ДНК-вмісні віруси

У ДНК вмісних вірусів ДНК може бути одно-, дволанцюговою, лінійною, кільцевою молекулою. У геномах з дволанцюговою ДНК інформація зазвичай закодована на обох ланцюгах, що свідчить про максимальну економію генетичного матеріалу вірусів як генетичних паразитів.

Перша група – віруси з дволанцюговою ДНК, реплікація яких здійснюється за схемою: ДНК®РНК®ДНК. Вони одержали назву – ретроїдні віруси, представниками яких є вірус гепатиту В, вірус мозаїки цвітної капусти. Реплікація геному цих вірусів здійснюється з проміжними молекулами РНК.

(+) РНК

(±) ДНК

(–) ДНК

Молекули РНК утворюються у результаті транскрипції вірусних ДНК у клітинному ядрі ферментом ДНК-залежною РНК-полімеразою господаря. Транскрибується один з ланцюгів вірусної ДНК. Синтез ДНК на матриці РНК каталізується зворотною транскриптазою: спочатку синтезується (–) ланцюг ДНК, а потім той же фермент на його матриці будує (+) ланцюг. Схожість реплікації геному ретроїдних і ретровірусів обумовлена еволюційним процесом, у них схожа первинна структура зворотніх транскриптаз.

Друга група – Віруси з дволанцюговою ДНК, реплікація яких здійснюється за схемою ДНК ® ДНК (герпес, віспа). У зараженій клітині ДНК-залежна РНК-полімераза транскрибує з геному вірусів молекули мРНК, які беруть участь у синтезі вірусних білків, а розмноження вірусного геному здійснює ДНК-залежна ДНК-полімераза.

(±) ДНК (+) РНК

В одних випадках синтезом як мРНК, так і ДНК займаються клітинні ферменти, в інших віруси використовують власні (як віруси герпесу, віспи та ін.) Процеси реплікації і транскрипції обслуговують і ті і інші.

Третя група – віруси з одноланцюговою ДНК (+) або (–) полярності. Перетворення вірусного геному в дволанцюгову форму забезпечує клітинна ДНК-залежна ДНК-полімераза.

(+) ДНК

(±) ДНК ® (+) РНК

(–) ДНК

Транскрипція і реплікація надалі відбувається як і у вірусів з (±) ДНК-геномом.

Окремі випадки репродукції генетичної інформації вірусів суттєво відрізняються.

3. Роль генетичних варіацій в еволюції вірусів.

Генофонд популяції – це сукупність усіх генів, які є у вірусу, що складає дану популяцію. Генофонд вірусних популяцій створюється і поповнюється із 4 джерел. Внутрішні: мутації та рекомбінації; зовнішні: включення у геном генетичного матеріалу господаря та потік генів.

Мутації – раптові спадкові зміни: заміни, випадіння, вставки, перестановки нуклеотидів або їх пар. Є спонтанні й індуковані мутації. Їх класифікують за характером зміни генотипу або за зміною фенотипу. За зміною генотипу мутації вірусів хребетних поділяють на генні (точкові) і мутації, які займають більш обширні ділянки геному. Частота мутацій різна і залежить від вірусу і мутагенного фактора (спонтанна 1:10^-8).

За фенотипічним проявом мутації поділяють на 4 групи: 1) мутації, які не мають фенотипічного прояву; 2) летальні мутації; 3) умовно летальні (втрата здатності синтезувати білок, або порушення його функцій); 4) з фенотипічними проявами: термостабільність, розмір бляшок при лізисі культури.

Серед фізичних мутагенів найчастіше застосовується ультрафіолетове опромінення (його енергія зіставляється з енергією хімічних зв’язків), рідше рентгенівське, g-опромінення, нейтрони, електрони, протони. З хімічних мутагенів частіше застосовують аналоги основ (бром урацил, 2-амінопурин,нітрозогуанідин, профлафін, актиноміцин, азотиста кислота,гідроксиламін).

Рекомбінаціями називають перерозподіл генетичної інформації батьків у потомстві. Можлива міжгенна і внутрішньогенна рекомбінація. Для отримання рекомбінантів використовують штами, які містять два або більше маркерів (відомих характерних ознак). Тест рекомбінації застосовують для генетичних досліджень вірусів, побудови генетичних карт.

Модифікаціями називають не успадковані (фенотипічні) зміни вірусів, зумовлені клітиною–господарем, вірніше клітинними ферментами, які обмежують репродукцію вірусів. Ці зміни лежать в основі адаптації вірусів до клітини-господаря.

Генетичні взаємодії між вірусами представлені декількома формами:

1) Кооперативні взаємодії (рекомбінації і перерозподіл, обмін фрагментами геному, комплементація, фенотипічне змішування (маскування).

2) Інтерферуючі взаємодії (інтерференція вірусів це стан несприйнятливості до вторинного зараження, клітини вже інфіковані вірусом), ДІ-частинки ­ дефектні інтерферуючі частинки.

Генетична різноманітність вірусів обумовлена мутаціями і зміною структури геномів. На біологічну ефективність мінливості впливає ряд факторів:

1. Зміни не повинні впливати на здатність репродукції чутливих до вірусів клітин.

2. Утворений мутант має переваги перед попередником. Більш перспективні мутації, які позбавляють віруси дії захисних систем організму господаря.

Основною мішенню для дії імунних механізмів є поверхневі білки вірусів, які взаємодіють з відповідними рецепторами клітинної мембрани. Тому зміна їх структури сприятиме виживанню збудника і не вплине (на відміну від зміни капсидних, матричних білків, вірусних ферментів) на репродукцію віруса.

Зміна структури гемаглютиніну вірусу грипу (як приклад природної селекції вірусів-мутантів) знижує ефективність нейтралізуючих АТ. Це сприяє швидкому розвитку епідемічного процесу.

Мутації імунодомінантного домена (gp 120) – основного поверхневого білка і мішень для більшості імунних механізмів, порушують його розпізнавання імунокомпетентними клітинами. З виникненням таких мутантів повязують перехід безсимптомної ВІЛ-інфекції у заключну стадію – СНІД. Збудник ВІЛ найбільше серед інших здатний мутувати.

3. Збереження генофонду. У вищих організмів великий запас генетичної мінливості забезпечує диплоїдність. Генофонд вірусних популяцій зберігається з допомогою інших механізмів.

· Відновлення мінливості шляхом мутацій. Швидка елімінація (незбереження) мутантів-вірусів компенсується виникненням нових. Тобто, при високій репродуктивній можливості і короткому життєвому циклі відбір не зберігає, а відновлює запас генетичної мінливості.

· Резервні механізми. У вірусних популяціях це різні генетичні й не генетичні взаємодії – комплементація, рекомбінація, кросинговер. Під їх впливом навіть негативна мутація може перейти в наступну генерацію, де завдяки відбору або гине, або зберігається в наступних поколіннях за рахунок взаємодії між двома мутантами, або мутантом і «диким» вірусом.

· Буферні механізми забезпечують зберігання віруса у змінених умовах. Вони залучають захисні реакції господаря (тривала циркуляція у складі імунних комплексів), утворення псевдовірусів і ДІ-частин. Псевдо віруси сприяють збереженню в організмі, так як позбавлені вірусних білків, на які діють антитіла.

Поиск по сайту: