Biologia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Biologia > Genetyka > Świat wirusów i nowotworów 
  Indeks
Genetyka
Historia odkryć . . .
Podstawy genetyki
Genetyka molekularna
Geny i ewolucja
Świat wirusów
i nowotworów

Wstęp
Wirusy . . .
Retrowirusy
Onkogeny wirusowe
Inżynieria genetyczna
Słowniczek
  Źródło
Wybrane fragmenty pochodzą z książki
Język genów autorstwa Paul'a Berg'a i Maxine Singer


  Retrowirusy
 
Wirusy zawierające RNA
 
Z
astosowanie technik rekombinacji DNA ma wyjątkowe znaczenie również w badaniu wirusów zawierających RNA, ponieważ bezpośrednie określenie sekwencji nukleotydowych dużych cząsteczek RNA jest absolutnie niemożliwe. Co więcej, geny wirusów RNA, sklonowane w formie DNA w odpowiednich zrekombinowanych wektorach, mogą być użyte do produkcji białek wirusowych w komórkach bakteryjnych i zwierzęcych, co ma duże znaczenie dla badań biochemicznych oraz prac nad nowymi szczepionkami. Na przykład wirus powodujący pryszczycę przysparza szczególnie wielu problemów badawczych, ponieważ jego genomowy DNA składa się z 8000 nukleotydów. Wwożenie tego wirusa do Stanów Zjednoczonych jest surowo zabronione. Zsyntetyzowano i sklonowano jednak cDNA kodujące białka jego kapsydu, a manipulacje takimi genami są bezpieczne. Dzięki ekspresji tych sklonowanych sekwencji w bakteriach uzyskano polipeptydy, których użyto do opracowania szczepionek. Ponieważ klonowanie dostarczyło także informacji o sekwencji aminokwasowej białka kapsydu, badano również skuteczność chemicznie zsyntetyzowanych polipeptydów jako szczepionek.
       Niektóre wirusy zawierające RNA, obecnie nazywane retrowirusami, powodują nowotwory. Po raz pierwszy stwierdził to w 1911 roku Peyton Rous, który zauważył, że pewien wirus wywołuje mięsaki u kurcząt. Jednak aż do połowy lat sześćdziesiątych, pomimo ogromnego wysiłku, nie rozumiano, w jaki sposób retrowirusy odkryte u wielu kręgowców, w tym również ssaków, wywołują proces nowotworowy. Chociaż w czasie, gdy rozpoczynano prace nad tymi problemami, nie znano jeszcze żadnych wirusów zawierających RNA powodujących raka u ludzi, przyjęto założenie, że badania te doprowadzą do zrozumienia procesów prowadzących do rozwoju ludzkich nowotworów.
Cykl życiowy retrowirusa
       Cząstki retrowirusów zawierają odwrotną transkryptazę, zakodowaną w genomie wirusowym. Po wirusowej infekcji komórki enzym ten ulega aktywacji i przepisuje jednoniciowy genom RNA na dwuniciowy DNA, który w wyniku rekombinacji zostaje wbudowany do DNA komórki. Nowe genomy wirusowe produkowane są wtedy, kiedy komórkowa polimeraza RNA przepisuje wirusowy DNA na wirusowy RNA, razem z innymi genami występującymi na chromosomie komórki. Wirusowy RNA odgrywa również rolę informacyjnego RNA do syntezy białek wirusa. Białka płaszcza, odwrotna transkryptaza i wirusowy RNA są następnie składane w cząstki. Cząstki wyrzucane do otaczającego środowiska nie niszczą komórki; odpączkowując zabierają ze sobą fragmenty błony komórkowej, w którą wbudowane zostają cząsteczki innego białka wirusowego – białka osłonki.
Genomy RNA kilku retrowirusów. Wirus białaczki mysiej Abelsona nie może się powielać bez udziału innego wirusa, który dostarcza brakujące białka: odwrotną transkryptazę (RT) i białka osłonki (EP). Podczas infekcji wirusa HIV różne mRNA, będące transkryptami genu białka otoczki i innych zachodzących na siebie genów, podlegają alternatywnemu wycinaniu i składaniu.
