Макромолекулярные механизмы биологического взаимодействия онковирусов с клеткой

Процесс биологического взаимодействия вируса с клеткой схематически можно представить следующим образом. Сразу же после адсорбции вируса начинаются процессы дезинтеграции и депротеинизации вирусной частицы, заканчивающиеся в цитоплазме клетки.

Вероятно, дезинтеграция вирусной частицы и депротеинизация ее нуклеиновой кислоты носят в основном ферментативный характер и катализируются клеточными протеазами.

При этом в инфицированной клетке изменяется обмен в связи с реализацией генетической информации вирусного генома. После частичной или полной депротеинизации вирусных нуклеиновых кислот, внедрившихся в клетки, начинается процесс транскрипции и одновременно вступают в действие сложные регуляторные механизмы транскриптами и посттранскрипционных модификаций.

Вновь синтезированные в процессе репродуктивного цикла вирусспецифические молекулы (транслируемые и нетранслируемые РНК, белки) вступают в сложные взаимоотношения с внутриклеточными системами и перестраивают обмен в направлении, необходимом для синтеза вирусных белков и нуклеиновых кислот.

В задачу данной монографии не входит всесторонний разбор и полный анализ всех этапов репликационного цикла онковирусов, а исходя из общей цели, будут лишь затронуты узловые аспекты этой проблемы, главным образом касающиеся метаболических изменений, индуцированных онковирусом в инфицированных и трансформированных клетках, которые, как предполагают, дают им селективные преимущества для роста и размножения и в некоторых случаях могут приводить к неопластическому превращению. Таким образом, в этой и следующих главах будет предпринята попытка проследить основные последовательные этапы онкогенеза клеток, первично контактировавших с онковирусом.

Особое внимание при этом будет уделено ранним последствиям биологического действия онковирусов, поскольку именно они в большинстве случаев определяют дальнейшую судьбу опухолевой эволюции первичнотрансформированных клеток.

Обширный экспериментальный материал позволяет выделить два основных пути: функциональный и структурный (или анатомический), по которым реализуется биологическое взаимодействие онковируса с клеткой.

Отметим, что функциональные перестройки могут касаться как вирусного, так и клеточного геномов, в частности, они могут сводиться к индукции синтеза клеточной ДНК и активации ферментов, участвующих в синтезе ДНК, к сдвигам в энергетическом обмене и т. д.

Анатомические взаимоотношения, приводящие к физическим изменениям вирусного и клеточного геномов, могут выражаться в интеграции вирусной ДНК в клеточную, выщеплении ее из клеточной ДНК, включении фрагментов клеточной ДНК в вирусный геном и др.

При этом имеются существенные отличия, например, в механизмах освобождения интегрированного вирусного генома ДНК-содержащих онковирусов и онкорнавирусов. Если у последних этот процесс представляет обычную транскрипцию, то у первых он связан с физическим вырезанием вирусной ДНК.

«Механизмы вирусного онкогенеза»,
А.И.Агеенко

Метод искусственных гетерокарионов оказался весьма эффективен для многих тест-систем клеток, трансформированных как РНК-, так и ДНК-содержащими онковирусами. В некоторых случаях индикаторные культуры использовали даже для титрования освобожденного вируса по фокусам трансформации, которые он индуцировал (Svoboda et al., 1975). Во всех этих экс-периментах чем больше был процент гетерокарионов, тем выше оказалась эффективность метода. Однако в системах,…

В экспериментах, проведенных А. И. Агеенко и соавт. (1975), из перевивных сарком (с 50-й по 60-ю генерацию), индуцированных у хомяков аденовирусом 12-го типа, полный инфекционный вирус выделялся постоянно. Обнаружено, что при заражении центрифугатами разрушенных клеток перевивных сарком культуры почки эмбриона человека (ПЭЧ) в среднем через 5 дней отмечалось начало цитогенного действия вируса. Из первичноиндуцированных сарком…

Установлена прямая пропорциональность между дозой различных агентов (митомицин С, бромдезоксиуридин, УФ- и 60Со-γ-облучение) и урожаем вируса, освобожденного из трансформированных клеток (Kaplan et al., 1975). Урожай вируса увеличивается по сравнению с контролем в 1000 — 10 000 раз. В линиях — продуцентах инфекционного SV40 доля индуцированных клеток составляла 2 — 6% (по данным определения продукции V-антигена…

Клетки, трансформированные всеми исследованными в настоящее время онкогенными ДНК-содержащими вирусами, в основном являются непермиссивными для полного репродуктивного цикла трансформирующего их вируса, и поэтому естественно, что полный инфекционный вирус ими не продуцируется. Как известно, существуют два крайних ответа пермиссивных клеток природного хозяина при взаимодействии с геномом ДНК-содержащих онковирусов — лизис и трансформация. Трансформация осуществляется тогда, когда…

Итак, по характеру взаимоотношений онковируса с трансформированной клеткой можно выделить следующие типы опухолевых клеток. Вируспродуцирующие клетки. Как правило, это относится к РНК-содержащим вирусам. Вирогенные клетки, в которых удается активировать вирусный геном с помощью различных методических приемов (трансплантации их естественным хозяевам онковируса или при использовании «контактной индукции», т. е. прямого контакта опухолевой клетки с чувствительной «индикаторной»…

B экспериментах по транскрипции in vitro, в которых в качестве матрицы использовали изолированный хроматин, показано, что при добавлении бактериальной РНК-полимеразы осуществляется преимущественная транскрипция тех же последовательностей, которые транскрибируются in vivo. Если в качестве матрицы использовать очищенную ДНК из трансформированных клеток, то специфичность транскрипции исчезает и транскрибируется вся ДНК. Активные и неактивные гены, по-видимому, в хроматине…

Изучение посттранскрипционных превращений вирусных мРНК в клетках разных линий, трансформированных SV40, показало, что в тотальном препарате РНК содержатся молекулы, комплементарные ранней нити ДНК SV40 на 22 — 69%, в то время как цитоплазматическая фракция РНК тех же клеток гибридизируется с Е-нитью лишь на 14 — 16% независимо от штамма клеток (Leong et al., 1976). Во…

Анализ многочисленных клеточных линий, трансформированных паповавирусами, показал, что специфика встраивания вирусного генома, обусловливающая трансформацию, обеспечивает, как правило, транскрипцию только ранней области вирусного генома. Транскрипция интегрированной провирусной ДНК, по-видимому, начинается на клеточном промоторе и контролируется клеточными механизмами. Вместе с тем обнаружено, что импульсивно меченная РНК из клеток, трансформированных SV40, гибридизируется с ДНК SV40, содержащей значительное количество…

Клетки, трансформированные HVS, содержали оба типа вирусной ДНК: 0,69 — 2,27% Н-ДНК, что соответствует 83 — 247 геномам на клетку, и 0,72 — 1,92% L-ДНК (Fleckenstein et al., 1977). Большинство вирусных геномов в трансформированных культурах лимфоцитов, вероятно, дефектны, поскольку часть последовательностей, обнаруживающихся в ДНК вирионов, в ДНК, изолированной из трансформированных клеток, отсутствует. Во всех трансформированных…

Обнаружена интеграция ДНК SV40 в геном клетки при литической инфекции в форме отдельных фрагментов с субгеномной длиной. Такие интегрированные молекулы появляются через день после заражения и способны к репликации. Впервые линейная ковалентная интеграция выявляется в то время, когда определяется синтез Т-антигена (Tuxler, 1977). Только несколько копий вирусного генома интегрируется между 10 ч и 18 ч…

Установлено, что частично очищенный Т-антиген способен связываться с двуспиральной нативной ДНК клетки и со сверхскрученной ДНК SV40. Точка соединения Т-антигена на вирусной ДНК картирована с помощью электронной микроскопии при использовании антител с ферритиновой меткой. Она оказалась близкой (или идентичной) точке инициации репликации вирусной ДНК (0,67 ед. карты). В то же время рекомбинации между ДНК клетки…

Гибридизационный анализ импульсно меченной РНК показал, что в составе различных фракций аденовирусных мРНК имеются общие нуклеотидные последовательности, комплементарные одним и тем же фрагментам ДНК А2, которые, следовательно, являются общими стартовыми точками транскрипции. Первоначальным продуктом транскрипции аденовирусной ДНК в инфицированных клетках является РНК-предшественник с высокой молекулярной массой (25 000 — 35 000 оснований). В условиях последующего…