15. Взаимодействие белков и нуклеиновых кислот при упаковке геномов вирусов

Ответ. Биосинтез компонентов вирусов является сложным и многостадийным. Проникновение вируса в клетку дезорганизует и перестраивает нормальный клеточный метаболизм. В результате синтезируются вирусные нуклеиновые кислоты и белки, которые идут на построение новых вирусных частиц. Для вирусов характерна дизъюнктивная (или разобщенная) репродукция: в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты и белки вирусов, а затем происходит их сборка в вирусные частицы. У большинства ДНК-содержащих вирусов синтез новой геномной ДНК (репликация) и образование информационной РНК (транскрипция) происходит в ядре инфицированной клетки. Вначале в ядре выполняется транскрипция ДНК вируса на иРНК с помощью клеточной ДНК-зависимой РНК полимеразы (характерно для аденовирусов или герпесвирусов). Далее вирусная иРНК перемещается в цитоплазму на рибосомы, где начинается ее трансляция с образованием вирусных белков. «Ранние» белки, синтезированные в клетке еще до репликации вирусного генома, обеспечивают дальнейшую репродукцию вируса. Среди них фермент вирусная ДНК-полимераза, которая на матрице вирусной ДНК выполняет в ядре синтез новых молекул ДНК генома вируса Дальнейшие процессы транскрипции и трансляции приводят к синтезу «поздних» белковых молекул, в первую очередь – структурных белков. Если репродукция ДНК-вирусов происходит в цитоплазме клеток (поксвирус натуральной оспы), то репликация и транскрипция вирусного генома обеспечивается ферментами самого вируса. Дополнительно вирусные белки могут подвергаться гликозилированию, связываться с липидами и т.д. Сборка вирусных частиц происходит в результате специфического взаимодействия вирусных белков и нуклеиновых кислот, которые соединяются электростатическими, гидрофобными и водородными связями. Самосборка простых вирионов основана на способности вирусных белков соединяться в капсомеры, которые в итоге образуют многогранник. В основе самосборки лежит специфическое белок-нуклеиновое и белок-белковое узнавание. Белок-нуклеиновое узнавание ограничено небольшим участком молекулы нуклеиновой кислоты и определяется уникальными последовательностями нуклеотидов в некодирующей части вирусного генома. С этого узнавания участка генома вирусными капсидными белками начинается процесс сборки вирусной частицы. Присоединение остальных белковых молекул осуществляется за счет специфических белок-белковых или неспецифических белок-нуклеиновых взаимодействий. Капсиды с кубическим типом симметрии могут собираться и без присутствия вирусной нуклеиновой кислоты. С другой стороны, вирусы со спиральным типом симметрии формируют нуклеокапсиды только на основе вирусной РНК. У простых вирусов формируются провирионы, которые затем в результате модификаций белков превращаются в вирионы. У сложно устроенных вирусов сборка осуществляется многоступенчато. Сначала формируются нуклеокапсиды или сердцевины, с которыми взаимодействуют белки наружных оболочек. Этот процесс осуществляется на клеточных мембранах (за исключением сборки вирусов оспы и реовирусов). Сборка ядерных вирусов происходит с участием ядерных мембран, сборка цитоплазматических вирусов – с участием мембран эндоплазматической сети или плазматической мембраны; куда независимо друг от друга прибывают все компоненты вирусной частицы. У некоторых сложных вирусов существуют специальные гидрофобные белки, выполняющие функции посредников между сформированными нуклеокапсидами и вирусными оболочками. Сборка нуклеокапсидов, сердцевин, провирионов и вирионов происходит не во внутриклеточной жидкости, а в специальных структурах, существующих в клетке или индуцированных вирусом (т.н. «фабриках»). Некоторые вирусы для построения своих частиц используют ряд элементов клетки-хозяина.