Репликация РНК-вирусов в клетке¶

Репликация РНК-вирусов в клетке — это совокупность процессов, обеспечивающих копирование вирусного генома и синтез вирусных белков в клетке-хозяине с использованием её метаболического аппарата. Поскольку геном таких вирусов представлен рибонуклеиновой кислотой, а не ДНК, их размножение не требует стадии встраивания в хромосому хозяина и опирается на собственные ферменты — РНК-зависимые РНК-полимеразы (репликазы). К РНК-вирусам относятся возбудители гриппа, коронавирусной инфекции, полиомиелита, гепатита A и C, а также многие арбовирусы.

¶Типы геномов и стратегии

По структуре генома РНК-вирусы делят на несколько групп, что определяет механизм репликации:

• Плюс-цепные (positive-sense) РНК-вирусы — их геном функционирует как матричная РНК (мРНК) и сразу транслируется рибосомами хозяина. Примеры: пикорнавирусы, флавивирусы, коронавирусы.
• Минус-цепные (negative-sense) РНК-вирусы — геном комплементарен мРНК, поэтому для синтеза белка требуется предварительная транскрипция вирусной РНК-полимеразой. Примеры: ортомиксовирусы (вирус гриппа), парамиксовирусы, рабдовирусы.
• Двуцепочечные РНК-вирусы — геном состоит из двух комплементарных цепей; репликация происходит внутри капсида. Пример: реовирусы.
• Ретровирусы — содержат РНК, но в цикле размножения используют обратную транскрипцию с образованием ДНК-провируса.

¶Основные этапы репликации

Цикл размножения включает несколько последовательных стадий.

¶Проникновение и раздевание

Вирион прикрепляется к рецепторам клеточной мембраны, проникает в цитоплазму путём эндоцитоза или слияния оболочек и освобождает геномную РНК от капсида.

¶Синтез вирусных белков

Плюс-цепные геномы транслируются непосредственно на рибосомах хозяина с образованием полипротеина, который затем разрезается вирусными протеазами на функциональные белки. Минус-цепные геномы сначала должны быть переписаны в плюс-цепь вирусной полимеразой, входящей в состав вириона.

¶Репликация генома

Ключевой фермент — РНК-зависимая РНК-полимераза — синтезирует комплементарную цепь на матрице исходной РНК, образуя промежуточную репликативную форму. Затем на её матрице достраивается новая геномная цепь. У многих вирусов этот процесс протекает в мембранных везикулах, что защищает двуцепочечные интермедиаты от клеточных систем врождённого иммунитета.

¶Сборка и выход

Новые геномы упаковываются с капсидными белками; выход потомства происходит путём почкования (оболочечные вирусы) либо лизиса клетки (безоболочечные).

¶Особенности и значение

РНК-полимеразы вирусов, как правило, лишены корректирующей активности, что приводит к высокой частоте мутаций и быстрой изменчивости возбудителей. Это затрудняет создание вакцин и противовирусных препаратов. Мишени для лекарств — сама полимераза (например, ремдесивир), протеазы и белки сборки. Понимание механизмов репликации лежит в основе разработки противовирусной терапии и эпидемиологического прогнозирования.