Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7 | Следующая страница реферата

Действительно, как можно представить себе интеграцию вирусной РНК в клеточную ДНК? Молекулярная биология таких механизмов не знает. А ведь РНК- содержащие онкогенные вирусы весьма многочисленны и значительны. Достаточно напомнить, что к их числу относится знаменитый вирус куриной саркомы, об открытии которого П. Раусом в 1911 году мы говорили в самом начале этой главы.

Вирус саркомы Рауса был тщательно изучен в лаборатории Зильбера. Было установлено, что вирус этот может преодолевать видовой барьер и вызывать опухоли у млекопитающих - крыс и морских свинок. За это открытие Л. А.
Зильбер и Г. Я. Свет-Молдавский, И. Н. Крюкова и А. С. Скорикова были удостоены Государственной премии СССР. Но как РНК этого онкологического
"чемпиона" может интегрировать в клеточную ДНК, оставалось неясным. В вирусогенетической концепции происхождения рака зияла крупная брешь-Правда, еще в 1964 году совсем молодой тогда ученик Р. Далбекко, Г. Темин, высказал ряд соображений о том, что геном вируса саркомы Рауса сохраняется в пораженной им клетке в форме этакого "провируса", который представляет собой не РНК, а ...ДНК! Интересная гипотеза! Но... совершенно непонятно, как РНК вируса саркомы Рауса могла превратиться (!) в ДНК. Молекулярная биология таких превращений не знала, а Г. Темин был... очень молод и крайне самонадеян.

Надо отметить, что, к счастью, с этими чертами легко сочетались поразительная трудоспособность и редчайшая целеустремленность. По сути дела, он всю жизнь занимался одним вопросом, который ему предложил еще в студенческом кружке его учитель Р. Далбекко - механизмом репродукции вируса саркомы Рауса. Первые 8 лет работы, с 1956 по 1964, привели Темина к созданию гипотезы провируса, в которую, будем справедливы, почти никто не поверил, а следующие 6 лет ушли на доказательство этой гипотезы. В 1970 году Г. Темин, работавший в Висконсинском университете, и независимо от него в Массачусетском технологическом институте Д. Балтимор обнаружили у некоторых РНК-содержащих вирусов неведомый доселе фермент, способный синтезировать ДНК-копию на матрице вирусной РНК. Статья Г. Темина, опубликованная в январском (за 1972 год) журнале "Nature", так и называлась: "Синтез ДНК, направляемый РНК". Вновь открытый фермент получил название "обратная транскриптаза" (ревертаза), а все вирусы, его содержащие, стали именоваться весьма своеобразно и даже несколько игриво -
"ретровирусы". За это открытие Г. Темин и Д. Балтимор были удостоены
Нобелевской премии, это было признано величайшим событием в биологии, а в вирусогенетической концепции закрылась гигантская брешь.

Мы недаром назвали эту главу столь пространно: об онкогенных вирусах, природе рака и... многом другом.

Это действительно так: начав рассказ с гипотезы Борреля о возможной роли вирусов в происхождении рака, мы буквально не можем остановиться, поток событий несет нас и помимо нашей воли заставляет касаться все новых и новых биологических проблем....

Итак, изучение первого, по-своему классического объекта онковирусологии
- вируса куриной саркомы, начатое Раусом в 1911 году, привело Темина и
Балтимора к открытию обратной транскрипции и нового фермента - ревертазы.
Значение этого открытия оказалось столь велико, что мы вынуждены сейчас коснуться проблем, далеко выходящих за рамки и онкологии и вирусологии.

Со времени выдающегося открытия Уотсона и Крика, то есть с середины 50- х годов нашего века, бесспорной считалась основная догма биологии, согласно которой гены, заключенные в двойной спирали ДНК управляют активностью любой клетки посредством двух процессов: транскрипции, в ходе которой на ДНК как на матрице, синтезируются молекулы РНК, и последующей трансляции, в ходе которой на РНК, как на матрице, синтезируются молекулы белков. Путь ДНК-
>РНК->белок казался единственным, незыблемым и универсальным! РНК- содержащие вирусы казались несущественным, хотя и очевидным исключением, о котором не очень-то и задумывались... Никто, однако, не сомневался в том, что наследственная информация у этих вирусов хранится не в ДНК, а в РНК, ну а остальное происходит "почти так же", как у ДНК-содержащих вирусов.
Достаточно сравнить репродукцию вируса полиомиелита и гриппа, например, чтобы в этом убедиться.

