Чем отличаются рнк содержащие вирусы от ретровирусов

До сих пор считалось, что такие вирусы не могут встраивать свой наследственный материал в геном хозяина (или, точнее, что это может происходить лишь исключительно редко, в силу стечения ряда маловероятных обстоятельств; необходимо помнить, что в биологии почти нет абсолютно строгих правил такого рода — любой догматизм здесь противопоказан).

В 1997 году швейцарские биологи установили, что в хромосомах мышей после заражения РНК-содержащим вирусом LCMV (lymphocytic choriomeningitis virus) систематически обнаруживаются фрагменты вирусного генома, а именно гены вирусного гликопротеина (GP) и нуклеопротеина (NP). Как происходит синтез ДНК на матрице вирусной РНК при отсутствии у вируса LCMV обратной транскриптазы, никто не знал.

Известно, что IAP активизирует свою деятельность (то есть начинает транскрибироваться и, возможно, встраиваться в другие места генома) во время сперматогенеза, а также в тимусе, где лимфоциты подвергаются целенаправленным геномным перестройкам. Однако реальная роль IAP в мышиной физиологии и эволюции толком не известна.

Исследователи заражали мышиные клетки вирусом LCMV до тех пор, пока не получили две линии клеток, содержащих в своем геноме вирусные гены. Затем из этих клеток были выделены и размножены фрагменты геномной ДНК, включающие гены LCMV, вместе с прилегающими участками.

Оказалось, что в обеих линиях произошло встраивание в хозяйский геном вирусного гена GP. В одной линии клеток вирусный ген встроился в 7-ю хромосому, в другой — в 10-ю. Самое главное, что в обоих случаях к встроенному вирусному гену непосредственно прилегает нуклеотидная последовательность ретротранспозона IAP.

Это позволило ученым предположить, что обратная транскрипция вирусного генома и последующее встраивание получившейся ДНК в хозяйский геном были осуществлены благодаря деятельности ферментов, кодируемых ретротранспозоном IAP.

Чтобы проверить это предположение, исследователи вводили активные копии мышиного ретротранспозона IAP в клетки других видов млекопитающих (человека, зеленой мартышки, собаки и китайского хомячка), у которых интеграция генов LCMV в геном никогда не наблюдалась. В качестве контроля использовались клетки, в которые не вводили дополнительных генов или вводили ген зеленого светящегося белка. Затем все эти клетки заражали вирусом LCMV и смотрели, будет ли синтезироваться ДНК на матрице вирусной РНК.

В клетках всех четырех видов животных, в которые был введен ретротранспозон IAP, гены вируса LCMV подвергались обратной транскрипции (в среднем в 70% клеток). В контрольных клетках этого не произошло ни разу. Таким образом, IAP действительно необходим для встраивания генов LCMV в хозяйский геном, причем ретротранспозон успешно справляется с этой работой не только в клетках своего природного хозяина — мыши, но и в клетках других животных.

Используя в экспериментах разные варианты ретротранспозона IAP, исследователи установили, что для успешного встраивания LCMV необходимо наличие в составе IAP неповрежденных генов pol и gag (каждый из этих генов кодирует по несколько белков; обратная транскриптаза кодируется геном pol; см. схему строения ретровируса).

Вирус LCMV может проникать в семенники мышей, где активно работают ретротранспозоны IAP. Теоретически LCMV мог бы встроиться в геном сперматозоида и стать наследственным, но до сих пор этого не произошло: в геномах мышей, не зараженных вирусом LCMV, не удалось обнаружить никаких фрагментов генома LCMV, несмотря на целенаправленный поиск.

Авторы отмечают, что полученные ими результаты необходимо учитывать при разработке новых методов генной терапии, основанных на создании искусственных РНК-содержащих вирусов с нужными пациенту генами. Ведь в геноме человека тоже есть немало эндогенных ретровирусов. Правда, почти все они неактивны, но некоторые, возможно, частично сохранили активность. Эти эндогенные ретровирусы теоретически могут обеспечить встраивание геномов искусственных РНК-содержащих вирусов в человеческие хромосомы, что может привести к плохо предсказуемым последствиям. Поэтому все новые терапевтические РНК-вирусы должны проходить предварительную проверку на способность встраиваться в хозяйский геном.

