Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

одительской RFI, вероятно по механизму катящегося кольца (гл. 25), дает множество копий—¦ двуспиральных молекул, которые затем служат матрицей для синтеза одиночных цепей опять по механизму катящегося кольца. Однонитевые ДНК покрываются оболочкой и образуют инфекционное вирусное потомство, которое высвобождается из клетки, когда зндолизин, кодируемый одним из вирусных генов (ген Е), вызывает лизис клетки.

Знание аминокислотной последовательности основных белков кодируемых фагом 0X174, и почти полной нуклеотидной последовательности позволило точно локализовать границы каждого гена иа последовательности ДНК (рис. 28.8). Хотя длина ДНК 0X174 составляет 5370 нуклеотидов, для кодирования девяти белков, кодируемых вирусом, необходимо примерно 6100 нуклеотидов. Кажущееся несоответствие было разрешено, когда обнаружили, что

* Недавно такой анализ был завершен. — Прим. перев.

39—1358

1138

III. МЕТАБОЛИЗМ

Рис. 28.8. Генетическая и рестрикционная карта 0X174. Границы генов D, Е, J, F, G и ? установлены комплементационным анализом и расположены с помощью рестрикционных карт фрагментов, полученных при действии эндонуклеазы НаеШ (обозначены ?) и Hindll (обозначены r). (Barrell В. G., Air G. ?., Hutchison С.А.,

Nature, 264, 34, 1976.)

ген D, определяющий белок с неизвестной функцией, лежит внутри последовательности гена Е, который кодирует эндолизин, т. е. два гена транслируются с одной нуклеотидной последовательности, но отличаются рамкой считывания (гл. 26). Несмотря на то что два гена транслируются со сдвигом рамки считывания с одной и той же последовательности ДНК, эти гены независимы, о чем свидетельствуют стандартные генетические критерии. Например, терминирующая нонсенс-мутация в гене ? не мешает образованию полностью функционального белка D гена нормальной длины, а у нонсенс-мутанта по гену D полностью сохранена функция гена Е. Аналогичным образом ген В полностью кодируется последовательностью, находящейся внутри последовательности гена А, но со сдвигом рамки считывания. Возможно, что размер генома

28. ВИРУСЫ

1139

фага 0X174 ограничен в связи с проблемой упаковки или какими-либо другими причинами. Поэтому использование одной и той же последовательности нуклеотидов для кодирования двух различных белков с помощью сдвига рамки может служить весьма экономичным методом для преодоления таких ограничений размера.

Определение полной первичной структуры ДНК фага 0X174 и идентификация расположения генов подтвердили точность локализации инициаторных и терминаторных кодонов, определенных ранее с помощью менее прямых генетических методов (гл. 26).

28.4. РНК-содержащие вирусы

28.4.1. Вирусы с ( + )РНК-геномом

РНК-содержащие бактериофаги Е. coli (Q$, R17, MS2) и пи-корнавирусы, которые включают вирусы, ответственные за полиомиелит, ящур крупного рогатого скота и миокардит содержат однонитевую ( + )РНК. Бактериофаговые РНК содержат примерно 3 000 оснований, а пикорнавирусы — от 7 000 до 8 000 оснований. Во всех случаях вирионы являются сферическими частицами примерно 25 нм диаметром с икосаэдрической симметрией.

Благодаря относительной простоте размножение РНК-содержа-щих бактериофагов изучено наиболее детально. После проникновения фаговой РНК в клетку она работает как мРНК, направляя синтез капсидных белков (белков оболочки) и одной субъединицы фагоиндуцированной РНК-репликазы — фермента, ответственного за синтез фаговой РНК. Репликазная субъединица совместно с тремя хозяйскими белками (белок рибосомной 305-субчастицы S1 и фактор роста цепи EF-T, состоящий из двух белков, см. гл. 26) дает функциональную РНК-репликазу, которая образует инициаторный комплекс при участии еще одного хозяйского белкового фактора. Детали этого процесса показаны на рис. 28.9.

Кроме РНК-репликазной субъединицы и белка оболочки бак-териофаговая 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 цепи ( + )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 и синтез каждого из трех кодируемых фаговой РНК белков регулируется независимо и обусловлен различной доступностью инициаторной

39*

1140

III. МЕТАБОЛИЗМ

репликаза а (+) РНК-»¦ <-) РНК

5- 5' 5' 5' 3'

Б1

матрица

репликаза б (-) РНК--- (+) РНК

5'

3' 5' 3' 5' 5' 5' 5'

- - -+ -++ + + - + + +

Рис. 28.9. Схема репликации РНК бактериофагов. Детали см. в тексте.

AUG-последовательности для рибосом. Кроме того, синтез капсид-ного белка дерепрессирует синтез РНК-репликазы, а избыток кап-сидного белка репрессирует синтез репликазы.

