Зависимость репликации от клеточного цикла

Влияние физиологического состояния клетки на репродуктивный цикл различных вирусов исследуют на синхронизированных тем или иным способом культурах.

Заражают такие культуры в различных периодах клеточного цикла и учитывают время появления инфекционного вируса или определенных вирусных продуктов, сопоставляя результаты с фазой клеточного цикла. Таким способом, например, установлена зависимость продолжительности латентного периода от стадии клеточного цикла, на которой осуществлялось заражение различными онкорнавирусами.

Зависимость репликации вирусной ДНК от синтеза клеточной ДНК исследована на синхронизированной культуре клеток HeLa, инфицированной вирусом А2 таким образом, что синтез вирусной ДНК приходился либо на G₁, либо на S-фазу клеточного цикла.

Установлена, что клеточная ДНК не синтезируется в G₁-фазе, и вся синтезированная ДНК в этом случае представляет собой вирусную ДНК. Следовательно, синтез вирусной ДНК, с одной стороны, не зависит от синтеза ДНК клетки и «факторов», которые препятствуют инициации синтеза клеточной ДНК в G₁-фазе, а с другой, присутствие в ядрах инфицированных клеток предшественников и ферментов, участвующих в репликации вирусной ДНК, недостаточно для инициации синтеза клеточной ДНК.

Через 9 ч после заражения начинается синтез вирусной ДНК и одновременно быстро снижается скорость синтеза клеточной ДНК, который, однако, полностью не подавляется. Эти данные свидетельствуют о том, что в S-фазе инициация синтеза вирусной ДНК А2 не зависит от клеточных факторов.

Наиболее благоприятными для заражения вирусом А12 оказались S- и G₂-фазы цикла парасинхронной культуры клеток HeLa, так как именно при инфицировании в этих фазах наблюдался наибольший выход инфекционного вируса. В клетках эмбриона крысы, трансформированных аденовирусом типа 2, транскрипция интегрированных фрагментов ДНК А2 коррелировала с синтезом клеточной РНК, т. е. осуществлялась на протяжении всего клеточного цикла, кроме фазы митоза.

Подобная ситуация наблюдалась в случаях интеграции геномов с хромосомной ДНК клетки и онкорнавирусов, принадлежащих к другим таксономическим группам.

Инфицирование SV40 синхронизированных клеток CV₁ в G₁-фазе также приводило к тому, что репликация вируса происходила в S-фазе, непосредственно следующей за временем заражения (Girard et al., 1975).

Если к моменту инфицирования клетки уже прошли G₁-фазу, то репликации вирусной ДНК не происходит, она осуществляется лишь после того, как клетки пройдут S-фазу при следующем митотическом цикле.

Аналогичные взаимоотношения имели место и при инфекции пермиссивных клеток другим представителем группы — папова вирусам полиомы, т. е. при инфекции в S-фазе первые молекулы ДНК PY появлялись только в S-фазе следующего клеточного цикла. Следовательно, инфицированная клетка в критической стадии (конец G₁— и начало S-фазы) контролирует события, которые обеспечивают возможность репликации вирусного генома.

Природа этих механизмов, а также стимула инициации синтеза вирусной ДНК пока неизвестна. Предполагают, что ключевым моментом, возникающим непосредственно перед началом S-фазы, может быть активация определенных ферментов, которые участвуют в синтезе клеточной ДНК и тем самым способствуют пролиферации.

Нельзя также исключить, что инициирующим фактором может быть формирование специфических участков репликации, с которыми связываются вирусные родительские ДНК.

Физическая интеграция вирусного и клеточного геномов приводит к их функциональной связи, выражающейся зависимостью транскрипции интегрированного вирусного генома от клеточного цикла.

В отношении вирусов группы герпеса получены противоречивые результаты, поскольку в одних случаях продукция инфекционного вируса не зависела от периода клеточного цикла, а в других заражение клеток в G₁ и G₂-фазах приводило к задержке инициации синтеза вирусной ДНК, который осуществлялся лишь в S-фазе.

Показано, что экспрессия репрессированного генома ВЭБ в лимфобластных клетках человека и его репликация контролируются клеточными механизмами.

Таким образом, влияние цикличности процессов, протекающих в клетке, на репродукцию онковирусов вполне очевидно.

Вероятно, наряду с механизмами, обеспечивающими инициацию синтеза ДНК клетки, определенную роль в этих процессах играют такие факторы, как появление специфических поверхностных рецепторов, синтез ферментов, «раздевающих» вирус, а также пиноцитическая активность клеток.

«Механизмы вирусного онкогенеза»,
А.И.Агеенко