Источник: Markus B. Geuking, Jacqueline Weber, Marie Dewannieux, Elieser Gorelik, Thierry Heidmann, Hans Hengartner, Rolf M. Zinkernagel, Lars Hangartner. Recombination of Retrotransposon and Exogenous RNA Virus Results in Nonretroviral cDNA Integration // Science. 2009. V. 323. P. 393–396.

Ключевое различие между Провирусом и Ретровирусом заключается в том, что Провирус является стадией вирусной репликации, которая показывает интегрированное состояние вирусного генома с геномом хозяина, в то время как Ретровирус является РНК-вирусом, который обладает способностью превращать свой РНК-геном в промежуточный ДНК с помощью фермента обратной транскриптазы.

Вирусы — это микроскопические инфекционные формы жизни, которые способны размножаться внутри живого организма. О ни являются облигатными внутриклеточными паразитами. Они могут заразить практически все живые организмы, включая животных, растения, грибы, простейших и бактерии. Вирусы являются возбудителями многих смертельных заболеваний, включая ВИЧ, полиомиелит, краснуху, гепатит и т.д. Они представляют собой микроскопические частицы, состоящие из белковых капсидов и генома ДНК или РНК. Их геном может быть одноцепочечным или двухцепочечным, круглым или линейным. Ретровирус — это группа вирусов, обладающая геномом одноцепочечной РНК в положительном смысле и генами, кодирующими фермент обратной транскриптазы. Следовательно, они способны к репликации через интермедиат ДНК. Тогда как, Провирус является стадией вирусной репликации.

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое Провирус
3. Что такое Ретровирус
4. Сходство между Провирусом и Ретровирусом
5. В чем разница между Провирусом и Ретровирусом
6. Заключение

Провирус — это стадия вирусной репликации внутри хозяина. На этой стадии вирусный геном существует интегрированный вместе с геномом хозяина. Как правило, провирус относится к вирусному геному, вставленному в геномную ДНК эукариотической клетки-хозяина. Провирусы и профаги являются сходными структурами, но провирус отличается от профага тем, что провирус интегрирует вирусный геном в эукариотический геном, в то время как профаг выбирает бактериальный геном в качестве своего хозяина. Провирус может действовать как эндогенный вирусный элемент в течение более длительных периодов времени, что может вызвать инфекцию. Типичным примером являются эндогенные ретровирусы, которые всегда присутствуют на стадии провируса.

Стадии Ретровируса

Провирусы подвергаются лизогенной вирусной репликации. Как только провирус интегрирован в геном хозяина, он не реплицируется сам по себе, он реплицируется с геном эукариотического хозяина. В ходе этого процесса провирус проходитт через исходную клетку, а через клеточное деление провирус начинает присутствовать во всех клетках-потомках первоначально зараженной клетки.

Кроме того, интеграция провируса с эукариотическим геномом может привести к двум типам инфекции, скрытая инфекция и продуктивная инфекция. Скрытая инфекция возникает, когда провирус становится транскрипционно молчащим. Во время продуктивного заражения интегрированный провирус становится транскрипционно активным и транскрибируется в мРНК (Матричную РНК), что приводит к прямому производству нового вируса. Вырабатываемые вирусы разрушают клеточные мембраны. Скрытая инфекция может стать явной инфекцией, если организм уже имеет иммунодефицит или из-за некоторых других проблем со здоровьем.

Ретровирус — это вирусная группа, обладающая одноцепочечным с положительным РНК-геномом. Они содержат фермент, называемый обратной транскриптазой, и их репликация происходит через промежуточное соединение ДНК. Продукция промежуточной ДНК во время репликации является уникальной для этой группы вирусов.

Во время инфицирования ретровирусы прикрепляются к клетке-хозяину через специфические гликопротеины, расположенные на внешней поверхности вирусной частицы. Они сливаются с клеточной мембраной и попадают в клетку-хозяина. После проникновения в цитоплазму клетки-хозяина ретровирус обратно транскрибирует свой геном в двухцепочечную ДНК с использованием фермента обратной транскриптазы. Новая ДНК интегрируется в геном клетки-хозяина с помощью фермента, называемого интегразой, и вырабатывает провирусную стадию. Хотя произошло инфицирование, клетка-хозяин не может распознавать вирусную ДНК после интеграции. Следовательно, во время репликации генома хозяина вирусный геном реплицируется и продуцирует необходимые белки для создания новых копий вирусных частиц.

