Коллектив авторов - Общая вирусология с основами таксономии вирусов позвоночных

Трансляция в зараженных вирусом клетках. Стратегия вирусного генома, использующего клеточный аппарат трансляции, должна быть направлена на создание механизма для подавления трансляции собственных клеточных иРНК и для избирательной трансляции вирусных иРНК, которые всегда находятся в значительно меньшем количестве, чем клеточные матрицы. Этот механизм реализуется на уровне специфического узнавания малой рибосомальной субъединицей вирусных иРНК, т.е. на уровне формирования инициирующего комплекса. Поскольку многие вирусы не подавляют синтез клеточных иРНК, в зараженных клетках возникает парадоксальная ситуация: прекращается трансляция огромного фонда функционально активных клеточных иРНК, и на освободившихся рибосомах начинается трансляция одиночных молекул вирусных иРНК. Специфическое узнавание рибосомой вирусных иРНК осуществляется за счет вирусспецифических инициаторных факторов.

Два способа формирования вирусных белков. Поскольку геном вируса животных представлен молекулой, кодирующей более чем один белок, вирусы поставлены перед необходимостью синтеза либо длинной иРНК, кодирующей один гигантский полипептид-предшественник, который затем должен быть нарезан в специфических точках на функционально активные белки, либо коротких моноцистронных иРНК, каждая из которых кодирует один белок. Таким образом, существуют два способа формирования вирусных белков: 1) иРНК транслируется в гигантский полипептид-предшественник, который после синтеза последовательно нарезается на зрелые функционально активные белки; 2) иРНК транслируется с образованием зрелых белков, или белков, которые лишь незначительно модифицируются после синтеза.

Первый способ трансляции характерен для РНК-содержащих «плюс-нитевых» вирусов – пикорнавирусов и тогавирусов. Их иРНК транслируется в гигантскую полипептидную цепь, так называемый полипротеид, который сползает в виде непрерывной ленты с рибосомного «конвейера» и нарезается на индивидуальные белки нужного размера. Нарезание вирусных белков является многоступенчатым процессом, осуществляемым как вирусспецифическими, так и клеточными протеазами. В клетках, зараженных пикорнавирусами, на конце полипротеина-предшественника находится белок с протеазной активностью. Вирусная протеаза осуществляет нарезание предшественника на 3 фрагмента, один из которых является предшественником для структурных белков, второй – для неструктурных белков, функции третьего фрагмента неизвестны. В дальнейшем нарезании участвуют вирусоспецифические и клеточные протеазы.

Интересный вариант первого способа трансляции обнаруживается у альфавирусов (семейство тогавирусов). Геномная РНК с коэффициентом седиментации 42 S транслируется с образованием полипептида-предшественника для неструктурных белков. Однако доминирующей в зараженных клетках иРНК является РНК с коэффициентом седиментации 26 S, составляющая одну треть геномной РНК. Эта иРНК транслируется с образованием предшественника для структурных белков.

Второй способ формирования белков характерен для ДНК-содержащих вирусов и большинства РНК-содержащих вирусов. При этом способе синтезируются короткие моноцистронные иРНК в результате избирательной транскрипции одного участка генома (гена). Однако все вирусы широко используют механизм посттрансляционного нарезания белка.

Вирусспецифические полисомы.Поскольку длина вирусных и РНК варьирует в широких пределах, размер вирусспецифических полисом также широко варьирует: от 3-4 до нескольких десятков рибосом на одной нити иРНК. При инфекциях, вызванных пикорнавирусами, формируются крупные полисомы, представляющие собой агрегаты, состоящие из 20-60 рибосом. При инфекциях, вызванных другими вирусами животных, использующими второй способ трансляции, формируются полисомы небольшого размера. Между размерами иРНК и величиной полисом существует определенная корреляция, однако в ряде случаев полисомы имеют больший или меньший размер по сравнению с ожидаемым. Эта особенность вирусных полисом объясняется необычным пространственным расположением рибосом на вирусных матрицах, связанных с меньшей плотностью упаковки рибосом на молекуле иРНК.

Вирусспецифические полисомы могут быть как свободными, так и связанными с мембранами. В зараженных вирусом полиомиелита клетках полипротеид синтезируется на связанных с мембранами полисомах; при инфекциях, вызванных сложно устроенными вирусами, формируются как свободные, так и связанные с мембранами полисомы, которые вовлечены в синтез разных классов вирусных полипептидов. Внутренние белки обычно синтезируются на свободных полисомах, гликопротеиды всегда синтезируются на полисомах, связанных с мембранами.

Модификация вирусных белков.В эукариотической клетке многие белки, в том числе вирусные, подвергаются посттрансляционным модификациям, и зрелые функционально активные белки часто не идентичны их вновь синтезированным предшественникам. Широко распространены такие посттрансляционные ковалентные модификации, как гликозилирование, ацилирование, метилирование, сульфирование (образование дисульфидных связей), протеолитическое нарезание и, наконец, фосфорилирование. В результате вместо 20 генетически закодированных аминокислот из различных клеток разных органов эукариотов выделено около 140 дериватов аминокислот.

Среди широкого спектра модифицированных реакций лишь небольшое количество процессов является обратимыми:

1) фосфорилирование-дефосфорилирование;

2) ацилирование-деацилирование;

3) метилирование-деметилирование;

4) образование дисульфидных связей.

Среди подобных обратимых модификаций белков следует искать процессы, обусловливающие механизм регуляции активности белков в эукариотической клетке.

Гликозилирование. В составе сложно устроенных РНК- и ДНК-содержащих вирусов имеются белки, содержащие ковалентно присоединенные боковые цепочки углеводов – гликопротеиды. Гликопротеиды расположены в составе вирусных оболочек и находятся на поверхности вирусных частиц. Своей гидрофобной частью они погружены в двойной слой липидов, а некоторые гликопротеиды проникают через него и взаимодействуют с внутренним компонентом вируса (рисунок 24). Гидрофильная часть молекулы обращена наружу.

Синтез и внутриклеточный транспорт гликопротеидов характеризуется рядом особенностей, присущих клеточным внутримембранным белкам. Их синтез осуществляется на полисомах, ассоциированных с мембранами, и белки сразу же после синтеза попадают в шероховатые мембраны, откуда транспортируются в мембраны эндоплазматической сети и в комплекс Гольджи, где происходит модификация и комплектование углеводной цепочки, а затем – в плазматическую мембрану в ряде случаев путем слияния с ней везикул комплекса Гольджи. Такой целенаправленный транспорт осуществляется благодаря имеющейся на аминоконце белка специфической последовательности от 20 до 30 аминокислот (сигнальному пептиду). Сигнальный пептид отрезается от белковой молекулы после того, как гликопротеид достигает плазматической мембраны.