Ретровирусы, как правило, не убивают клетку, а вызывают хроническую инфекцию, для достижения которой геном осуществляет стратегию сохранения ДНК-копии своего генома в геноме клетки хозяина в форме клеточных генов — эндогенных провирусов. Это необычное свойство ретровирусов в случае интеграции в ДНК клеток зародышевой линии позволяет вирусу передаваться вертикально по закону Менделя. Ряд других ретровирусов (экзогенные ретровирусы) передаются от хозяина к хозяину горизонтально.
Вирионы имеют диаметр 80-130 нм. Представляют собой электроноплотный нуклеоид, окруженный одно- или двухслойной липидсодержашей оболочкой, имеющей гликопротеиновые поверхностные шипы. Нуклеоид — это РНП, окруженный, в свою очередь, икосаэдрическим капсидом. Между оболочкой и капсидом расположен изометрический матриксный белок.
По морфологии выделяют четыре типа вирионов ретровирусов: A, B, C и D. Частицы типа A — безоболочечные, обнаруживаются только внутри клеток, не инфекционны. Для частиц типа B характерно асиметричное расположение нуклеоида, формирование вириона в цитоплазме и приобретение оболочки в процессе почкования. У вирионов типа C формирование вириона происходит после почкования. Нуклеоид располагается в центре частицы. Частицы типа D также характеризуются центральным положением нуклеоида, однако формирование вириона происходит в цитоплазме.
Отличительной особенностью ретровирусов является наличие в составе вириона РНК-зависимой ДНК-полимеразы (ревертазы), осуществляющей синтез ДНК на матрице геномной РНК.
Геном ретровирусов диплоиден, представлен двумя идентичными плюс-нитями РНК размером 3,5-9 т.н. Геномные РНК представляют собой мРНК и имеют 5'-концевую кэп-структуру и 3'-поли-A последовательность. С 5'-концом каждой РНК связана, специфичная для каждого вируса, клеточная тРНК, которая играет роль затравки в синтезе ДНК-копии.
Репликация генома ретровирусов на первых стадиях протекает в цитоплазме, далее — в ядре. Выделено три необычных свойства репликации:
— наличие обратной транскрипции;
— дупликация концевых последовательностей РНК с образованием длинных концевых повторов (LTR);
— интеграция ДНК в геном клетки хозяина в строго определенной ориентации.
Для репликации ретровирусов необходимы три гена: gag — кодирует белки сердцевины, pol — кодирует обратную транскриптазу, env —— кодирует белки оболочки. Кроме этого, геном ряда ретровирусов содержит минигены, которые не участвуют в репликации и выполняют регуляторную функцию.
Кроме наличия в репликации стадии обратной транскрипции и существования некоторых вирусов в форме эндогенных провирусов, опухолеродные ретровирусы имеют еще одно необычное свойство.
Оно заключается в том, что эти вирусы содержат гены, очень близкие высококонсервативным клеточным генам и способные вызывать трансформацию клеток в культуре. Такие гены повышают онкогенный потенциал вируса, но не нужны ему для репликации. Это так называемые трасформирующие гены или онкогены. Их обозначают v-onc, а соответствующие клеточные гены — c-onc. Таких генов в клетке много настоящее время они определены, их функции изучены. Онкогены обозначают тремя буквами, например myc, sis, myb. Вирусные онкогены — это несколько видоизмененные клеточные онкогены, то есть ряд ретровирусов является переносчиком онкогенов клетки.
R - прямой поворот, 30-60 н.о. U5 - уникальная 5'-последовательнасть, 80-120 н.о. U3 - уникальная 3'-последовательнасть, 17-1200 н.о. Pbs - участок присоединения тРНК, 15-20 н.о. Pu - сайт праймирования второй цепи ДНК. Gag, pol, env - гены, участвующие в репликации. pX - минингены, кодирующие NS факторы трансформации. В репликации не участвуют.
Структурная организация генома онкогенных ретровирусов на примере вируса Т-клеточного лейкоза человека (HTLV)
По наличию или отсутствию онкогенов в геноме ретровирусы подразделяют на onc+ и onc-. Все onc+ ретровирусы способны к трансформации, но дефектны по репликации, для осуществления которой необходимо присутствие недефектного onc- ретровируса. Встраивание дефектных onc+ онкогенов в геном ретровируса приводит к его инактивации за счет делетирования части гена, участвующего в репликации. Присутствие в клетке, наряду с дефектным v-onc+, нормального v-onc-ретровируса вызывает острую трасформацию и гибель клеток, так как онкоген кодирует белок трасформации.
Дефектными v-onc+ ретровирусами являются вирус опухолей молочных желез мышей (MMTV), вирус лейкемии мышей (MuLV), вирус миелобластоза птиц (AMV). Исключением из правила дефектности является вирус саркомы Рауса, который сохранил способность и к трансформации клеток, и к репликации. Геном этого вируса на 1 т.н. длиннее генома других ретровирусов, так как вирус является рекомбинантом между дефектным вирусом и вирусом-помощником и содержит src-onc, встроенный в ген поверхностных белков вируса (ген gag).
Отсутствие гена onc у ретровирусов не является условием отсутствия опухолеродности. Существует группа HTLV-подобных лимфотропных ретровирусов, являющихся v-onc-, но вызывающих злокачественные перерождения клеток иммунной системы. Эта группа онкогенных ретровирусов включает вирусы T-клеточного лейкоза (лейкемии) человека HTLV-1, HTLV-2, вирус лейкемии быка (BLV) и вирус T-клеточной лейкемии обезьян (STLV). Эти вирусы вызывают острые инфекции, сопровождающиеся иммунодефицитом в связи со злокачественным перерождением CD4+ T-лимфоцитов (рак крови), приводящим к снижению количества нормальных T-хелперов. Вирусы передаются как горизонтально (половым путем, при гемотрансфузиях), так и вертикально (от матери — плоду). Могут переноситься комарами.
Трансформирующие свойства вирусов T-клеточного лейкоза обусловлены особенностями, детерминированными геномом. Как и другие ретровирусы, HTLV-подобные вирусы имеют провирусный геном размером 9,032 т.п.н., содержащий на двух концах LTR и интегрированный в геном хозяина в случайном месте. Однако кроме трех основных OPC (гены gag, pol, env), прогеном имеет дополнительную рамку считывания pX, расположенную на 3'-конце нуклеотидной последовательности (схема 10). Эта область генома кодирует три неструктурных фосфопротеина — p40tax, p27rex и p21x (трансформирующие факторы). Установлено, что p40tax является активатором транскрипции провируса, p27rex — модулятором транспорта мРНК из ядра в цитоплазму. P40tax активизирует транскрипцию провирусных генов опосредованно через ДНК-связанные белки, расположенные на транскрипционном энхансере LTR. Однако этот вирусный фактор активизирует не только энхансер провируса, но и другие, структурно не связанные с LTR, энхансеры транскрипции клеточных генов. При этом активизируется транскрипция генов, функция которых связана с индукцией непрерывного роста клеток — гены интерлейкина-2, рецептора интерлейкина-2 и ген c-Fos.