Ретровирусы могут передаваться при прямом контакте между двумя людьми или между двумя животными. Существует три семейства ретровирусов: онковирус, лентивирус и спумавирус. Онковирусы — это вирусы, которые вызывают развитие рака. Лентивирусы (Lentivirus) — это вирусы, которые приводят к возникновению смертельных инфекционных заболеваний, в то время как спумавирусы (Spumavirus) содержит характерные шипы, исходящие из оболочки.

Заболевания, связанные с ретровирусной инфекцией, включают лейкемию или саркому кошачьих, энцефалит при артрите человека, Взрослый Т-клеточный лейкоз/лимфома и т.д. Благодаря своей естественной способности вставлять вирусный геном внутрь организмов-хозяев ретровирусы широко используются в системах доставки генов, и они применяются в качестве инструментов исследования в молекулярной биологии.

• Репликация Ретровирусов происходит через Провирусную стадию.
• Следовательно, Провирус является стадией Ретровирусного размножения.

Провирус — это вирусный геном, интегрированный с геномом хозяина, и стадия репликации вируса. Напротив, Ретровирус представляет собой РНК-вирус, который способен обратно транскрибировать свой РНК-геном в ДНК до интеграции с геномом хозяина. Ретровирусы содержат ферменты обратной транскриптазы, в отличие от Провируса.

Провирус — это стадия вирусной репликации. Это вирусный геном, интегрированный в геном хозяина. Тогда как, Ретровирус представляет собой одноцепочечный РНК-вирус, который реплицируется через промежуточное соединение ДНК. Ретровирусы проходят Провирусную стадию во время их репликации внутри хозяина.

Геном вирусов включает[6]:

ü Структурные гены, которые кодируют белки. Занимают примерно 95 % вирусной хромосомы. Белки вирусов можно разделить на несколько групп: структурные, ферменты, регуляторы.

ü Регуляторные последовательности, которые не кодируют белки: промоторы, операторы и терминаторы.

ü Прочие некодирующие участки (сайты), в том числе:

- участок attP, обеспечивающий интеграцию вирусной хромосомы в хромосому клетки–хозяина;

- участки cos – липкие концевые участки линейных вирусных хромосом, обеспечивающие замыкание линейной хромосомы в кольцевую форму.

Гены, кодирующие рРНК и тРНК, в геноме вирусов обычно отсутствуют. Однако в геноме крупного фага Т4 имеются гены, кодирующие несколько тРНК.

Геном вирусов отличается высокой плотности упаковки информации. Например, у фага φ Х174 в пределах одного гена может располагаться еще один ген (на рисунке кольцевая ДНК представлена в линейной форме). В частности, ген В находится в пределах гена А, а ген Е – в пределах гена D:

У мелкого РНК–содержащего фага f2 ген регуляторного белка, блокирующего лизис (созревание вирионов и разрушение клетки), перекрывается с двумя другими генами, удаленными друг от друга:

Вирусные ДНК

Молекулярная масса ирусных ДНК варьирует в широких пределах от 1×10 6 до 250×10 6 . Самые большие вирусные геномы содержат несколько сотен генов, а самые маленькие содержат информацию, достаточную для синтеза лишь несколько белков.

В геномах, представленных двунитчатыми ДНК, информация обычно закодирована на обеих нитях ДНК. Это свидетельствует о максимальной экономии генетического материала у вирусов, что является неотъемлемым свойством их как генетической информации не может быть проведена по молекулярной массе молекул[8].

Хотя в основном структура ДНК уникальна, т.е. большинство нуклеотидных последовательностей встречаются лишь по одному разу, однако на концах молекул имеются повторы, когда в концевом фрагменте линейной ДНК повторяется ее начальный участок. Повторы могут быть прямыми и инвертированными[9].

Способность к приобретению кольцевой формы, которая потенциально заложена в концевых прямых и инвертированных повторах, имеет большое значение для вирусов. Кольцевая форма обеспечивает устойчивость ДНК к экзонуклеазам. Стадия образования кольцевой формы обязательна для процесса интеграции ДНК с клеточным геномом. Наконец, кольцевые формы представляют собой удобный и эффективный способ регуляции транскрипции и репликации ДНК.

