К опухолеродным ДНК-содержащим вирусам относятся представители пяти семейств вирусов: полиомавирусы, папиломавирусы, аденовирусы, герпесвирусы, гепаднавирусы. Следует отметить, что не все вирусы этих семейств обладают онкогенным потенциалом. Кроме того, опухолеродные вирусы этих семейств, обладая трансформирующей способностью, не всегда способны вызывать рак (таблица).
Семейство: Вирус
Способность трансформировать культуру клеток
Способность индуцировать опухоли у лабораторных животных
Способность вызывать рак
Полиомавирусы: Ру мыши SV40 обезьян BKV человека JCV человека
Гепаднавирусы: Грызунов, птиц Крупного рогатого скота Человека (HBV)
- -
-
- -
-
+ -
Гепатоцеллюлярная карцинома
Свойства опухолеродных ДНК-содержащих вирусов
Онкогенность ДНК-содержащих вирусов обусловлена наличием у них так называемых трансформирующих генов, кодирующих трансформирующие антигены (Т-АГ), которые выполняют те же функции, что и продукты онкогенов ретровирусов и онкогенов раковых клеток.
Этих функций две:
1. Создание условий неограниченного роста — обозначается термином иммортализация. Функция реализуется в ядре клетки и обеспечивается генами, кодирующими большой Т-АГ полиомавирусов, E1A-АГ аденовирусов и онкогеном myc. Продукты этих генов влияют на механизм программируемой клеточной гибели — апоптоз, сдвигая регуляторные процессы в сторону неограниченной пролиферации клеток.
2. Создание условий для появления фенотипических признаков полной трансформации — изменение морфологии клетки и формирование опухоли. Эта функция закодирована в среднем Т-АГ полиомавирусов, Е1В-АГ аденовирусов и семействе онкогенов ras.
Клетки, трансформированные onc-содержащим и ДНК-геномными вирусами, приобретают целый ряд новых биологических свойств, что обусловлено активацией или репрессией специфических клеточных генов в результате действия Т-АГ. Происхождение Т-АГ не определено. Т-гены не гибридизуются с клеточной ДНК, в то время как онкогены ретровирусов, по всей вероятности, произошли от клеточных генов. В то же время, недавно установлено, что Т-гены аденовирусов (Е1А) структурно родственны онкогенам ретровирусов myc и myb, а онкогены v-myc (вирусный онкоген) и c-myc (клеточный онкоген) содержат целые участки, гомологичные участкам генома цитомегаловируса.
Аденовирусы (Adenoviridae)
Семейство включает крупные, с характерной морфологией ядерные вирусы, поражающие позвоночных (млекопитающих и птиц).
Вирионы безоболочечные, с икосаэдрическим типом симметрии капсида (Т = 25) размером 60-90 нм, организованного по принципу ансамблей. В состав вириона входит 11 полипептидов. Капсид состоит из 252 капсомеров — 240 гексонов и 12 пентонов. Гексоновый капсомер — это тример, состоящий из трех молекул белка II. Пентоны расположены на вершинах икосаэдра и состоят из основания пентона (5 молекул белка III) и фимбрии (3 молекулы белка IV). Длина фибрилл различается у аденовирусов разных серотипов. В ряде случаев один вирион может содержать фибриллы разной длины, например 8,5 нм и 47 нм. Кроме этого в состав капсида входит еще пять минорных белков (VI, VIII, IX, IIIa,1Va).
Геном — линейная днДНК размером до 36 т.п.н., ассоциирована с щелочным белком VII и небольшим полипептидом µ, образует шесть петель нуклеопротеина. Эти петли упакованы в ДНК-белковый комплекс белком V, который на вершинах икосаэдра ассоциирован с капсидным белком VI. Геномная ДНК на 5'-концах каждой цепи содержит терминальный белок 55 кД, ковалентно связанный с инвертированными концевыми повторами, длиной 100-140 п.н., в зависимости от серотипа вируса.
Аденовирусы инфицируют клетки высокодифференцированных тканей — скелетных мышц, легких, головного мозга, сердца, желудочно-кишечного тракта. Местом первичной репликации вируса являются эпителиальные клетки бронхов. Вирус адсорбируется на клеточной поверхности за счет взаимодействия фимбрий с клеточными рецепторами, входящими в суперсемейство иммуноглобулинов. После этого во взаимодействие вовлекается RGD-мотив пентонового основания, который взаимодействует с клеточными интегринами. Вирус проникает в клетки путем рецепторного эндоцитоза, который осуществляется с участием цитоскелета — актиновых филаментов, динеина и микротрубочек. В эндосоме капсид вириона частично разрушается вирусной протеиназой. В ядро проникает только ДНК вируса, которая инициирует первичную транскрипцию.
Транскрипция протекает в две стадии: ранняя транскрипция осуществляется до репликации ДНК, поздняя — после. На ранних этапах транскрибируются четыре так называемых кассетных гена — Е1, Е2, ЕЗ и Е4. Их продукты, в свою очередь, стимулируют репликацию вирусной ДНК, выключают синтез клеток хозяина и активируют 5 других кассетных генов L1-L5, кодирующих структурные белки.
