Геном вируса: локализация и организация.

Геном вируса: локализация и организация.

Вирусы являются одним из излюбленных объектов молекулярной генетики благодаря простому строению и малой молекулярной массе их геномов, которая в 106 раз меньше массы генома эукариотической клетки. Сам нуклеопротеид находится в нуклеарной полости (собственно сердцевина)

геном вирусов включает:
* Структурные гены, которые кодируют белки(Занимают примерно 95 % вирусной хромосомы.). Материальной основой наследственности является ДНК(или РНК, в случае РНК-вирусов). Вирусы — единственные представители в природе, имеющие генетический материал, представленный РНК. Вирусные геномы гаплоидны, т.е. содержат только одну копию генов, за исключением ретровирусов, геном которых является диплоидным. Генетический материал может иметь вид разнообразных структур (двунитчатых, однонитчатых, линейных, кольцевых, фрагментированных молекул). В основе необычного способа воспроизводства вирусов лежит разобщенный во времени и пространстве (на территории клетки) синтез вирусных нуклеиновых кислот и белков, которые затем независимо друг от друга прибывают к местам сборки вирусных частиц

* Регуляторные последовательности, которые не кодируют белки: промоторы, операторы и терминаторы.
* Прочие некодирующие участки (сайты), в том числе:
участок attP, обеспечивающий интеграцию вирусной хромосомы в хромосому клетки–хозяина;
участки cos – липкие концевые участки линейных вирусных хромосом, обеспечивающие замыкание линейной хромосомы в кольцевую форму.
Т.к. хромосома мала (мало самих генов), то природой были придуманы способы увеличения объема ген.информации:

а) Разные нити кодируют разную информацию
б) Отсутствует правило 1ген=1 белок
в)С одной и той же НК считывается разная информация за счет сдвига рамки считывания

г)Сдвиг рамки трансляции, в результате чего одна Ирнк может кодиовать синтез разных белков

д)Способность к амплификации

Сама репликация ДНК протекает под контролем ДНК-зависимой ДНК-полимеразы, которая обладает

-полимерной активностью

-способностью к проверке считывания( очень важная функция, от которой во многом будут зависеть мутации. Так, РНК-зависимая РНК-полимераза в одноименном вирусе не имеет такую способность, а значит и частота спонтанных мутаций для них будет крайне высока)

-эндонуклеарной активностью

Особый интерес представляют:

а)Профаг-ДНК умеренного бактериофага, встроенная в хромосому бактерии.Он может амплифицироваться с хромосомой или переходить к продуктивной инфекции. Задача профага-придание бакерии новых признаков, которая осуществляется благодаря приобретением бактерией дополнительных генов или способностью вставать вблизи поврееднного промотора и вызывать экспрессию инактивированных генов бактерии.

б)Плазмиды, которые могут быть строенными в хромосому или же быть в свободном состоянии(автономные).Они будут контролировать устойчивость микробов к различным факторам внешней среды, изменять скорость размножения бактерий итд(при этом они полифункциональны)

в)Транспозоны-нуклеотидные последовательности, которые несут информацию о транспозиции(и несут всегда какой-то 1 признак)

г)Is-последовательности. Содержат информацию, необходимую только для их переноса внутри клетки, никаких выявляемых признаков в них не закодировано.

Варианты генома ДНК-содержащих вирусов

Вирионы ДНК-содержащих вирусов содержат ДНК. Объемом ДНК определяется количество белков в вирионе: один полипептид кодируется отрезком ДНК длиной примерно 1 тысяча нуклеотидов (нуклеотидных пар). После проникновения в клетку вирусная ДНК становится матрицей для синтеза ДНК и РНК. Таким образом, можно говорить, что ДНК используется матрицой для синтеза Ирнк и далее белка. Но т.к.транскрипция может происходить как ядре, так и в цитоплазме, то имеются различные ферменты:

а)В ядре работает клеточная ДНК-зависимая РНК-полимераза.

б)В цитоплазме –собсвенная ДНК-зависимая РНК-полимераза.

Варианты генома РНК-содержащих вирусов

Делятся на

а)+ РНК-содержащие вирусы

Их собственная РНК может служить матрицей для синтеза белка(т.е. выполнять функцию Ирнк)

б)- РНК-содержащие вирусы

Их вирионная РНК не может служить матрицей для Ирнк, а репродукция идет по схеме РНК-Ирнк-белок, с помошью фермента РНК-зависимая РНК-полимераза.

Для вопроса 19 и 20- схемка в барте стр.36

Особенности записи ген.информации у вирусов. Механизмы увеличения объема.

см.вопрос 18+ подробнее 49 стр. в барте

Какие свойства вируса и клетки определяют возможный круг хозяев?

Спектр хозяев разных вирусов значительно варьирует. Одни вирусы имеют широкий круг хозяев, другие заражают лишь определенные клетки одного вида хозяина. Широта круга хозяев может быть ограничена видом (видоспецифические вирусы ) или определяться таксономическими категориями более высокого порядка. Специфическое сродство вирусов к клеткам и тканям определяется двумя механизмами:
— Присутствием на клеточной поверхности специфических для вируса рецепторов. Белки поверхности вирусов, узнающие специфические клеточные рецепторы и взаимодействующие с ними, называются прикрепительными белками.
— Содержанием в системе активирующих ферментов, необходимых для протеолитического расщепления вирусных поверхностных белков и проявления инфекционной активности вируса.

Дать определение понятиям

а)Продуктивная вирусная инфекция- инфекция вирусом клеток, при которой нуклеиновая кислота вириона индуцирует в зараженной клетке вирусспецифические синтезы, что приводит к образованию нового поколения инфекционных вирусных частиц.(Барт, стр 39)

б)Интегративная вирусная инфекция-это тип вирусной инфекции, при котором происходит встраивание вирусной НК в геном клетки хозяина.(Барт 42)

в)Абортивная(латентная) вирусная инфекция-течение инфекции харатеризуется наличием периодов обострения и ремиссии(Барт стр 45)

г)Персистенция вирусов-длительное нахождение вирусов в организме хозяина.(Барт стр 45)

д)Лизогения- генетически обусловленная способность бактерий лизироваться с выделением бактериофага через ряд поколений после непосредственного заражения им.

е) Провирус — это геном вируса, встроенный в ДНК клетки хозяина.

Профаг — геном фага, интегрированный в хромосомную ДНК бактериальных клеток

ё)Умеренный фаг -взаимодействуют с чувствительными бактериями по продуктивному или интегративному типу.

ж)Вирулентный фаг- взаимодействуют с бактерией по продуктивному признаку.

з)Цитопатическое действие- деструктивные изменения отдельных клеток и клеточного монослоя, возникающие в результате продуктивной вирусной инфекции клеток.

Стадии взаимодействия с клеткой при продуктивной инфекции

адсорбция-> проникновение-> транспорт вируса внутри клетки->

раздевание-> исчезновение-> синтез компонентов вириона->

сборка вириона-> выход из клетки.(барт 39 стр)

Стадии взаимодействия с клеткой при интегративной инфекции.

адсорбция-> проникновение-> транспорт вируса внутри клетки->

раздевание-> встраивание генома вируса в хромосому клетки

-> функционирует как его составная часть.

Условия перехода интегративной клеточной инфекции в продуктивную

Переход к продуктивной инфекции является индуцибильным процессом, индукция которого связана с ухудшением состояния клетки хозяина. Чаще всего индукция происходит в тех клетках, каторые получили заранее гибельные повреждения. При этом происходит выщепление провируса из генома клетки, его репродукция, сборка и выход из клетки. После выхода вирус способен инфицировать другие клетки. При этом одни и те же вирусы способны вызывать продуктивную и интегративную инфекции. 27. Стадии взаимодействия с клеткой при абортивной инфекции.

Адсорбция вируса

Это начальный этап вирусной инфекции, заключающийся в прикреплении вируса к поверхности клетки. Вирус адсорбируется на рецепторах клетки хозяина, используя свои антирецепторы (на капсиде и\или суперкапсиде). В качестве рецептора для вируса могут выступать рецепторы к гормонам, витаминам и др. Некоторые фаги способны адсорбироваться на половых ворсинках. Первый этап адсорбции определяется неспецифическими силами межмолекулярного притяжения, а второй-комплементарностью рецепторов.

Свойства адсорбции:

а)Это специфический процесс, поскольку вирус адсорюируется на определенных рецепторах клетки

б)Лимитирующая стадия.

в)Необратимость.( Вирус гриппа способен «отлепиться»)

Рецепторный эндоцитоз

он же виропексис(см.31 вопрос)

см.рисунок на стр. 69 старого учебника(страница с автором вырвана)

Слияние мембран.

см.рисунок на стр. 69 старого учебника

В этм случае вирусная оболочка сливается с плазматической мембраной клетки-хозяина, в результате чего сердцевина вириона оказывается в цитоплазме зараженной клетки, а при слиянии с ядерной мембраной- в клеточном ядре. см.вопррос 31