Инфекционный процесс при заражении этими вирусами возникает лишь при проникновении в клетку частиц обоих типов.

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[12].

Вирусные РНК

Из нескольких сотен известных в настоящее время вирусов человека и животных РНК-геном содержит около 80% вирусов. Способность РНК хранить наследственную информацию является уникальной особенностью вируса.

У просто организованных и некоторых сложно организованных вирусов вирусная РНК в отсутствие белка может вызвать инфекционный процесс. Впервые инфекционная активность РНК вируса табачной мозаики была продемонстрирована Х.Френкель-Конратом и соавт. в 1957г. и А. Гирером и Г.Шраммом в 1958г. Впоследствии положение об инфекционной активности РНК было перенесено на все РНК-содержащие вирусы, однако долголетние усилия доказать это для таких вирусов, как вирусы гриппа, парамиксовирусы, рабдовирусы (так называемые минус-нитевые вирусы), оказались бесплодными: у этих вирусов инфекционной структурой являются не РНК, а комплекс РНК с внутренними белками. Таким образом, геномная РНК может обладать инфекционной активностью в зависимости от своей структуры[13].

Структура вирусных РНК чрезвычайно разнообразна. У вирусов обнаружены однонитчатые и двунитчатые, линейные, фрагментированные и кольцевые РНК. РНК-геном в основном является гаплоидным, но геном ретровирусов – диплоидный, т.е. состоит из двух идентичных молекул РНК.

Рис. 4. Вторичная структура вирусных РНК (схема).

В основном однонитчатые РНК являются линейными молекулами, однако РНК-фрагменты буньявирусов обнаружены в виде кольцевой формы. Кольцевая форма возникает за счет образования водородных связей между концами молекул.

Двунитчатые РНК. Этот необычный для клетки тип нуклеиновой кислоты, впервые обнаруженный у реовирусов, широко распространен среди вирусов животных, растений и бактерий. Вирусы, содежащие подобный геном, называют диплорнавирусы.

Общей особенностью диплорнавирусов является фрагментированное состояние генома. Так, геном реовирусов состоит из 10 фрагментов, ротавирусов – из 11 фрагментов[15].

Рассмотрим процесс заражения на примере ВИЧ-инфицирования.

В инфицированной клетке на матрице вирусной РНК с помощью вирусной обратной транскриптазы синтезируется минус–цепь ДНК, а на ней – плюс–цепь ДНК. Вирусная РНК при этом разрушается. Образовавшаяся двухцепочечная ДНК встраивается в определенный участок одной из хромосом клетки хозяина. Интегрированная ДНК-копия вирусного генома представляет собой провирус. В таком состоянии ретровирус может долгое время сосуществовать с инфицированным организмом – вирусоносителем. Однако, получив определенные молекулярные сигналы, с провирусной ДНК инициируется транскрипция вирусной мРНК, а с нее – синтез вирусных белков. Затем происходит самосборка множества вирусных частиц и их выход из клетки. Клетка хозяина (лимфоцит) погибает, а часть ее мембран образует липопротеиновую оболочку вируса. Гибель Т-хелперов и приводит к развитию СПИДа.

Ретровирус – это семейство вирусов, в которых генетический материал состоит из РНК. Микроорганизмы содержат обратную транскриптазу.

Ретровирусы – это микроскопические организмы, способные вызывать некоторые виды онкологических заболеваний, различные вирусные инфекции. Причем патологии могут возникать не только у людей, но и у животных. У людей ретровирусы вызывают ВИЧ-инфекцию (СПИД).

Особенности вируса

Ретровирусы – это уникальные организмы. Они способны размножаться, транскрибируясь в ДНК. Они попадают в кровь, начинается процесс транскрипции. После ее завершения вирусный геном получает полный доступ к ДНК клетки хозяина и начинает воспроизводить все происходящие с ней процессы. В дочерних клетках вирусная ДНК создает РНК копии. Этот процесс может продолжаться длительное время, но, в конце концов, копии покидают дочерние клетки и покрываются белковой оболочкой. В результате этого ретровирусы вызывают изменение нормального процесса репликации, происходящего в клетках, при котором задействуется РНК. Этот процесс обращается вспять. Сами же инфицированные клетки длительное время сохраняются в организме. В некоторых случаях изменяемые клетки разрушаются, как это происходит при ВИЧ-инфекции, а иногда превращаются в раковые.

