Синтез вирусиндуцируемых полипептидов
Анализ закономерностей формирования вирионных белков позволил условно разделить этот процесс на 2 этапа, совпадающих с начальными и поздними стадиями репродукции вируса гриппа. Установлена корреляция между накоплением в зараженной клетке молекул икРНК и синтезом соответствующих им вирусспецифических полипептидов [Inglis S. et al., 1977; Barry R., Mahy В., 1979]. В результате первичной транскрипции сегментов генома все 8 икРНК синтезируются в сопоставимых количествах, что обеспечивает в дальнейшем синтез на этих транскриптах вирусспецифических полипептидов.
Процесс синтеза вирусспецифических полипептидов характеризуется определенной динамикой. На начальном этапе репродукции происходит избирательное умножение (амплификация) икРНК, являющихся матрицей для синтеза белков NS1 и NP. Последнее коррелирует с увеличением синтеза этих полипептидов, называемых ранними вирусспецифическими белками. Не установлено значительных различий в скорости синтеза этих обоих белков, хотя синтез самого раннего вирусиндуцируемого полипептида зараженной клетки NS1 завершается вскоре после проникновения вируса, раньше синтеза NP. Выявление NS1 в составе полирибосомальных комплексов инфицированной клетки позволило высказать предположение о регулирующей роли этого белка в процессе переключения аппарата клеточного белкового синтеза на синтез вирусспецифических полипептидов [Joshida Т. et al., 1981].
Известно, что вирусспецифические полипептиды синтезируются на цитоплазматичееких полисомах, а затем мигрируют в различные участки клетки. В частности, новообразованные белки Р-комплекса, NS1 и NP транспортируются в ядро, а затем возвращаются в цитоплазму клетки. Максимальной скоростью миграции обладает NP, что дает основание приписывать ему регуляторную роль в вирусспецифических синтезах [Conti G. et al., 1981].
В зараженной клетке NP образует РНП-комплексы с вирусспецифическими РНК обоих типов: как вирионной, так и комплементарной. Мигрируя в ядро, NP соединяется с вРНК или кРНК, образуя структуры вирусспецифических РНП, транспортируемые назад в цитоплазму. Впервые вирусспецифические РНП выявляются в цитоплазме клетки через 1 — 2 ч после заражения и продолжают накапливаться в течение последующих 3 ч. Через 3 ч после заражения в клетке выявляются антигенноактивные РНП. Присутствие NP в полирибосомах согласуется с данными о его связях с икРНК вируса и предположением о том, что ее функционально активной формой является РНП-комплекс [Pons M., 1975]. Вновь синтезированные вирусспецифические белки претерпевают in vivo посттрансляционные модификации. Фосфорилированию и ограниченному протеолизу подвержены «ранние» полипептиды NP [Жирнов Д. Ф., Букринская А. Г., 19811 и NS1 TPrivalskv M., Penhoet E., 1981].
Процесс синтеза НА, а также его посттрансляционные превращения охарактеризованы наиболее подробно. Белок НА синтезируется в шероховатых мембранах эндоплазматической сети в виде молекул предшественника, «созревание» которых происходит при перемещении по каналам эндоплазматической сети к наружной клеточной мембране.
Этот процесс включает два вида посттрансляционных изменений: протеолитическое расщепление молекулы предшественника и гликозилирование. Первичным продуктом экспрессии гена гемагглютинина является синтез полипептида НАО, значение которого для репродукции и биологии возбудителя уже рассмотрено выше. В результате протеолитического расщепления, гликозилирования, а возможно, и присоединения жирных кислот [Rott R., 1980], образуются функционально полноценные молекулы НА 1 и НА2, которые, образуя тример, включаются в состав оболочки вируса в виде шипа НА+. Следует заметить, что ни протеолиз, ни гликозилирование практически не определяют антигенные свойства этой структуры и компановку вирионов новой популяции возбудителя. Наибольшее влияние этих процессов выявляется в отношении инфекционной активности вирусных частиц, которая резко снижена у вирионов, включивших в свой состав немодифицированный полипептид НАО. Нейраминидаза является вторым полипептидом, претерпевающим гликозилирование в процессе посттрансляционных превращений. Синтез белковой части NA осуществляется полисомами, связанными с внутренними мембранами клетки; новообразованные молекулы транспортируются далее к наружной клеточной мембране. В процессе этих перемещений к полипептиду NA присоединяются углеводы и превращают его в гликопротеид. Химический состав углеводных компонентов НА и NA близок между собой, поскольку определяется клеткой.