Способ инициации инфицирования полиовирусной РНК почти такой же, как и бактериофаговой РНК. ( + )РНК функционирует как мРНК, иопользуя аппарат трансляции клетки-хозяина для синтеза капсидных белков и полиоспецифической РНК-репликазы. Репликаза образует множество копий (—)РНК, которые затем служат матрицами для синтеза ( + ) цепей. Последние затем покрываются капсидными белками и образуют вирусное потомство.

В отличие от бактериофаговой РНК полиовирусная РНК кодирует шесть белков: РНК-репликазу, четыре белка оболочки и один белок (X) с неизвестной функцией. В отличие от фаговой РНК полиовирусная мРНК транслируется в виде одной длинной полипеп-тидной цепи, состоящей из 2300 аминокислотных остатков. Этот полипептид затем последовательно расщепляется химотрнпсино-подобными протеазами клеток-хозяев (и, возможно, вирусной про-

28. ВИРУСЫ

1141

2300

_1000_ 400 900

("?")

650 350 (VPI)

400 240 (VPO) (VP3)

60 280 (VP4) (VP2)

Рис. 28.10. Созревание путем протеолитического расщепления полипептида длиной 2300 остатков, синтезировавшегося при инфицировании полиовирусом.

теазой) на шесть белков, как показано на рис. 28.10. Предполагается, что расщепление VP0 происходит во время сборки вириона из РНК и прокапсида (VPO, VP1 и VP3).

Также в отличие от бактериофаговой РНК полиовирусная имеет только одно место связывания рибосом на ( + )РНК- Вследствие этого все шесть белков, возникающих при протеолизе, образуются в эквимоля.рных количествах. Наличие только одной инициаторной последовательности для трансляции у 5'-конца (или вблизи от него) каждой мРНК, вероятно, является одним из наиболее фундаментальных различий между прокариотическими и эукариотически. ми клетками. До сих пор не обнаружено ни одной эукариотической мРНК, с которой транслировалась бы более чем одна первичная полипептидная цепь.

28.4.2. Вирусы с (—)РНК-геномом

Два больших класса вирусов — рабдовирусы, например вирус везикулярного стоматита (VSV) и бешенства, а также парамиксо-вирусы, например вирус болезни Ньюкасла цыплят, парагриппа, свинки, кори и вирус чумы собак, содержат в вирионе (—)РН1\. Эти вирусы сложнее, чем рассмотренные выше, так как они покрыты мембраной, оостоящей из липидов и гликопротеидов.

Наиболее детально среди этих вирусов исследован вирус везикулярного стоматита. Вирус состоит из одной молекулы РНК длиной 11,5 тысяч оснований и пяти различных белков: ? (М 50000), 700 копий; L (?? 190 000), 50 копий; NS (?? 40 000), небольшое количество копий; G (?? 70000), 500 копий; ? (? 29 000), 1600 копий. Белки G и ? входят в состав вирусной оболочки.

При проникновении через мембрану инфицируемой клетки вирус освобождается от оболочки, и в цитоплазму попадает нуклео-капсид. Вирусная РНК-полимераза (белки L и, вероятно, NS)

580 ре ? липаза

1142

III. МЕТАБОЛИЗМ

транскрибирует вирусную (—)РНК и присоединяет полиаденилат-ную'последовательность к З'-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 ви-рионе. Так, количество молекул белка N в вирионе в десять раз больше, чем белка L; соответственно концентрация мРНК для белка N в десять раз больше, чем для белка L.

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. г + )РНК далее служит матрицей для синтеза новых молекул вирусной РНК, которые покрываются белком N, образуя нуклео-капсид. Сборка инфекционной вирусной частицы заканчивается тогда, когда нуклеокапсид покрывается компонентами клеточной мембраны, которая снабжает белками G и М. Наконец, вирус высвобождается из инфицированной клетки почкованием из клеточной мембраны.

28.4.3. РНК-содержащие вирусы с однонитевым фрагментированным геномом

Одним из наиболее известных вирусов такого типа является вирус гриппа, который представляет собой сферические частицы диаметром 110 нм, покрытые мембраной, состоящей из липидов клетки-хозяина и вирусепецифичных белков. Внутри мембраны находятся семь молекул (—)РНК (?? от 3,4 до 9,8-105), каждая из которых ассоциирована с РНК-полимеразой.

После инфицирования молекулы (—)РНК транскрибируются с образованием ( + )РНК соответствующей длины, которые затем приобретают полиаденилатный хвост на З'-конце и метилгуанилат-ный «кап» на 5'-конце (гл. 26). Молекулы (—)РН1\ остаются не-модифицированными. Молекулы ( + )мРНК транслируются рибосомами клеток-хозяев, давая вирусспецифические белки, а также служат матрицами для синтеза комплементарных фрагментов (—)???· Механизм этого непонятен; также неизвестно, каким образом отдельные семь молекул (—)РНК, составляющие полный геном вируса гриппа, собираются с образованием полного инфекционного вириона.

Гемагглютинин и нейраминидаза присутствуют в вирусной оболочке и являются основными вирусными антигенами. Оба являются гл

страница 122
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.11.2019)