К ретровирусам относится семейство вирусов Retroviridae. Они склонны к мутациям, из-за чего быстро приобретают устойчивость к противовирусным препаратам. Из-за этой особенности бороться с ретровирусной инфекцией сложно.

Некоторые люди считают, что ретровирус – это простой вирус, напоминающий грипп, но это не так. Данная разновидность опасна и с ней практически невозможно бороться. Чтобы оказать противодействие, необходимо разрабатывать особые схемы терапии с использованием противовирусных препаратов. Чтобы не заразиться ретровирусной инфекцией, проще проводить профилактические мероприятия в виде плановых прививок.

Несмотря на то, что ретровирусы способны вызывать опасные для жизни заболевания, их легко побороть обычным мылом и водой: для дезактивации достаточно мыть руки с мылом. Для предотвращения распространения применяют барьерные меры профилактики, в числе которых резиновые перчатки, маски для лица, некоторые марки презервативов.

Классификация ретровирусов

Первые примеры ретровируса и его воздействия на живой организм были описаны более ста лет назад. С тех пор интерес к микроорганизму сильно вырос. Сейчас ретровирусы подразделяются на следующие виды:

1. Семейство онкогенных вирусов. Эта разновидность способствует развитию сарком и лейкемии в организме человека и животных. Одним из самых важных представителей этого типа недуга является T-лимфотропный вирус человека.
2. Семейство лентивирусов. Ярким представителем группы является ВИЧ.
3. Семейство спумавирусов. Этот вид не связан ни с какими патологиями, но способен вызывать изменения на клеточном уровне.

По мере изучения морфологии вируса были выявлены самые разные типы организмов, которые разделили на несколько групп:

1. Безоболочечные организмы.
2. Оболочечные виды с ацентрическим расположением нуклеокапсидом.
3. Оболочечные виды, у которых нуклеокапсид располагается центрально.
4. Вирусы крупного размера с минимальным количеством шипов.

РНК вируса имеет несколько рамок считывания информации, соответственно, кодировать она будет только определенные группы структурных белков: группы Gag, CA, MA и NC.

Патологии, вызываемые РНК-вирусами

Существует ряд патологий, которые вызываются РНК-содержащими вирусами. К ним относятся:

1. Грипп.
2. Краснуха.
3. Корь.
4. Вирусный энтерит.
5. Паротит.
6. Энтеровирусные инфекции.
7. ВИЧ.
8. Т-лимфотропная инфекция человека типа 1.
9. Т-лимфотропная инфекция человека типа 2.

РНК-вирусы могут спровоцировать развитие сарком и лейкемий.

Острый ретровирусный синдром при ВИЧ

Среди всех существующих патологий, вызванных РНК-содержащими микроорганизмами, самым распространенным является острый ретровирусный синдром. Это первичное инфицирование вирусом иммунодефицита человека, продолжающееся до полугода после заражения.

После заражения ВИЧ обычно проходит от нескольких недель до нескольких месяцев. В это время нет никаких клинических проявлений инфекции. Этот бессимптомный период называют инкубационным. В некоторых случаях он может длиться до года.

Симптомы ретровируса проявляются постепенно, начиная с поражения верхних дыхательных путей, как при гриппе, хотя намного чаще у больных начало патологии протекает как мононуклеоз:

• появляется стоматит, фарингит с поражением лимфоузлов;
• повышается температура тела;
• снижается аппетит, пациент начинает терять вес;
• тошнота, нарушение стула;
• размеры селезенки и печени увеличиваются;
• на коже появляется сыпь;
• развивается асептический менингит, нарушается психическое состояние пациента, появляются невриты.

Диагностика синдрома

Острая фаза патологии длится около десяти дней. Чтобы установить, что у пациента имеется вирусная патология, необходимо сдать кровь на анализ: в плазме выявляют РНК ВИЧ. Затем проводится подтверждение острой фазы ретровирусного синдрома. Для этого сдает повторный анализ. Если через три недели в крови обнаружат антитела к ВИЧ, а в общем анализе лейкопению и лимфопению, то можно предположить острую фазу.

