Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
обнаружившим инфекционную саркому у кур. Вызывающий это заболевание
вирус, названный вирусом саркомы Рауса (ВСР), послужил моделью для
изучения не только опухолеродных РНК-вирусов, но и других ретровирусов,
не приводящих к возникновению опухолей. ВСР может инфицировать
культивируемые in vitro куриные эмбриональные клетки и превращать их в
клетки с измененными свойствами, характерными для опухолевых клеток.
Изме-
50 Экспрессия генетического материала
ненные свойства этих клеток наследуются, т.е. передаются последующим
поколениям вместе со способностью продуцировать инфекционные вирусные
частицы. Эти свойства проявляются благодаря наличию в ДНК опухолевых
клеток ДНК-копии (провируса) ретровирусного генома. Провирус
реплицируется вместе с хозяйской ДНК и передается по наследству дочерним
клеткам. Сейчас известно, что образование ДНК-провируса-это характерная
особенность репликации любых ретровирусов, присущая не только
опухолеродным вирусам. В действительности способность переносить рак для
ретровирусов является свойством "благоприобретенным". Такого рода
опухолевые РНК-вирусы несут естественным путем возникшие химерные геномы,
в которых некий клеточный ген (онкоген) за счет рекомбинации встроился в
прови-русный геном и, будучи вырванным из своего естественного окружения,
вышел из-под контроля регуляторных механизмов. В норме эти механизмы
позволяют онкогену вызывать неограниченный рост клеток.
Ретровирусы кодируют и содержат в инфекционных частицах фермент,
называемый обратной транскриптазой, который может использо-
L тРНК клетки-хозяина
Рис. 11.14. Обратная транскрипция и интеграция ДНК-копии ретровирусного
генома в хромосому. А. Структура ретровирусного одноцепочечного РНК-
генома. Как и в случае клеточных мРНК, на 5'-конце вирусной РНК находится
"кэп", З'-конец полиаденили-рован. Повторы нуклеотидной
последовательности, расположенные на концах генома, отмечены символом R.
Две уникальные нуклеотидные последовательности, расположенные у 5'- и З'-
конца РНК (U5 и U3 соответственно), при образовании двухцепочечной ДНК-
копии, которое направляется обратной транскриптазой, объединяются
и формируют длинные концевые повторы (LTR). Хозяйская молекула тРНК,
связанная водородными связями с граничной областью участка U5 РНК-генома,
выступает в роли затравки для действия обратной транскрип-тазы на первой
стадии обратной транскрипции. Б. Двухцепочечная молекула ДНК, образуемая
при действии обратной тран-скриптазы. В. Возможные промежуточные
структуры, образование которых постулируется для интерпретации процесса
интеграции ретровирусной ДНК в хозяйскую хромосому. Г. Интегрированный
провирус.
11. Передача информации в клетках
51
вать одноцепочечную вирусную РНК в качестве матрицы для синтеза
комплементарной ДНК-цепи. Эта цепь в свою очередь служит матрицей для
направляемого также обратной транскриптазой синтеза еще одной
комплементарной ДНК-цепи и образования двухспиральной молекулы ДНК,
содержащей ту же генетическую информацию, что и вирусная РНК. Возникшая
таким образом двухцепочечная ДНК может встроиться в хромосомную ДНК
хозяйской клетки с образованием провируса. Механизм такой интеграции, по-
видимому, аналогичен механизму интеграции бактериофага X в бактериальную
хромосому (рис. 11.14).
Будучи встроенным в хромосому, провирус передается дочерним клеткам,
поскольку реплицируется вместе с хозяйской ДНК, и за счет этого дочерние
клетки также трансформируются в раковые. Пролиферация раковых клеток
приводит к возникновению опухоли. Транскрипция провирусной ДНК выражается
в образовании как мРНК, трансляция которых обеспечивает наработку вирус-
специфических белков, включая и обратную транскриптазу, так и геномных
РНК-цепей, которые одеваются в оболочку и формируют новые инфекционные
вирусные частицы. Последние выходят из клетки, при этом
трансформированная клетка не погибает.
Ретровирусы оказались очень полезным инструментом современных генно-
инженерных исследований. Они служат источником для получения практически
чистой обратной транскриптазы - фермента, играющего важнейшую роль в
многочисленных работах, основанных на клонировании эукариотических генов
(см. гл. 9). Так, очищенную индивидуальную мРНК, кодирующую интересующий
нас белок, как правило, выделить гораздо легче, чем фрагмент ДНК генома,
кодирующий тот же белок. Затем с помощью обратной транскриптазы можно
получить ДНК-копию этой мРНК и встроить ее в подходящую плазмиду для
клонирования и наработки значительных количеств нужной ДНК. В дальнейшем
мы еще вернемся к обсуждению этих методических подходов.
Трансляция ДНК
Третий вид специализированного переноса информации от ДНК непосредственно
к белку наблюдался только в лаборатории in vitro. Некоторые антибиотики,
такие, как стрептомицин и неомицин, взаимодействующие с рибосомами, могут
так изменять их свойства, что вместо мРНК рибосомы в качестве матрицы для
трансляции начинают использовать одноцепочечную ДНК. Таким образом