       Wiele genomów retrowirusów powodujących nowotwory (onkogennych), badanych w organizmach gryzoni laboratoryjnych, zawiera inne sekwencje kodujące niż zwykłe geny wirusowe. Segmenty te pochodzą z genów komórkowych, jednak gdy są związane z genomem wirusa, noszą nazwę onkogenów wirusowych. Rycina obok pokazuje, gdzie znajdują się onkogeny wirusowe w niektórych genomach retrowirusów. Schemat pierwszy to typowy, nie zmieniony genom retrowirusowy. Zawiera on geny białek płaszcza wirusa, odwrotnej transkryptazy i białek osłonki. Genom przedstawiony na drugim schemacie ma wbudowany onkogen. W genomie przedstawionym na schemacie trzecim znajduje się inny onkogen; zauważmy, że tutaj onkogen zastąpił gen odwrotnej transkryptazy i białka osłonki; wirus ten jest więc uszkodzony i niezdolny do namnażania. Uszkodzony wirus tego rodzaju może jednak się powielać, jeśli niosące go komórki są jednocześnie zainfekowane drugim retrowirusem dostarczającym odwrotną transkryptazę i białka osłonki. Na ostatnim schemacie przedstawiony jest genom wirusa HIV powodującego AIDS; HIV jest najbardziej złożonym ze znanych retrowirusów, ponieważ zawiera co najmniej sześć dodatkowych genów oprócz trzech, występujących u wszystkich retrowirusów.
       Onkogeny wirusowe nadają właściwości rakotwórcze wielu retrowirusom. Każda z kilku klas wirusowych onkogenów kodujących białka jest zdolna do wywołania transformacji nowotworowej zdrowych komórek. Oznacza to, że mechanizm kontrolujący namnażanie i wzrost komórek zawodzi i zaczynają one rozwijać się i dzielić niezwykle szybko. Nowotwory mogą być lite, jak mięsaki (sarkomy – nowotwory tkanki łącznej) i chłoniaki (nowotwory węzłów chłonnych), lub mogą składać się z osobnych krążących komórek – jak białaczki. Większość nowotworów to klony komórek; wszystkie pochodzą od komórki, w której nastąpiło jakieś wydarzenie prowadzące do transformacji nowotworowej.
       W jaki sposób normalny gen komórkowy staje się częścią genomu retrowirusa i jak wirus staje się wirusem onkogennym? Najczęściej genom retrowirusa nabywa sekwencję komórkowego DNA w wyniku rekombinacji podczas infekcji. Wirusy powstałe po rekombinacji będą więc zawierały gen komórkowy jako element własnego genomu. Jeśli zainfekują nową komórkę, to po odwrotnej transkrypcji ich genom, zawierający gen komórkowy, zostanie włączony do genomu nowego gospodarza. W ten sposób wirus powodujący nowotwór przenosi gen z komórki do komórki, co upodabnia go do transdukującego faga. Zazwyczaj wirusowy onkogen, w porównaniu ze swym komórkowym odpowiednikiem, jest zmieniony w wyniku mutacji, które zachodzą w trakcie jego pobierania i powielania jako fragmentu retrowirusa. Po wbudowaniu zmodyfikowanych genomów wirusowych do DNA komórki-gospodarza ekspresję jednocześnie nabytego genu komórkowego regulują sekwencje rządzące ekspresją genów wirusowych, inne od tych, które kontrolują normalny gen komórkowy. W złożony, nie do końca jeszcze poznany sposób, nienaturalna regulacja ekspresji wirusowego onkogenu albo jego nienaturalny produkt – lub oba te czynniki naraz – powodują rozwój nowotworu. Tak jak rak nie jest jedną jednostką chorobową, ale zbiorem wielu różnych chorób, tak też wiele różnych onkogenów koduje białka o różnych funkcjach i ich zdolności do wywoływania raka zależą od różnych mechanizmów.
góra strony
poprzedni esej następny esej
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach