Каждая вновь синтезированная молекула вРНК может: а) либо служить матрицей для образования кРНК (репликация); б) либо служить матрицей для синтеза белка; в) либо связываться с капсидными белками с образованием вириона. О факторах, определяющих выбор, известно немного; в значительной степени он может обусловливаться соображениями топологии.

Для иллюстрации данной проблемы достаточно нескольких примеров. На первый взгляд кажется неожиданным, что полимераза I, которая, по-видимому, является первым вирусспецифическим белком, необходимым для репликации родительской молекулы РНК, на самом деле синтезируется последней из всех вирусных белков, располагаясь на С-конце полипептида NCVP00. Однако завершение молекулы полимеразы в непосредственной близости к З'-концу вРНК таит в себе большие преимущества, так как именно с этим концом полимераза должна связаться, чтобы начать первый круг репликации РНК.

До тех пор пока этой репликазой не будет синтезирована по меньшей мере одна комплементарная молекула РНК, не может начаться экспоненциальная фаза вирусного размножения. В самом деле, вероятность того, что фермент окончит свой одноминутный рейс от 3'- до 5'-конца, не натолкнувшись на медленно движущуюся (12 мин) в обратном направлении рибосому, очень мала. Если матрица под действием РНКазы деградирует до того, как фермент выполнит свою задачу, инфекция будет абортивной; вероятно, это одна из причин низкой эффективности бляшкообразования вирусов в клетках животных.

Случайные задержки, которые возникают при функционировании инфицирующей молекулы вРНК в процессе синтеза первой молекулы кРНК или, что еще вероятнее, при связывании с 45S-рибосомной субчастицей для образования молекулы полимеразы, могут в значительной мере обусловливать хорошо известный феномен «задержки, зависящей от множественности» (Кэрнс, 1957).

Функция длинной последовательности остатков аденина поли (А), расположенной на 3'-конце полиовирусной РНК и других вмРНК (Армстронг и др., 1972), неизвестна; возможно, она участвует в регуляции синтезов.

Вероятно, существенным является то обстоятельство, что столь различные процессы, как транскрипция и трансляция, происходят в тесной связи с мембранами. Между 3 и 7 ч после начала инфекции под электронным микроскопом четко видна резко выраженная пролиферация цитоплазматических пузырьков (цистерн гладкой эндоплазматической сети). С помощью скоростного зонального или градиентного равновесного центрифугирования можно разделить структуры, связанные с репликацией вирусной РНК, и структуры, в которых происходит синтез белка (Калигуири и Тамм, 1970).

РНК синтезируется в «репликативном комплексе» (Пенмен и др., 1964; Жирар и др., 1967), который представляет собой РП, связанный примерно с шестью молекулами полимеразы и с гладкой мембраной. Вместе с тем вирусные белки синтезируются в основном, но не исключительно на связанных с мембранами полbсомах, которые можно хорошо отделить от РП и полимеразы. Таким образом, создается впечатление, что в отличие от того, как это происходит у некоторых бактерий, рибосомы не присоединяются к б5-концу растущей цепи мРНК до тех пор, пока полностью не закончится транскрипция молекулы кРНК.

Однако тем, что РНК, вовлеченная в транскрипцию или трансляцию, должна быть связана с мембраной, обеспечивается непосредственная близость рибосомных субчастиц и молекулы мРНК, когда последняя отделяется от РП. Действительно, Хуанг и Балтимор (1970а) вычислили, что за минимальное время, которое требуется одной рибосоме для продвижения по всей длине матрицы—чуть больше 10 мин,— ко вновь синтезированной молекуле мРНК присоединяется в среднем 35 рибосом.

Кроме того, локализация этих процессов в ограниченной зоне поверхности мембраны, по-видимому, позволяет капсидным белкам накапливаться в значительной концентрации, что увеличивает вероятность встречи белков с молекулами вРНК и тем самым автоматической сборки вирионов.

Когда процесс репликации вРНК налаживается и новые вРНК-матрицы накапливаются экспоненциально, должен вступить в действие регуляторный механизм, благодаря которому большая часть молекул вРНК начнет функционировать в качестве матриц для синтеза белка. Это положение подтверждается резким преобладанием мРНК по сравнению c кРНК в зараженной клетке. Купер и др. (1973) указали, что эффективная программа размножения требует, чтобы общая скорость синтеза белка в 60 раз превышала скорость синтеза вРНК, поскольку каждый вирион содержит 60 молекул полипептида NCVP1 на одну молекулу вРНК.

В то же время менее чем за 1 мин на вРНК-матрице синтезируется 6—7 молекул кРНК, тогда как 35 рибосом, используя аналогичную матрицу, производят одновременно только 35 молекул полипептида NCVP1 за 11—12 мин. Купер и др. (1973) постулировали существование регуляторного белка «эквестрона», соответствующего частично расщепленному предшественнику капсидных белков (VP0, 1, 3), и предложили остроумную схему, объясняющую, как этот белок мог бы контролировать вирусную транскрипцию, трансляцию и сборку.

- Вернуться в оглавление раздела "Вирусология"