Классификация. По механизму перемещения (и по эволюционному родству) презентация

Классификация
По механизму перемещения (и по эволюционному родству)
Класс 1
Класс 2
В цикле присутствует РНК
и обратная транскрипция
нет РНК в цикле
вырезание-встраивание
Провирусы ретровирусов
Ретровирусоподобные ретротранспозоны
(=ретропозоны)
LINE
SINE
ДНК-транспозоны
ТОЛЬКО У ЭУКАРИОТ!

Класс 1
Геномная ДНК
Транскрипция (клеточная РНК-полимераза)
РНК
Обратная транскрипция
(обратная транскриптаза, RT)
РНК
ДНК
РНКаза H
(гидрозиз РНК в ДНК/РНК дуплексах)
РНК
ДНК
обратная транскриптаза, RT
ДНК
ДНК
интеграза
ДНК-РНК-ДНК цикл

Провирусы ретровирусов
Ретровирусоподобные ретротранспозоны
(=ретропозоны)

Ретровирусы
ВИЧ
нуклеокапсид
капсид

Ретровирусы
ВИЧ
Интеграза
Факторы вирулентности
протеаза

Этапы заражения клетки ВИЧ
Связывание с клеткой-мишенью (CD4+ Т лимфоциты)
Слияние с клеткой мишенью
Раздевание РНК в цитоплазме до нуклеокапсида
Обратная транскрипция (все, что для нее нужно, принесено с собой)
Проникновение вновь синтезированной ДНК в ядро, интеграция
Транскрипция, трансляция, сборка вирусных частиц

LTR
gag
pol
env
LTR
tat
rev
Структура провируса (ДНК вируса, интегрированной в геном)
Интегрированная форма ВИЧ-1 (провирус) содержит приблизительно 9,8 тысяч пар нуклеотидных оснований (кб)

Figure 4-17 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
45% генома человека заняты мобильными элементами!

LTR
gag
pol
env
LTR
tat
rev
Прямые концевые повторы
LTR - Long terminal repeats
450 пн 100 пн 180 пн

LTR
gag
pol
env
LTR
tat
rev
NC
p6
выход их клетки
нуклеокапсид
капсид
матрикс
MA
CA
протеаза

LTR
gag
pol
env
LTR
tat
rev
RNase-H
IN
интеграза
РНКаза H
обратная транскриптаза
протеаза
PRO
RT
Это они

LTR
gag
pol
env
LTR
tat
rev
gp41
gp120

LTR
gag
pol
env
LTR
tat
rev
Регуляторные белки

LTR
gag
pol
env
LTR
tat
rev
Факторы вирулентности

Gag (4), Pol(4), Env (2) – основные структурные белки
Tat, Rev – регуляторные белки
Дополнительные факторы вирулентрости
Всего 13 белков с одной РНК!

http://engrailed.narod.ru/molbiol/
«плавающий» сайт сплайсинга

Гены ВИЧ могут быть подразделены на ранние гены и поздние гены.
Ранние гены (tat, rev и nef) экспрессируются независимо от Rev.
МРНК, кодирующая поздние гены gag, pol, env, vpr, vpu и vif, требует Rev для того, чтобы эти мРНК локализовались в цитоплазме и экспрессировались.

Полипротеины, которые нарезаются протеазой
Не все эти акты расщепления являются эффективными, например, приблизительно 50% белка обратной транскриптазы остается связанным с РНК-азой Н в составе одного полипептида (р65).
2) Gag-Pol полипротеин возникает при сдвиге рибосомы на другую рамку считывания
Вирусная протеаза (Pro), интеграза (IN), РНК-аза Н и обратная транскриптаза (RT) всегда экспрессируются в виде слитого белка Gag-Pol. Предшественник Gag-Pol образуется в результате сдвига рамки считывания при трансляции, который инициируется специфическим мотивом РНК, действующим в cis-положении.
Когда рибосомы встречаются с этим мотивом, они примерно в 5% случаев переходят на рамку считывания Pol без перерыва трансляции. Эта частота сдвига рамки считывания рибосомами объясняет, почему предшественники Gag и Gag-Pol образуются в соотношении приблизительно 20:1.
3) Альтернативный сплайсинг

Различные ретровирусы родственны друг другу
murine leukemia virus
LTR
gag
pol
env
LTR
src
SRV – вирус саркомы Рауса
Открыт в 1911
1970 – Темин, Балтимор открыли обратную транскрипцию
(вирус кур)

Потеря env – типичный ретровирусоподобный мобильный элемент
LTR
gag
pol
LTR
env
(LTR – содержащий)

Figure 4-17 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
45% генома человека заняты мобильными элементами!

Механизм обратной транскрипции ретровирусов и LTR – содержащих ретротранспозонов

РНК +
РНК +
ДНК -
РНКаза H удаляет РНК в гибриде
Сайт посадки праймера
3’
3’
5’
AAAAAAAAAA

РНК +
РНК +
ДНК -
РНКаза H удаляет РНК в гибриде
Обратная транскриптаза начинает синтез ДНК по матрице РНК
3’
5’

РНК +
РНК +
ДНК -
РНКаза H удаляет РНК в гибриде
РНК/ДНК
5’
5’

РНК +
РНК +
ДНК -
РНКаза H удаляет РНК в гибриде
РНК/ДНК
Это РНК/РНК дуплекс, поэтому его не съели

РНК +
РНК +
ДНК -
РНК +
ДНК -
Перенос цепи (на самом деле, она закольцовывается)
5’
3’
3’
РНК +
ДНК -

РНК +
РНК +
ДНК -
РНК +
ДНК -
РНК +
ДНК -
РНК
РНК
Работает обратная транскриптаза
3’
3’
3’
РНК

РНК +
РНК +
ДНК -
РНК +
ДНК -
РНК +
ДНК -
РНК
РНК
3’
3’
3’
РНК
Это ДНК/РНК дуплекс!

РНК +
РНК +
ДНК -
РНК +
ДНК -
РНК
РНК
3’
3’
3’
РНК
Полипуриновый тракт РНКаза Н ест медленно!
Он работает затравкой
РНК +
ДНК -
3’

РНК +
РНК +
ДНК -
РНК +
ДНК -
РНК
РНК
3’
3’
3’
РНК
3’
ДНК -
ДНК +
РНК
РНК

РНК +
РНК +
ДНК -
РНК +
ДНК -
РНК
РНК
3’
3’
3’
РНК
3’
ДНК -
ДНК +
РНК
РНК

РНК +
РНК +
ДНК -
РНК +
ДНК -
РНК
РНК
3’
3’
3’
РНК
3’
ДНК -
ДНК +

Механизм интеграции в геном

Интеграция
3’ - TTAC
5’ - AATG
CATT - 3’
GTAA - 5’
Вирусная ДНК
Короткий инвертированный повтор

Интеграция
U5
3’ - TTAC
5’ - AATG
CATT - 3’
GTAA - 5’
Вирусная ДНК
Короткий инвертированный повтор

Интеграция
U5
3’ - OHAC
5’ - AATG
CAOH - 3’
GTAA - 5’
Вирусная ДНК
Короткий инвертированный повтор
5’ -
- 5’

Интеграция
U5
5’ -
- 5’
3’ -
- 3’
Геномная ДНК разрезается собразованием «липких» концов

Интеграция
U5
Геномная ДНК разрезается с образованием «липких» концов
Достраивается системой репарации. Образуется прямой повтор 4-6 пар

Ретропозоны, не содержащие LTR
LINEs - Long INterspersed Elements
SINEs - Short INterspersed Elements