Размышления и споры о вирусах

Как же происходит тогда транскрипция генома этих вирусов, репродуцирующихся в цитоплазме? Одним единственно возможным способом, за счет активности фермента ДНК-зависимой РНК-полимеразы, содержащегося в структуре самого вириона (вирионной транскриптазы). Другие ДНК-содержащие вирусы (папова, адено, герпес, парво, гепадно), репродуцирующиеся в ядрах, транскрибируют свой геном за счет ядерных транскриптаз (ДНК-зависимых РНК-полимераз) клетки.

Так по-разному своими собственными, подчас неповторимыми путями вирусы транскрибируют свои геномы, и в клетках появляются вирусспецифические иРНК, способные транслировать в клеточных рибосомах вирусные белки.

Мы помним, что трансляцией называют процесс перевода генетической информации, содержащейся в иРНК, в специфическую последовательность аминокислот. Сама по себе трансляция — сложный, но достаточно хорошо изученный процесс. Известно, что происходит она в рибосомах (и только в них!) и проходит в три фазы: инициации, элонгации и терминации.

Не будем их описывать, это сделано в учебниках по молекулярной биологии. Нам важно другое: выяснить, как реализуется стратегия вирусного генома при трансляции в клеточных рибосомах вирусных белков.

У вируса должна быть своя стратегия, причем весьма «хитроумная», так как количество вирусных иРНК всегда значительно уступает количеству клеточных, и, следовательно, недостаточно просто наготовить свои молекулы, надо еще избирательно подавить трансляцию клеточных иРНК. Чтобы это сделать, надо хорошо «знать», как вообще начинается (инициируется) трансляция в рибосомах, и затем использовать это «знание» для своих целей. Стратегия вирусного генома как раз все это и предусматривает.

Инициация вообще является наиболее ответственным этапом трансляции. Именно в этот период рибосома должна «узнать» иРНК и связаться с ее особым участком. Трансляция начинается, когда к комплексу иРНК с малой рибосомальной субъединицей присоединяются так называемые инициаторные белки. Их по крайней мере три — в прокариотических (не обладающих типичным клеточным ядром и хромосомным аппаратом) клетках и более девяти в эукариотических (у которых тело клетки дифференцировано на цитоплазму и ядро). Таким образом, в каждой клетке имеется как бы пульт управления процессами трансляции: все иРНК, как правило, находятся в избытке, а инициаторные белки регулируют, какой вид трансляции и когда должен протекать.

Вирус вводит свои вирусспецифические инициирующие факторы, которые проводят «дискриминационную политику», создавая условия для избирательной трансляции вирусных иРНК. Трансляция клеточных иРНК полностью или частично прекращается, и тогда клетка более или менее быстро может погибнуть, либо совсем не подавляется, и тогда клетка продолжает жить и функционировать, несмотря на вирусную инфекцию. Но в любом варианте трансляция вирусных белков имеет режим наибольшего благоприятствования, и биосинтез структур чуждого для клетки организма, «тела» ее врага, клеточные рибосомы исправно осуществляют. Вот какова стратегия вирусного паразитизма!

Мы не будем говорить о деталях процесса трансляции вирусных белков. В одних случаях синтезируется один гигантский белок — предшественник, который потом нарезается на отдельные белки зрелого вириона (ведь у любых вирусов индивидуальных белков бывает много: от трех до нескольких десятков); в других — изначально раздельно синтезируются индивидуальные белковые молекулы. Почти во всех случаях белки подвергаются так называемой посттрансляционной модификации: изменяются за счет включения в их состав углеводов, сульфатных групп, молекул жирных кислот и т. д. Это тоже элементы стратегии вирусного генома, но лишь элементы. Главная задача вируса состоит в том, чтобы захватить клеточные рибосомы и заставить работать на себя. С этой задачей вирусный геном успешно справляется, сохраняя свой собственный вид и ставя под угрозу или попросту уничтожая клетки хозяина.

Итак, в итоге транскрипции и трансляции созданы вирусные белки. Теперь остается рассмотреть, как происходит синтез молекул нуклеиновой кислоты, гомологичных геному, чтобы в общих чертах понять финал драмы вирус — клетка. Синтез таких молекул носит название репликации.

Строго говоря, этот термин не является синонимом слов размножение и репродукция. Хотя нередко можно прочитать или услышать: «вирусы реплицируются» (при этом имеется в виду, что они размножаются). Но точнее, по существу, репликацией следует называть именно синтез новых, гомологичных исходной молекул нуклеиновой кислоты.

Из описания жизни клетки-государства мы должны помнить, что в клетке происходит репликация ДНК, в результате чего образуются дочерние двунитевые ДНК — знаменитые двойные спирали Уотсона и Крика. Как происходит этот процесс в клетке — известно достаточно хорошо, но так ли реплицируется вирусный геном?