Репликация вирусов с линейными одноцепочечными ДНК

Parvaviridae (parva - мелкий).

Поражают насекомых и животных, в т.ч. и человека. Не имеют липопротеидной оболочки, капсид икосаэдрический, Ø25 нм. Геном представлен линейной одноцепочечной ДНК длиной 5±0,5 т.нт. Размножаются в ядре в S-фазе клеточного цикла.

Парвавирусы животных можно разделить на две группы:

I.По степени автономности.

а)Автономные. Имеют все компоненты для самостоятельного размножения, для некоторых показана аденовирусная стимуляция;

б)Аденоассоциированные. В геноме два гена, кодирующие белки оболочки и Rep-белки, разнообразие продуктов экспрессии достигается за счет альтернативной инициации транскрипции и альтернативного сплайсинга транскриптов. Дефектны в отношении воспроизводства, но возможна стимуляция репликации: в присутствии канцерогенов, коинфекция аденовирусами (помощь на уровне транскрипции), в ряде случаев – коинфекция герпес-вирусами (помощь на уровне репликации).

Размножение аденоассоциированных парвавирусов подавлено белком Rep (связываясь с промотором, он подавляет транскрипцию, которая нужна для вырезания интегрировавшегося вируса, и помощь со стороны аденовирусов заключается в поставке белков, превращающих его в активатора транскрипции). Мутации в промоторе гена Rep могут сделать аденоассоциированные вирусы автономными.

II.По значимости цепи. Это условное деление, т.к. в некоторых случаях белок может кодироваться (–) цепью.

(+) или (–) цепи. Аденоассоциированные вирусы. При выделении может происходить отжиг цепей, в связи с чем раньше считали, что они двуцепочечные.

(-) цепи. Автономные вирусы.

Самозатравочный механизм репликации аденоассоциированных парвавирусов

3’ а c C D А В b 145 125

5’

На концах имеются повторы длиной 145 нт., образующие шпилечные структуры, поэтому репликация начинается сразу со стадии элонгации. ДНК синтезирует клеточная ДНК-полимераза. Тогда, как решается проблема репликации концов?

Смитт предложил решение.

В репликации концов участвует полифункциональный вирусный белок – Rep. Rep-белок способен к олигомеризации. Он узнает участок в районе шпильки, вносит одноцепочечный разрыв между 125 и 126 нт. и при этом остается ковалентно связанным с 5’-концом. Далее Rep-белок действует как хеликаза, расплетая шпильку. Образовавшийся 3’-конец используется клеточной полимеразой в качестве затравки для достраивания второй цепи.

а c C А В b

a c C b B A 5’

3’ 5’

3’ 5’

a c C b B A 5’ A C c B b a 3’

3’ 5’

Внимательно посмотрев на 3’-конец второй цепи, можно понять, что произошла инверсия порядка участков.

Узнавание концевой структуры.

C c а b B А D

После элонгации репликации возможно образование одноцепочечного кольца, благодаря лигазной активности Rep, но преимущественно образуется линейный двуцепочечный продукт. В последнем случае говорят о переносе шпильки на концах.

5’ 3’

Благодаря самокомплементарности концевых участков, в двуцепочечных продуктах возможно образование структур, называемых «заячьими ушами». Однако, процесс невыгоден термодинамически, поэтому неясно, почему эти структуры все-таки образуются.

3’ 5’

Появляется 3’конец, который может служить затравкой для синтеза ДНК. В ходе достройки цепи возможно образование двух наборов продуктов. Одну из цепей обозначим условно как (+)цепь, другую – как (–) цепь.

Если на 5’-конце «заячьи уши» образовались до переноса шпильки на 3’-конце, то получается длинный продукт, содержащий два эквивалента генома.

5’ 3’