РНК-вирусы и их репликация¶

РНК-вирусы — группа вирусов, генетический материал которых представлен рибонуклеиновой кислотой (РНК). В отличие от ДНК-вирусов, у которых наследственная информация хранится в дезоксирибонуклеиновой кислоте, у РНК-вирусов роль носителя генома выполняет РНК — одноцепочечная или двуцепочечная. К этой группе относится значительное число возбудителей опасных заболеваний человека, животных и растений, включая грипп, корь, бешенство, полиомиелит, гепатиты A и C, а также коронавирусную инфекцию.

¶Классификация

РНК-вирусы классифицируют по нескольким признакам:

• По структуре генома: одноцепочечные (оцРНК) и двуцепочечные (дцРНК). Одноцепочечные, в свою очередь, делятся на «плюс-цепочные» (РНК непосредственно служит матрицей для синтеза белков) и «минус-цепочные» (требуют предварительного синтеза комплементарной цепи).
• По наличию оболочки: безоболочечные (например, пикорнавирусы) и оболочечные (например, ортомиксовирусы).
• По типу репликации: вирусы, реплицирующиеся в цитоплазме, и вирусы, использующие ядро клетки-хозяина.

Согласно классификации Балтимора, РНК-вирусы распределены по нескольким группам: III (дцРНК), IV (плюс-оцРНК), V (минус-оцРНК), а также VI (одноцепочечные РНК с обратной транскрипцией, к которым относится ВИЧ).

¶Репликация

Репликация РНК-вирусов принципиально отличается от репликации ДНК-вирусов, поскольку в клетках отсутствуют ферменты, способные синтезировать РНК на РНК-матрице. Поэтому вирусы вынуждены кодировать собственные ферменты — РНК-зависимые РНК-полимеразы (репликазы).

¶Основные этапы

1. Прикрепление и проникновение. Вирион связывается с рецепторами на поверхности клетки и проникает внутрь путём эндоцитоза или слияния мембран.
2. Раздевание. Происходит освобождение геномной РНК от белковой оболочки.
3. Синтез вирусных белков. На матрице «плюс-цепи» рибосомы хозяина синтезируют полипротеин, который затем разрезается на функциональные белки.
4. Репликация генома. РНК-зависимая РНК-полимераза синтезирует комплементарные цепи, служащие матрицей для накопления новых копий геномной РНК.
5. Сборка и выход. Новые вирионы формируются и покидают клетку, часто вызывая её лизис.

¶Особенности разных групп

• Плюс-оцРНК-вирусы (пикорнавирусы, флавивирусы) начинают трансляцию сразу после проникновения РНК в цитоплазму.
• Минус-оцРНК-вирусы (ортомиксовирусы, рабдовирусы) должны сначала синтезировать комплементарную «плюс-цепь» с помощью вирионной РНК-полимеразы, входящей в состав вириона.
• дцРНК-вирусы (реовирусы) имеют сегментированный геном и реплицируются внутри капсида.
• Ретровирусы (ВИЧ) используют обратную транскрипцию: РНК переводится в ДНК, которая встраивается в геном хозяина.

¶Мутационная изменчивость

РНК-полимеразы РНК-вирусов, как правило, лишены корректирующей активности, присущей ДНК-полимеразам. Это приводит к высокой частоте мутаций — порядка 10⁻³–10⁻⁵ на нуклеотид за цикл репликации. Высокая изменчивость затрудняет разработку вакцин и противовирусных препаратов, что наглядно проявляется на примере вируса гриппа и коронавирусов.

¶Медицинское значение

РНК-вирусы вызывают широкий спектр заболеваний:

Против ряда РНК-вирусных инфекций разработаны вакцины (корь, полиомиелит, грипп) и противовирусные препараты (например, аналоги нуклеозидов, ингибиторы протеазы). Изучение репликации РНК-вирусов остаётся одним из приоритетных направлений молекулярной биологии и вирусологии.