АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Вирусы растений

Вирусы растений напоминают по форме палочки или многогранники (полиэдры) и имеют, в основном, геномы РНК (+). Интересно, что геномы некоторых вирусов растений не могут реплицироваться, пока в клетку не попадет два различных вируса, каждый из которых несет часть генома. Этот тип вирусов называется вирусами с фрагментированными геномами.

Существуют содержащие ДНК вирусы растений, например вирус табачной мозаики, у которых геном расположен в полиэдрическом капсиде. Есть также вирусы-близнецы с парой соединенных друг с другом капсидов, каждый из которых несет кольцевую однонитевую молекулу ДНК длиной в 2500 нуклеотидов. У некоторых вирусов-близнецов парные молекулы ДНК идентичны, в то время как у других они кардинально отличаются.

И, наконец, есть еще вироиды. Это маленькие кольцевые однонитевые геномы, состоящие из РНК размером от 270 до 380 нуклеотидов — слишком маленькие, чтобы кодировать любые известные белки. Как и вирусы, которые в сотни и тысячи раз меньше клеток, заражаемых ими, вироиды в тысячи раз меньше вирусов. Они полностью полагаются на ферменты хозяйской клетки в обеспечении репликации своих геномов. Несмотря на маленькие размеры, вироиды вызывают болезни растений, поскольку некоторые фрагменты их генома нарушают механизм трансляции в клетке.

Вирусы растений проникают в организм хозяина по типу раневых инфекций, где распространяются по плазмодесмам, ксилеме и флоэме. Вирусы растений могут распространяться в процессе размножения хозяев (с пыльцой, семенами), где важную роль играют природные факторы (дождь, ветер, птицы). Человек распространяет вирусы растений при использовании зараженного посадочного материала (вегетативные побеги, семена), а также при использовании зараженной земли. Однако основными переносчиками фитопатогенных вирусов являются их промежуточные хозяева (насекомые, клещики, нематоды, фитопатогенные грибы).

21.

В течение репликации, синтез новой цепи ДНК должен инициироваться в начале процесса, поскольку ДНК-полимеразы не способны начинать синтез ДНК de novo, они требуют гидроксильной группы, которая является затравкой, с которой синтез продолжается. Общим решением этой проблемы является использование РНК-полимеразы, поскольку она не требует затравки для начала синтеза. Фермент (праймаза) синтезирует на ДНК-матрице короткий РНК-праймер, который в дальнейшем используется ДНК-полимеразой для продолжения синтеза. После использования праймера, он удаляется специфическим ферментом, который распознает и разрушает РНК, спаренную с ДНК. Промежуток в дальнейшем заполняется вновь синтезированной ДНК, и фрагменты соединяются ДНК-лигазой.

Необходимость в праймере для синтеза ДНК создает трудности в обеспечении репликации линейных молекул. Когда синтез в направлении 5´→3´ инициируется РНК-праймером, который далее удаляется, то нет механизма для заполнения промежутка на 5´-конце лидирующей цепи. В конце цикла репликации такая же проблема возникает у запаздывающей цепи. Без решения этой проблемы, результатом репликации будут две дочерние цепи, каждая из которых будет иметь на 3´ концах одноцепочечные хвосты. В конечном итоге, при каждом цикле репликации ДНК будет укорачиваться.

Проблема «репликации концов» является общей в биологии. У эукариот она решается посредством использования теломер на концах каждой линейной хромосомы. Теломеры состоят из многочисленных повторов нуклеотидов, связанных со специальными белками. Специальный фермент теломераза при помощи собственной РНК-матрицы достраивает теломерные повторы и удлиняет теломеры в каждом цикле деления. У человека в большинстве дифференцированных клеток теломераза ингибирована, однако активна в стволовых и половых клетках.

22.

Репликация геномов вирусов, представленных кольцевой двухцепочечной ДНК. Кольцевой геном имеет единственную точку начала репликации, с которой начинается координированный синтез обеих цепей с использованием РНК-праймеров. Далее образуются две репликационные вилки, которые движутся в противоположных направлениях. По мере продвижения репликационных вилок формируется структура, которая напоминает греческую букву «тета» и которую называют промежуточной тэта-формой. В конечном итоге, репликационные вилки встречаются на противоположной по отношению к точке начала репликации стороне геномной ДНК, завершив полное копирование обеих цепей ДНК. Первоначально новые геномы являются топологически связанными, что является неизбежным при репликации кольцевой молекулы, и на заключительном этапе репликации происходит их расцепление.

Репликация геномов вирусов, представленных линейной двухцепочечной ДНК, которая способна замыкаться в кольцо.