Процессинг первичных аденовирусных транскриптов протекает по механизму альтернативного сплайсинга. Предполагается, что в процессе сплайсинга принимают участие особые вирус-ассоциированные (VA) РНК, которые представляют собой небольшие нетранслируемые РНК, синтезируемые РНК-полимеразой III. Необходимо отметить, что наличие сплайсинга у аденовирусов сделало эти вирусы моделью для изучения ряда общебиологических процессов в клетках эукариот.
Репликация ДНК аденовирусов идет с использованием белок-нуклеотидной затравки по полу консервативному механизму без образования репликативных вилок путем вытеснения цепи. Цепи ДНК аденовирусов могут образовывать кольца за счет взаимодействия геномных белков или инвертированных повторов. В связи с этим, среди специалистов обсуждается возможность реализации модифицированной модели катящегося кольца.
Сборка вирусных частиц происходит в ядре, однако этот сложный многоступенчатый процесс начинается в цитоплазме со сборки капсомеров с участием так называемого «белка подложки». В ядре, в первую очередь, происходит самосборка пустых капсидов из капсомеров гексона, которая идет через образование наномеров. Следующим этапом сборки является стадия «легкого капсида», в состав которого включены белки сердцевины.
Голая ДНК, имеющая на левом конце богатый тимином упаковочный сигнал, входит в капсид через одну из открытых вершин — стадия «молодого вириона». На этой стадии в составе вириона обнаруживаются также белки пентона. На последней стадии морфогенеза происходит протеолитическое расщепление всех предшественников. Часть белков деградирует, при этом частицы уплотняются и становятся недоступными для нуклеаз. Из ядра вирионы выходят в результате серьезных изменений в проницаемости ядерной мембраны, а из клетки — путем дезинтеграции цитоплазматической мембраны.
Взаимодействие аденовирусов с клеткой может проявляться тремя типами инфекции: продуктивной, персистирующей и трансформирующей.
Стратегия выживания аденовирусов направлена на подавление апоптоза инфицированной клетки. Установлен целый ряд молекулярных взаимодействий, обеспечивающих вирусу преодоление механизмов клеточной защиты. Продукт ранней транскрипции гена Е1А влияет на уровень транскрипции клеточного фактора p53, который является опухолевым супрессором генов апоптоза. Продукт Е1В является аналогом клеточного протоонкогена Bcl-2 и регулирует клеточное деление. Один из продуктов группы генов ЕЗ (gp19K) взаимодействует с молекулами гистосовместимости первого класса, чем препятствует их доставке на поверхность клетки. В результате, инфицированная аденовирусом клетка не узнается цитотоксическими B-лимфоцитами. Еще один путь блокирования апоптоза заключается в том, что продукты генов E3 участвуют в удалении Fas(CD95) молекулы, опосредующей апоптоз, с клеточной поверхности и ее деградации. Аденовирусы также блокируют активность ферментов, участвующих в каталитическом расщеплении клеточных белков, которое происходит при апоптозе.
На основе генома аденовирусов созданы векторы, выражающиеся в клетках млекопитающих. Способность этих векторов экспрессироваться в гемопоэтических и эпителиальных клетках широкого круга хозяев, производить устойчивые интеграны, включающие большие (до 7,5 т.п.н.) последовательности, делают аденовирусные векторы перспективными в терапии инфекционных заболеваний. Аденовирусные векторы могут быть использованы: для введения генов, которые приведут к супрессии опухоли и ее элиминации (терапия рака); для доставки генов в ткани с целью исправления дефектных генов (генная терапия); для доставки генов, экспрессия которых будет препятствовать развитию болезни (добавочная терапия).
В семействе выделено два рода, представители которых не имеют антигенной общности. Однако, внутри каждого рода вирусы объединены родоспецифическим антигеном, детерминанты которого расположены внутри гексона.
1. Mastadenovirus — включает 53 серотипа (вида) аденовирусов животных (обезьяны, крупный рогатый скот, свиньи, овцы, лошади, козы мыши) и 51 серотип аденовирусов человека, Типоспецифические антигены ассоциированы с фибрами и с поверхностью гексонов.
Аденовирусы человека по гемагглютинирующим свойствам распределены на группы I-IV, по молекулярным характеристикам (электрофоретическому белковому профилю и рестриктному профилю ДНК) — на подгруппы от A до F. Аденовирусы человека могут трансформировать клетки крысы в культуре и вызывать опухоли у этих животных. Это свойство, впервые описанное в 1962 г., было использовано еще для одной классификации вирусов. По этому признаку выделяют:
— высокоонкогенные аденовирусы, которые индуцируют опухоли у новорожденных крыс в течение месяца;
— слабоонкогенные вирусы, которые индуцируют опухоли реже и только через длительный период времени;
— неонкогенные (подгруппы C-F), не трансформируют клетки крысы в культуре.
У человека аденовирусы вызывают острые респираторные заболевания, фарингоконъюнктивиты у детей, конъюнктивиты, инфекции дыхательных путей, гастроэнтериты, редко менингоэнцефалит и геморрагический цистит.
2. Aviadenovirus — включает 21 серотип вирусов птиц (кур, индеек, гусей, фазанов, уток). Аденовирусы этого рода реплицируются не только в организме птиц. Известны случаи трансформации клеток млекопитающих. У птиц аденовирусы вызывают геморрагический энтерит, «мраморную» болезнь селезенки, водянку, отек и закупорку легких.
Последнее обновление страницы: 27 ноября 2006 E-mail: vira-ss@narod.ru