Если в эту фазу не будет обнаружено заболевание и не назначено лечение, симптомы ретровируса могут затихнуть на несколько лет. Единственным клиническим проявлением может стать увеличение лимфоузлов.

Если диагностика проведена вовремя, а лечение ретровируса назначено верно, то пациенты могут прожить с патологией более двадцати лет.

Лечение

Существует множество самых различных мнений о начальном лечении, но все они сводятся к тому, что терапию следует начинать сразу же после установки диагноза, не дожидаясь клинических проявлений и осложнений.

Зная, от чего погибает ретровирус, врач может правильно подобрать схему лечения и назначить противовирусные препараты. Обычно подбирается два антиретровирусных средства, прием которых ведется под лабораторным контролем сыворотки крови.

Чаще всего назначают:

• препараты, относящиеся к группе нуклеозидов обратной транскриптазы;
• средства из группы протеазы;
• препараты, относящиеся к ненуклеозидным ингибиторам транскриптазы.

Огромную роль в лечение ретровирусной инфекции имеет терапия вторичных патологий. С этой целью врач назначает полное обследование, в ходе которого определяют, какими недугами страдает больной. После выявления хронических заболеваний подбирается терапия, направленная на избавление от болезней или на достижение стойкой ремиссии.

В качестве дополнительного лечения обязательно проводится витаминотерапия, физиолечение, иммунотерапия, коррекция питания.

После лечения пациенту придется всю жизнь наблюдаться у врача, вести здоровый образ жизни, соблюдать строгие рекомендации. В противном случае ретровирус может вновь активироваться.

Т-лимфотропные вирусы человека

Т-лимфотропные патологии делятся на два типа: тип 1 и тип 2. Каждый из них представлен определенными недугами, вызываемыми РНК-вирусами.

К первому типу Т-лимфотропной инфекции относят Т-клеточный лейкоз, лимфому и спастический парапарез тропического типа. В эпидемиологических районах, где наблюдается высокий уровень заражения Т-лимфотропным вирусом, диагностируются дерматиты, пневмонии, артриты.

Т-лимфотропная инфекция второго типа вызывает Т-клеточную лимфому и некоторые виды лейкозов. В редких случаях микроорганизм способен привести к развитию волосатоклеточного лейкоза.

В заключение

Любую инфекцию проще предупредить, чем лечить, и особенно заражение РНК-вирусами. Чтобы быть здоровым, следует соблюдать правила личной гигиены, мыть руки с мылом. Защититься от патологии поможет хороший иммунитет и здоровый образ жизни.

Для профилактики ретровирусных инфекций следует взять за привычку мыть руки каждый раз, зайдя в дом с улицы, перед каждым приемом пищи. В обязательном порядке применяют барьерные средства - презервативы, резиновые перчатки, маски. Эти простые правила помогут снизить до минимума риск заражения ретровирусной инфекцией.

У некоторых вирусов геномом служит не ДНК, как обычно, а РНК. Такие вирусы были названы ретровирусами (ретро - обратный). Группа онкогенных РНК геномных вирусов.

Впервые ретровирусы были описаны В. Эллерманном и О. Бангом в 1908 г., в 1911 г. П. Раус впервые показал существование опухолеродного ретровируса (Нобелевская премия за 1966 г.); первый ретровирус человека (HTLV) был обнаружен Р. Галло в 1980 г. В 1970 г. Д.Балтимор и Х.М.Темин открыли механизм передачи информации от вирусной РНК к ДНК, т.е. наоборот тому, что имеет место в клетках высших организмов. Такой процесс получил название обратной транскрипции , а фермент, его осуществляющий, был назван обратной транскриптазой, или ревертазой.

Ретровирусы - обширное семейство вирусов (Retroviridae), заражающих преимущественно позвоночных. и обладающие уникальным механизмом репродукции. Группа онкогенных РНК геномных вирусов. Вирионы сферической формы размером 80-100 нм, покрыты внешней липопротеиновой оболочкой, имеющей ворсинки длиной 8-10 нм. Внутри икосаэдрального капсида находится спиральный РНП. Наружная оболочка, капсидная мембрана и нуклеопд на разрезе вириона расположены концентрически. У онковирусов типа С нуклеотид расположен в центре, у онковирусов типа В - смещен. Плавучая плотность в градиенте сахарозы 1,16-1,19 г/см3. Чувствительны к эфиру, термолабильны, относительно резистентны к УФ-лучам. Характерной чертой семейства является наличие в составе вириона РНК-зависимой ДНК- полимеразы, иначе называемой обратной транскриптазой. Это и послужило основой для названия семейства (от лат. retro - обратный). Вирионы имеют 6 структурных белков, из них 4 внутренних (капсидных) негликолизированных и 2 гликопротеина оболочки. Капсидные белки несут группоспецифические межвидовые антигены и являются основой для разделения вирусов на роды и подроды. Гликопротеиды являются типоспецифическими антигенами, участвуют в реакции нейтрализации. Геном ретровирусов представлен однонитчатой РНК с молекулярной массой 7 мегадалътон и состоит из двух копий, каждая из которых является полноценным геномом и содержит одинаковую генетическую информацию, однако неизвестно, обе ли они функциональны. Нуклеиновая кислота онковирусов имеет гомологию с клеточной ДНК своего вида хозяина. Вирионная РНК неинфекционна. Вирусная РНК транскрибируется в ковалентно связанную двунитчатую ДНК, которая интегрируется с клеточной ДНК в виде ДНК-провируса. Провирус, экстрагированный из клетки, обладает инфекционностыо. Многие вирусы этого семейства вызывают неопластические процессы, главным образом лейкемии и саркомы ряда видов животных. Нормальные клетки некоторых видов животных содержат интегрированные копии соответствующих видов онковирусов. Они могут никак не проявляться или активируются некоторыми физическими и химическими факторами, а возможно, и при инфекции другими онковирусами. Часто встречаются дефектные вирусы, размножающиеся с помощью вируса-помощника. Передаются вертикально и горизонтально.Ретровирусы, наши сожители, враги и помощники [ Varmus, 1988 , Krauss, 1992 , Roemer ea 1992 , Crystal, 1995 ].

Ретровирусы пронизывают жизнь многих существующих на земле видов от дрожжей и дрозофилы, до приматов и человека. Это вирусы, которые, как и другие вирусы, для собственного размножения используют сложную молекулярную и надмолекулярную систему жизнеобеспечения клетки, заставляя ее подчиняться своим регуляторным сигналам. Но это и необычные вирусы, поскольку они подстраивают свой жизненный цикл под жизненный цикл клетки-хозяина, превращая свою генетическую молекулу -РНК в ДНК и стабильно встраивая эту ДНК в геном клетки.

В состав ретровирусов входит фермент обратная транскриптаза , которая обеспечивает синтез ДНК на матрице вирусной РНК внутри клетки- хозяина. Открытие обратной транскрипции (отсюда название ретровирусы) опровергло центральную догму молекулярной биологии, утверждавшую, что перенос генетической информации возможен только в направлении от ДНК к РНК и затем к белку.

Интерес к данному семейству вирусов разгорелся благодаря пионерским исследованиям Пейтона Рауса, выделившего в 1911 г. фильтрующегося возбудителя куриной саркомы (саркомы Рауса) и саркомы Людвига Гросса , в 50-е гг. доказавшего вирусную этиологию лейкоза мышей.

Изучение ретровирусов изменило представления не только о направлении потока генетической информации, но и об этиологии некоторых злокачественных новообразований , а также об онкогенах , как о нормальных генах клетки-хозяина, измененных вирусным геномом.

Ретровирус раздваивает функции своего генетического материала: инфекционную функцию, т.е. функцию самораспространения, выполняет вирусная РНК, а функцию экспрессии вирусных генов и синтеза молекул РНК, которые затем перенесут генетическую информацию в другие клетки, выполняет вирусная ДНК. Двуликий Янус. Рис. 2 дает упрощенную схему жизненного цикла ретровируса.

Попадая внутрь клетки в ходе вирусной инфекции, ретровирусная РНК превращается в ДНК путем хорошо теперь известного процесса обратной транскрипции. Эта ДНК встраивается в геномную ДНК и с этого момента становится неотъемлемой частью генома клетки. А вирус становится провирусом. Те, кто знаком с бактериофагами, знают, что такое лизогения и что такое профаг. Провирус для животной клетки это то же самое, что профаг для бактериальной. Кстати, идеи лизогении, по-видимому, и привели Говарда Темина, который вместе с Дэвидом Балтимором открыл обратную транскрипцию, к идее провирусного состояния ретровирусов. По информационному содержанию ДНК-вариант генома ретровируса отличается от РНК-варианта только тем, что ДНК содержит не короткие концевые повторы, а длинные концевые повторы, LTR.

Особенности трансляции РНК ретровирусов

Находясь в составе геномной ДНК, вирусные гены транскрибируются под контролем LTR . Продуктом транскрипции является полноразмерная вирусная РНК. Она должна транслироваться. И здесь вирусу необходимо решить такую проблему: нужно синтезировать много белков, а РНК одна. И в клетках эукариот РНК моноцистронны, т.е. предназначены для синтеза только одного белка. Синтез белка при этом начинается с ближайшего к кэп-сайту инициирующего кодона [ Kozak, 1986 ] (не всегда, но в подавляющем большинстве случаев).

Если просмотреть открытую рамку считывания от этого ближайшего инициирующего кодона, то мы увидим, что если бы вирус пользовался традиционными способами экспрессии, то он смог бы синтезировать только полипептид GAG. А дальше идет стоп- кодон. Как быть с POL и ENV? Кроме того, эти полипептиды очень длинны, а в вирусе содержатся гораздо более короткие. Проблема решается несколькими способами.

Во-первых, с помощью сплайсинга эта одна РНК превращается в нашем упрощенном варианте еще в одну, более короткую. При этом последовательности, кодирующие ENV полипептид, оказываются рядом с инициирующим кодоном, ближайшим к кэп-сайту, и начинают транслироваться.

Во-вторых, разными для разных ретровирусов способами они ухитряются обойти стоп - кодон после открытой рамки считывания GAG и синтезировать сплавленный полипетид GAG-POL, который содержит последовательности обоих групп белков.

В-третьих, полученные длинные полипептиды подвергаются процессингу и разрезаются на множество белков, которые и функционируют либо в роли регуляторных, как, например, обратная транскриптаза, либо в роли структурных, как, например, белки оболочки зрелых вирусов.

Иными словами, ретровирусы используют гибкую тоталитарную систему для весьма тонкой регуляции синтеза большого разнообразия белков под контролем одного промотора. Они дают урок, как множественны пути молекулярного обеспечения жизни.

Больше информации вы найдете в приведенных здесь ссылках, да и вообще нет недостатка в литературе, посвященной ретровирусам. В частности, в уже приведенной ссылке на книгу Гловера, переведенную на русский язык [ Гловер, 1989 ].

Ретровирусы могут заражать организм извне (экзогенные вирусы) и затем размножаться внутри зараженных клеток или передаваться от родителей потомству в виде эндогенных провирусов. Эндогенные провирусы часто не способны размножаться. Геном человека содержит нуклеотидные последовательности эндогенных провирусов, но ни один из них в клетках человека не репродуцируется.

В целом, ретровирусы, содержащие только гены gag , pol и env , либо не патогенны, либо вызывают заболевание лишь после длительного латентного периода. Причина этого заключается в том, что провирус встраивается в геном клетки случайным образом, а для трансформации клетки необходимо такое встраивание провируса, которое вызывает бесконтрольную экспрессию определенного клеточного гена ( протоонкогена ). Например, вирус лейкоза птиц вызывает В-клеточный лейкоз , активируя экспрессию протоонкогена MYC .

Некоторые ретровирусы содержат в составе своего генома захваченные из клеток и измененные протоонкогены, способные быстро вызвать трансформацию зараженных клеток.

Большинство несущих онкогены вирусов утратили часть генома, необходимую для репродукции, и размножаются только при участии вируса- помощника (поэтому в природе они встречаются редко).

Все известные на сегодняшний день ретровирусы человека относятся к экзогенным и не содержат онкогенов.

Читайте также:

• Гепатит а вектор бесте
• Вирусная аллергия на коже
• Красные щеки после прививки от гепатита в
• Лечение вирусного конъюнктивита у детей ципромед
• Нейтропения при лечении гепатита с