Ферментативно активной формой нейраминидазы — NA+, как известно, является тетрамер. Как активный фермент NA+ обнаруживается в цитоплазме во фракциях клеточных мембран через 3 — 4 ч после инфекции. Это дает основание предполагать, что синтез макромолекул NA происходит еще ранее, возможно, через 2 ч после начала инфекции. На более поздних сроках репродукции NA+ концентрируется на периферии зараженных клеток в составе плазматической мембраны. Выявляемая вирусспецифическая активность этого фермента достигает максимума к 5-му часу после начала инфекции, а затем снижается в связи с процессом формирования зрелых вирионов и их освобождением из зараженной клетки.
Первые сведения о существовании второго вирусспецифического неструктурного полипептида — NS2 — появились сравнительно недавно, но получили уже убедительное экспериментальное подтверждение [Lamb R., Choppin P. W., 1979]. В зараженной клетке показана не только индукция вирусом белка NS2, но и установлена структура генома вРНК вируса гриппа, содержащая генетическую информацию о синтезе этого полипептида, хотя сведения о строении и функциональной роли NS2 крайне скудны. В отличие от NS1 этот полипептид синтезируется на поздних стадиях инфекции, с преимущественной локализацией, как и РЗ белка, в цитоплазме зараженных клеток. Возможно, это свидетельствует об общности выполняемых ими функций. Вирусиндуцированная полимеразная активность связана главным образом с мембранами эндоплазматического аппарата клетки [Compans R., Caliguiri L., 1973]. Уровень этой активности, регистрируемой в ядерной фракции зараженных клеток, весьма незначителен. Удается выявлять два вида вирусспецифической полимеразной активности в зараженной клетке [Compans R., Caliguiri L., 1973; Horisberger M., Brambilla R., 1978].
Предполагается, что вирионная полимераза, привнесенная в клетку в процессе заражения, обеспечивает ранний этап вирусспецифической транскрипции, синтезируя на матрице вРНК комплементарные ей молекулы, что и позволило определить этот фермент как вирионную транскриптазу. На более поздних сроках инфекции наступает этап умножения молекул вРНК, которые будут включены в состав генома вновь синтезированной популяции вируса. Процесс воспроизведения (репликации) вРНК осуществляется, по-видимому, в зараженной клетке при участии вирусиндуцированной РНК-зависимой РНК-полимеразы. В отличие от фермента, обеспечивающего процесс транскрипции, этот фермент, или ферментный комплекс, получил название репликазы. Сложность идентификации этих полипептидов затрудняет измерение скорости их синтеза по ходу репликации.
Раскрытие более точной динамики этого процесса в сопоставлении с данными вирусспецифической полимеразной активности позволит уточнить роль каждого из Р белков в синтезе вирусспецифических РНК комплементарного и вирионного типа в зараженной клетке. Пока известно, что в процессе репродукции вируса в первую очередь уменьшается скорость синтеза полипептида РЗ. Все процессы синтеза вирусспецифических макромолекул настолько связаны между собой, что затрудняют анализ конкретных механизмов внутриклеточной локализации и синтеза каждого класса вирусспецифических РНК или полипептидов. Разделение процесса репродукции на отдельные этапы является весьма искусственным приемом, использованным для удобства изложения наших представлений о сложных механизмах биосинтеза вируса гриппа.
«Грипп и его профилактика», А.А. Смородинцев