Схема репликации по типу катящегося колеса. Происходит разрыв в одной из цепей кольцевой молекулы ДНК. Образовавшийся при этом свободный 3'-конец ковалентно наращивается, оставаясь связанным с матрицей (второй, неразорванной цепью), а 5'-конец постепенно вытесняется новой полинуклеотидной цепью. Таким образом одна цепь разматывается и непрерывно удлиняется, а репликационная вилка скользит вокруг кольцевой матричной цепи. По мере роста новой цепи вытесненная цепь с освободившимся 5'-концом становится линейной матрицей для синтеза новой комплементарной цепи.

Репликация геномов вирусов, представленных кольцевой одноцепочечной ДНК. Первым этапом репликации одноцепочечных ДНК-геномов является синтез комплементарной цепи. После этого механизм репликации становится подобным репликации двухцепочечных геномов. Наиболее изученным примером является репликация генома бактериофага φX174. Попавшая в клетку одноцепочечная ДНК превращается в двухцепочечную форму посредством использования зависимого от праймеров РНК синтеза. Праймеры синтезируются РНК-полимеразой хозяина с участием подобного шпильке короткого фрагмента на кольцевой одноцепочечной ДНК фага. Эта шпилька представляет собой двухцепочечный участок, формирующийся благодаря внутримолекулярному спариванию оснований. Далее родительская ДНК в двухцепочечной форме амплифицируется, а затем происходит синтез одноцепочечной ДНК механизмом катящегося кольца, который формирует одноцепочечные конкатемеры. Эти конактемеры затем разрезаются и замыкаются в кольцо.

Репликация геномов вирусов, представленных линейной двухцепочечной ДНК, которая не способна замыкаться в кольцо. Репликация с использованием терминальной инициации при помощи нуклеотид-белковой затравки. Такой тип репликации геномной ДНК имеют аденовирусы — относительно крупные (до 90 нм) безоболочечные с икосаэдрическим типом симметрии капсида ядерные вирусы. Геном представлен линейной днДНК, имеющей на 5'-концах инвертированные повторы и ковалентно присоединенные геномные белки, имеющие молекулярную массу 55 кД. В инфицированной аденовирусом клетке синтезируется вирусоспецифический белок массой 80 кД, который связывается через серии с дезоксицитидином. Образовавшаяся структура (80)Б—Ser—dCTP является затравкой, которая через цитозин связывается с 3'-концевым гуанозином генома и инициирует синтез цепи ДНК. Инициация может наблюдаться на любом конце родительской ДНК и может происходить или одновременно или последовательно. При последовательной инициации синтез дочерней цепи сопровождается вытеснением одной из родительских, а синтез комплементарной цепи идет на однонитевой матрице по репарационному механизму. Таким образом, каждая последующая двухнитевая молекула наследует одну родительскую цепь, то есть полуконсервативна. Однако процесс протекает без синтеза отстающей цепи, т.е. без образования множественных сайтов инициации и синтеза фрагментов Оказаки.

Репликация ДНК с использование промежуточных конкатемерных форм. Простейшая схема такой репликации наблюдается у бактериофагов T-нечетной серии, например T7. ДНК фага T7 — линейная двухнитевая молекула с прямыми концевыми повторами. Инициация репликации начинается на внутреннем участке, где расположен промотор для фаговой ДНК-зависимой РНК-полимеразы, которая синтезирует транскрипт, использующийся в качестве затравки для синтеза ДНК. Внутренняя инициация проходит без разрыва родительской цепи. Возникшие две репликативные вилки движутся в разных направлениях, осуществляя полуконсервативную репликацию вирусного генома. Первая стадия этого процесса заканчивается образованием двух дочерних дуплексов, где вновь синтезированные нити не достроены, так как не произошло копирования 3'-концов родительских цепей, что неизбежно возникает при внутренней инициации на линейной матрице. Таким образом, один из 3'-концов образовавшихся дуплексов находится в однонитевой форме.
Поскольку молекула ДНК фага Т7 имеет прямой концевой повтор, однонитевые 3'-концы сестринских молекул взаимно комплементарны и способны к ассоциации. Ассоциация комплементарных последовательностей приводит к образованию димерных молекул — конкатемеров. Далее созревание молекул идет аналогично рассмотренному нами выше способу терминации. Фагоспецифический фермент вносит в димер ступенчатый разрыв таким образом, что выступающими становятся 5'-концы, которые репарируются ДНК-полимеразой

Дата добавления: 2015-12-16 | Просмотры: 629 | Нарушение авторских прав