РНК или ДНК как генетический материал вируса
Типы вирусных геномов. Вирусная нуклеиновая кислота представлена только одной нуклеиновой кислотой (ДНК или РНК). Каждая из них является геномом. В разных по величине вирионах в геноме насчитывают от нескольких до многих десятков генов. Геномные нуклеиновые кислоты вирусов отличаются большим разнообразием структуры и формы.
Геном вируса является гаплоидным [греч. Haploos, одиночный и eidos, вид], т. е. представлен одним набором генов. Частично диплоидны [греч. Diploos, двойной] ДНК-содержащие вирусы, в ДНК которых встречаются повторяющиеся нуклеотидные последовательности. Полностью диплоидны ретровирусы, геном которых представлен двумя идентичными молекулами РНК.
Особенности строения вирусной ДНК. Вирусные ДНК по структуре могут быть: 1) цельными одноцепочечными; 2) двухцепочечными; 2) с «разрыв-дефектом» в одной цепи.
По форме молекула ДНК может быть: 1) линейной, 2) кольцевой (циркулярно-замкнутой), 3) ковалентно-сцепленные суперспирализованные (например, у паповавирусов).
В вирусной ДНК на концах молекулы имеются прямые или инвертированные (развернутые на 180°) повторяющиеся нуклеотидные последовательности. Их наличие обеспечивает способность молекулы ДНК замыкаться в кольцо.
Молекулярная масса вирусных ДНК в 10–100 раз меньше массы бактериальных ДНК.
Особенности строения вирусной РНК.Вирусные РНК различаются в еще большей степени. Молекулы РНК по структуре могут быть:
1) одно- и двухцепочечные (диплоидный геном); 2) цельные (сплошные) и фрагментированные (сегментированные) на 2–3 ... 8–12 сегментов.
Наличие сегментов ведет к увеличению кодирующей ёмкости генома.
По форме РНК различают: 1) линейные, 2) кольцевые.
Среди РНК-геномных вирусов с одноцепочечной линейной молекулой РНК различают вирусы с +РНК (позитивным) и -РНК (негативным) геномом.
+РНК выполняет и геномную и информационную функции, т. е. одновременно служит матрицей для синтеза вновь образующихся вирионных РНК и белков. Плюс-нити РНКимеют характерные окончания («шапочки») для распознавания рибосом.
-РНК не способны транслировать генетическую информацию непосредственно на рибосомах, то есть они не могут функционировать как иРНК. Синтез иРНК у РНК-негативных вирусов осуществляется в зараженной клетке на матрице -РНК с помощью вирусоспецифического фермента транскриптазы.
Некоторые РНК-геномные вирусы могут содержать как «+», так и «-» нити РНК ( ±РНК). Такие вирусы называют амбисенсвирусами.
Структурно-функциональная организация вирусного генома. ДНК-содержащие вирусы также, как прокариоты и эукариоты, имеют структурные гены, кодирующие белки-ферменты, и регуляторные гены, детерминирующие образование репрессоров, подавляющих, в частности, функцию структурных.
Считывание информациисоперонов контролируется энхансером [англ. enhancer] или усилителем транскрипции; промотором [лат. promotum, продвигать], ответственным за ее инициацию (начало), с которым связывается фермент РНК-полимераза, осуществляющая транскрипцию ДНК; оператором[от лат. работник], регулирующим транскрипцию оперона (или отдельных генов) и терминатором [лат. terminare, ограничивать], прекращающим ее. При этом регуляторные участки оперона представляют собой короткие последовательности нуклеотидов ДНК; энхансер, промотор и оператор расположены в его начале (перед структурными генами), а терминатор – в конце.
В структурных генах вирусных оперонов, как и в клетках эукариот, имеются кодируемые участки нуклеотидных последовательностей, несущих информацию (экзоны), и некодируемые вставочные последовательности (интроны), которые после транскрипции в процессе созревания (процессинга) иРНК вырезаются с одновременным считыванием экзонов, что называется сплайсингом [англ. splice, соединять, сращивать].
Кодирующая способность вирусного генома.Число генов в вирусных геномах колеблется от 3–4 у самых простых вирусов до многих десятков у сложно устроенных. Увеличение генетической информации при минимальном содержании генетического материала происходит за счет того, что:
1) вирусные иРНК в отличие от иРНК про- и эукариот могут направлять синтез не одного, а двух-трех белков. Достигается это двухкратным считыванием одной и той же иРНК с находящихся в ней в разных участках двух-трех инициирующих АУГ-кодонов. Образующиеся полипептиды с разных инициирующих кодонов будут копиями, отличающимися только длиной;
2) при сдвиге рамки считывания на один или два нуклеотида и появлении нового генетического кода молекула иРНК может транслироваться с образованием таких полипептидов, у которых нет идентичных аминокислотных последовательностей. Такие белки называют уникальными белками;
3) нередко у вирусов происходит трансляция гигантских полипептидов-предшественников с последующим нарезанием их на более мелкие;
4) относительно невысокий уровень генетической информации вирусов компенсируется исключительно точным механизмом переключения с репликации на транскрипцию и наоборот, что особенно ярко проявляется при репродукции РНК-содержащих вирусов.
Дата добавления: 2021-05-28; просмотров: 245;