусы с гомологичными последовательностями, найденные в геноме хозяина, получили название соне-генов. В большинстве случаев о функциях клеточных генов ничего не известно. Однако в некоторых экспериментах по трансфекции были идентифицированы активные с-опс гены. Их добавление к реципиеитиым клеткам вызывало трансформацию последних. Такие гены могут быть активированы и при интеграции вблизи них ге- гтн шн Пин я»андии зтззчаточачатжаеолзомъъозвчллъомоо Рнс. 383.
Интеграция ретровнруса сопровождается образова- нием двух типов кольцевых молекул ДНК. Часть Х. Динамичность генома: постоянное изменение ДНК Экзон Интрон Экзон Интрон Экзон - Ь~ЯЬ%~%6М\~ЯЮМЪ~Я5И6~Ъ%ЖЯ~Я6%~МЯХ%~Ях%ЪЯ6~М ный тзн 494 Яйзрнзн рик мрии ллдаялл и - " ММС~Я5%ЖЯ6\~%ЮЖЯЮЪ%МСттттттт ~~~Я В клетке могли происходить РНК-зависимые транспозиции рис зк б Псевдогеиы могли возникнуть в результате обратной транскрипции РНК, ведущей к образованию двухцецочечиых ДНК, которые интегрировали в геном. сходство с траиспозирующимися элементами свидетельствует о том, что изначально с обеих с~орон от гена клетки-хозяина, кодирующего полимеразу нуклеиновой кислоты, могли оказаться 18-подобные элементы; в этом случае образовавшаяся единица должна иметь структуру Ьтзх — ро1 — ЛТГх.
Эта структура затем могла приобрести полимеризующую активность, позволяющую манипулировать с ДНК- и РНК-субстратами, и таким образом эволюционировать в ретровирус. Трансформирующие гены могли быть включены позднее. )Нет оснований полагать, что механизм, участвующий в приобретении клеточных функций, является уникальным для трансформирующих генов; однако такие вирусы могли иметь селективное преимущество благодаря их влиянию на рост инфицированных клеток.) Некоторые псевдогены проявляют такие внешние и внутренние признаки, которые свидетельствуют о возч можности их происхождения из последовательности РНК, хотя относительно образования ДНК-копий таких генов можно высказать лишь гипотезы. Характерные признаки таких псевдогенов сравниваются на рис.
38.6 с признаками исходного гена и мРНК. На рисунке представлены все диагностические признаки, однако в каждом конкретном случае обнаружить можно лишь некоторые из них. Начадо псевдогена соответствует точке, эквивалентной 5'-концу РНК, и именно это свидетельствует о происхождении его ДНК из РНК. Несколько псевдогенов состоят из точно сочлененных последовательностей экзонов; поскольку известно, что не существует механизма, позволяющего узнавать последовательности иитроиов в ДНК, такая особенность доказывает посредничество РНК при образовании псевдогенов.
Псевдоген может оканчиваться короткой областью из А — Т-пар оснований, образовавгцейся, по-видимому, из ро!у(А)-хвостовой части РНК. С обеих сторон от псевдогена имеются короткие прямые повторы. Возможно, что их присутствие — результат события, напоминающего транспозицию. Подтверждением гипотезы, что эти псевдогены произошли с помощью иного механизма, нежели тот, который ответствен за образование псевдогенов, найденных вблизи активных членов генных кластеров, служггг факт обнаружения псевдогенов в местах, не связанных с их предполагаемыми исходными сайтами локализации. Если псевдоген произошел из последовательности мРНК, его гомология в 5'-конце не может распространяться на последовательность, расположенную выше сайта инициации, как это показано на рис. 38.6.
Однако аглобиновый псевдоген мыши в действительности имеет некоторую гомологию с активным геном в области, расположенной выше точки инициации. Модель процессинга можно было объяснить, допустив, что инициация происходит в более отдаленном участке, расположенном в направлении против хода транскрипции, в результате чего образуется более длинная РНК (либо вследствие ииициационного события, отклоняющегося от нормы, либо вследствие локализации промотора в другой области).
Другие последовательности, напоминающие по своим свойствам з.ранспозоны,--это члены семейства А1и. Оии фланкированы короткими прямыми повторами, однако длина повторов у отдельных членов семейства различна. Вставка в А!ц-последовательность, ответственная за образование малой ядерной РНК, также, по-видимому, является результатом транспозиционного события. Свидетельства давно происшедших транспозициониых событий можно обнаружить и в генах нескольких малых ядерных РНК. 38. Элементы, способные к перемещению 495 Все рассмотренные примеры отличаются от ретровирусов: предполагаемые транспозируемые последовательности сами по себе не несут какой-либо информации для транспозиционного события (или обратной транскрипции РНК).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
