Ініціація трансляції. Ініціація - стадія формування комплексу компонентів, необхідного для дізнавання місця і початку процесу трансляції.

Це найбільш відповідальний етап у процесі трансляції, заснований на дізнаванні рибосомою іРНК і зв'язуванні з її особливими ділянками. Рибосома впізнає іРНК завдяки. “шапочці” на 5’-кінці і сковзає до З’-кінця, поки не досягне ініціативного кодона, з якого і починається трансляція. У еукаріотичній клітині ініціативними кодонами є кодони АУГ чи ГУГ, які кодують валін. З метіоніну починається синтез усіх поліпептидних ланцюгів.

Елонгація трансляції. Елонгація — стадія продовження процесу, що складається з повторюваних дій. Це процес подовження, нарощування поліпептидного ланцюга, заснований на приєднанні нових амінокислот за допомогою, пептидного зв'язку. Відбувається постійне протягання нитки іРНК через рибосому і «декодування» закладеної в ній генетичної інформації. Часто іРНК функціонує одночасно на декількох рибосомах, кожна з яких синтезує ту саму поліпептидну нитку, яка кодується даною іРНК. Група рибосом, що працюють на одній молекулі іРНК, називається полірибосомою, чи полісомою. Розмір полісом значно варіює в залежності від довжини молекули іРНК, а також від відстані між рибосомами. Так, полісоми, що синтезують гемоглобін, складаються з 4-6 рибосом, а високомолекулярні білки синтезуються на полірибосомах, що містять 20 і більше рибосом.

Термінація. Термінація — стадія закінчення процесу трансляції під дією специфічних механізмів. Вона відбувається в той момент, коли рибосома доходить до термінуючого кодона в складі іРНК. Трансляція припиняється, і поліпептидний ланцюг звільняється з полірибосоми. Після закінчення трансляції полірибосоми розпадаються на субодиниці, що можуть увійти до складу нових полірибосом.

Стратегія вірусного генома, що використовує клітинний апарат трансляції, повинна бути спрямована на створення механізму для придушення трансляції власних клітинних іРНК і для виборчої трансляції вірусних іРНК, які завжди знаходяться в значно меншій кількості, чим клітинні матриці. Цей механізм реалізується на рівні специфічного впізнавання малою рибосомальною субодиницею вірусних іРНК, тобто на рівні формування ініціюючого комплексу. Оскільки багато вірусів не придушують синтез клітинних іРНК, у заражених клітинах виникає парадоксальна ситуація: припиняється трансляція величезного фонду функціонально активних клітинних іРНК, і на рибосомах, що звільняються, починається трансляція одиночних молекул вірусних іРНК. Специфічне впізнавання рибосомою вірусних іРНК здійснюється за рахунок вірусоспецифічних ініціативних факторів.

Реплікація генома вірусів

Реплікація вірусних ДНК. Механізм реплікації геному ДНК-містких вірусів в основному подібний з механізмом реплікації клітинної ДНК (Рис. 15). Оскільки типи і форми вірусних нуклеїнових кислот дуже різноманітні (ДНК, РНК, двоспіральні й односпіральні, лінійні і кільцеві молекули), то і механізми їх реплікації теж різні. Віруси різних родів і родин мають різні способи передачі генетичної інформації і реплікації.

Синтез вірусних ДНК здійснюється за допомогою ДНК-полімераз, джерела яких можуть бути різні. Так, в адено- і герпесвірусів, що містять двоспіральні молекули ДНК, у складі віріонів немає ДНК-полімераз, тому на одній з ниток її синтезується іРНК і транслюється в рибосомах при синтезі ДНК-полімерази. Далі завдяки участі цього ферменту з нуклеотидів клітини синтезується і будується друга комплементарна нитка ДНК, у результаті чого утворюються нові двоспіральні молекули ДНК. Процес реплікації молекул ДНК продовжується доти, поки в клітині не нагромадиться кількість, необхідне для численного потомства вірусної частки, що проникнула в клітину.

Рис. 15. Реплікативний цикл ДНК – геномних вірусів. Після адсорбції (1) вірус проникає в клітину шляхом злиття з мембраною (2), нуклеокапсид транспортується до ядерної оболонки (3), і вірусна ДНК ( вДНК) проникає в ядро, де починається її транскрипція (4). В результаті трансляції вірусного геному синтезуються ранні білки (5), включаючи регуляторні протеїни, вірусні полімерази і матричні білки. Вірусна полімераза проникає в геном клітини (6), де запускає синтез молекули ДНК дочірніх популяцій (7). Частина вірусної ДНК транскрибується клітинною РНК-полімеразою (8), що індукує синтез пізніх білків (9), необхідних для зборки дочірніх популяцій (10); останні залишають ядро, відбруньковуються від його мембрани (11) і включають її фрагменти в склад власної оболонки (12). Зрілі віріони транспортуються через цитоплазму і залишають клітину через комплекс Гольджі або після вибуху клітини.

 

Реплікація одноланцюгових вірусних ДНК. Одноланцюгові вірусні ДНК у парвовірусів синтезуються по принципу комплементарності з проміжної реплікативної форми (ПРФ). У складі віріонів парвовірусів як структурний компонент є ДНК-залежна ДНК-полімераза. За допомогою цього ферменту за принципом комплементарності на вірусній односпіральній ДНК (плюс-нитці) утворюється одна комплементарна їй мінус-нитка. Надалі на цій двоспіральній структурі синтезуються дочірні плюс-нитки (матрицею для них є мінус-нитки).

Реплікація односпіральних вірусних РНК (пікорна- корона- і арбовірусів). Реплікація вірусних РНК здійснюється без безпосередньої участі клітинних ДНК (Рис.16). Це підтверджується тим, що придушення синтезу ДНК і клітинної іРНК на матриці ДНК клітини не впливає на репродукцію багатьох РНК-містких вірусів.

Як відомо, одноланцюгові інфекційні РНК вірусів містять у собі всю генетичну інформацію, необхідну для синтезу вірусоспецифічних білків, і є, таким чином, інформаційними (іРНК) з матричними функціями. Після проникнення цих вірусів у клітину їх інфекційні РНК надходять безпосередньо в рибосоми і індукують синтез вірусних білків, у тому числі РНК-реплікази, які каталізують реплікацію самих вірусних РНК.

В односпіральних молекул РНК із кодуючими і матричними функціями (плюс-РНК) процес реплікації відбувається таким чином, що на вихідній вірусній молекулі РНК (на плюс-нитці) за участю ферменту РНК-реплікази синтезується друга комплементарна мінус-нитка РНК, у результаті чого,утворюється двоспіральна реплікативна форма РНК. Інформація з плюс-РНК у рибосоми для синтезу вірусних білків передається безпосередньо плюс-РНК. Численні плюс-нитки вірусних інфекційних РНК увійдуть потім у нові частки
вірусного потомства.