Генетический состав и хозяева ретровирусов


Рестровирусы содержат не более четырех генов (кодирующих белок доменов). Эти гены подразделяют на гены, необходимые для репликации вируса, и вирусные онкогены (v-onc), определяющие высокую онкогенность вируса, но не участвующие в репликации.

Гены репликации. Для репликации ретровируса нужны всего три гена:

  -    gag (назван так, поскольку определяет группоспецифический антиген, group specific antigen), кодирующий белки сердцивины;

  -    pol, кодирующий обратную траскриптазу (polymerase);

  -    env, кодирующий белки оболочки (envelope).

Их взаимное расположение в геномах всех ретровирусов: gag-pol-env (от 5’- к 3’-концу РНК). Вирусный геном содержит донорный сайт сплайсинга вблизи гена gag и акцепторный – непосредственно перед геном env. Продукт гена env синтезируется с субгеномной мРНК, представляющей собой продукт соединения этих сайтов. Продукты генов gag и pol считываются с мРНК, сходных с полноразмерными вирионными РНК.

Ретровирусные белки называют, исходя из размера, определяемого по их электрофоретической подвижности в ДСН-содержащем геле, типа модофикации (фосфорилирование или гликозилирование) и кодирующего их гена. Например, gag-кодируемый белок с молекулярной массой 30 К называют p30gag. Все вирионные белки – продукты процессинга полипротеинов-предшественников, в обозначении которых присутствует приставка Pr.

Подавляющее большинство ретровирусов имеют полноценные гены gag, pol и env и не несут гена v-onc. Их обозначают как компетентные по репликации, но дефектные по трансформации (v-onc-, поскольку они не трансформируют зараженные клеточные культуры). Многие вирусы утратили один или более из трех своих генов и соответственно дефектны по репликации. Тем не менее их дефектные РНК-геномы "одеваться" недефектными белками, кодируемыми близкородственными вирусами. Таким образом, вирионные белки могут поставляться со стророны. Однако, чтобы дефектный вирус мог существовать необходимо, чтобы нетранслируемые области возле концов вирусной РНК оставались не поврежденными, не вовлеченными в какой либо процесс: они необходимы для синтезы вирусной ДНК, контроля экспрессии РНК и ее эффективной упаковки.

Гены v-onc. В связи с особой важностью генов v-onc их наличие или отсутствие в вирусном геноме используют в качестве критерия при классификации вируса. Почти все ретровирусы, способные вызывать трансформацию (v-onc-содержащие), дефектны по репликации. Их траснформирующая активность – ярко выраженный селективный маркер, поскольку клетки, зараженные v-onc-содержащим вирусом, перерастают нормальные.

Способные к трансформации, но дефектные по репликации вирусы всегда выделяются в виде смешанной популяции с полноценными, способными к репликации ретровирусами. Обычно собственно вирусные последовательности генома трансформирующего вируса (за исключением онкогена) происходят из того полноценного вируса, вместе с которым он исходно выделен. Хотя v-onc теоретически и может становится четвертым геном полноценного ретровируса, обычно этого не происходит, возможно потому, что образующаяся при этом геномная РНК слишком велика, чтобы эффективно упаковываться в вирионы.

Большинство трансформирующих вирусов несут по одному гену v-onc, а некоторые – два. Вообще этот ген может быть локализован в разных частях генома. Например, онкоген RSV расположен за геном env. Его продукт транслируется со специальной субгеномной РНК – продукт сплайсинга полноразмерного транскрипта. При этом используется донорный сайт сплайсинга, расположенный возле 5’-конца РНК. Наиболее типична структура птичьего вируса МС29: его онкоген "слит" с геном gag в общую открытую рамку трансляции. В результате биосинтеза белка образуется "слитный" продукт, состоящий из N-концевой части, кодируемой геном gag, и v-onc-кодируемой части.

Следует отметить, что ретровирусы можно использовать в качестве веторов для переноса селективных генных маркеров. Эту способность можно использовать в будущем для переноса генов в клетки в терапевтических целях.

Виды хозяев

Для большинства ретровирусов характерна высокая специфичность по отношению к клеткам-хозяевам. Спектр хозяев представляет собой важный признак для классификации вирусов. Известны по крайней мере три зависящих от хозяина механизма, которые могут препятствовать репликации вируса:

1. отсутствие рецепторов на поверхности клетки, необходимых для прикрепления вируса;

2. неспособность вирусного генома сохраниться в клетке после проникновения и обратной транскрипции;

3. невозможность сборки инфекционных вирионов, несмотря на экспрессию интегрированной провирусной ДНК.

Попадание ретровируса в клетку-хозяина осуществляется в результате специфического взаимодействия между поверхностным вирусным гликопротеином и рецептором клеточной поверхности. Ретровирусные гликопротеины полиморфны, и вирусы, несущие разные гликопротеины, используют разные клеточные рецепторы. Клетки не имеющие соответствующего рецептора, не могут быть заражены ретровирусом. Специфическое взаимодействие вирус-клетка обуславливает чувствительность или устойчивость хозяина к заражению и служит важным критерием при классификации ретровирусов. Некоторые из них могут заражать клетки разных видов животных, поскольку используемые ими рецепторы широко распространены и эволюционно консервативны, в то время как спектр хозяев других вирусов строго ограничен более редкими клеточными рецепторами.

В соответствии со способностью заражать определенных хозяев ретровирусы обычно делят на три основные группы:

1. экотропные, реплицирующиеся в клетках вида-хозяина и близкородственных видов;

2. ксенотропные, размножающиеся только в клетках, не принадлежащих к "родительскому виду";

3. амфотропные, реплицирующиеся как в клетках природного хозяина (родительских клетках), так и других видов.

Два вируса с идентичным спектром хозяев могут теоретически обладать разными env-кодируемыми гликопротеинами и попадать в клетку, используя разные рецепторы.

Один из видов устойчивости клетки-хозяина к вирусному заражению проявляется в клетках млекопитающих, зараженных определенными вирусами птиц (после того как вирус преодолел поверхностный барьер). Несмотря на то что в этих клетках птичьи вирусы способны осуществить большинство стадий своего репликативного цикла, включая интеграцию и экспрессию своих генов, сборки вирионов не происходит. Следовательно, клетки млекопитающих непермиссивны для вирусов птиц. Вероятно, для правильной сборки вирус нуждается в неких хозяйских факторах, отсутствующих в клетках млекопитающих.



Реклама