В течение первого десятилетия после открытия Теминым и Балтимором обратной транскрипции, то есть до начала 80-х годов, казалось, что этот необычный феномен, укладывающийся в совсем иную формулу:

РНК->ДНК->белок, касается только одного из семейств РНК-содержащих вирусов - ретровирусов, где он и был обнаружен, и более никого. Хотя слов нет: семейство это весьма обширно, а представители его заслуживают самого пристального внимания.

В семейство ретровирусов входит три так называемые подсемейства:

1. опухолевые вирусы,

2. вирусы - возбудители некоторых медленных инфекций,

3. так называемые "пенящие" вирусы.

К первому из этих подсемейств относятся возбудители лейкозов и некоторых плотных опухолей млекопитающих, птиц и рептилий, единственный бесспорный (пока!) возбудитель опухолевого процесса у человека (вирус так называемого Т-клеточного лейкоза людей) и агент, вызывающий... СПИД, - ни больше ни меньше! Заметим, однако, что вирус СПИДа обратную транскриптазу содержит, но опухолеродным не является: в отличие от своего близкого собрата - вируса Т-клеточного лейкоза человека - он не трансформирует человеческие лимфоциты, а убивает их.

Ко второму подсемейству относятся возбудители некоторых так называемых медленных инфекций. Мы уже упоминали об их существовании. Само понятие такого рода ввел в науку исландский исследователь В. Сигурдссон в 1954 году, высказав предположение о причине медленной инфекции-скрепи (почесухе овец).

К подсемейству пенящих относятся вирусы, не обладающие онкогенностью, но поражающие многих млекопитающих, включая человека и вызывающие так называемые синцитиеобразующие эффекты, то есть слияние клеток.

Уже из этого краткого перечня вытекает, что обратная транскрипция вовсе не равнозначна злокачественной трансформации. Для всех перечисленных агентов характерно образование ДНК-копии вирусной ДНК и встраивание этой копии в ДНК клетки-хозяина. Именно это необходимо для образования новых вирусных частиц, таков механизм репродукции этих, вирусов, но последствия для клетки могут быть самыми различными: полная гибель (как при СПИДе), слияние разных клеток в многоядерный синцитий (при репродукции пенящих вирусов), и наконец - злокачественная трансформация (как при лейкозах и образовании некоторых плотных опухолей у млекопитающих, птиц, рептилий и Т- клеточном лейкозе человека).

Итак, открытая на модели онкогенных РНК-содержащих вирусов обратная транскриптаза оказалась инструментом репродукции целого ряда неонкогенных ретровирусов. И все же это была пока только вирусология, причем вирусология одного только семейства РНК-содержащих вирусов. Однако в последние годы стали появляться данные о том, что обратная транскрипция наблюдается не только при репликации вирусов, но и в незараженных клетках дрожжей, насекомых и млекопитающих.

Как это происходит и что это означает? Речь идет о целом направлении исследований в современной молекулярной генетике, и здесь очень трудно выделить самое существенное, тем более что исследования продолжаются. Но мы попробуем.

Прежде всего необходимо подчеркнуть, что в последние годы были открыты совершенно неизвестные ранее генетические элементы, присутствующие в хромосомах большинства, а по-видимому, вообще всех организмов (во всяком случае, они уже обнаружены у бактерий, дрожжей, растений, насекомых и позвоночных) - так называемые транспозоны. Эти элементы способны изменять свое местоположение в геноме клетки.

По современным представлениям, в связи с открытием транспозонов, геном представляется качественно иным, чем это было не только в эпохи Г. Менделя и Т. Моргана, но и во время открытия двойной спирали ДНК Д. Уотсоном и Ф.
Криком. Геном - это не застывший кусочек некоего неизвестного вещества или даже вполне конкретной ДНК, а динамическая структура, чем-то напоминающая атом, имеющий, как известно, не только стабильное ядро, но и целый рой перемещающихся элементов (в частности, электронов) по орбитам вокруг.
Именно поэтому академик Г. П. Георгиев справедливо отметил, что "ген постоянен в своем непостоянстве"!

Нет сомнений в том, что и сами транспозоны, и характер их перемещения отражают какие-то новые, неизвестные ранее стороны генетической регуляции, имеющие самое непосредственное отношение к непознанным еще законам изменчивости и эволюции живой материи. Открыта, по существу, новая глава в учении о наследственности и изменчивости, причем мы еще читаем только предисловие к ней...

Для того чтобы перемещаться, транспозоны должны иметь определенную структуру в своих концевых участках. Только таким путем они могут встраиваться в определенные участки хромосомы. Каково же было удивление ученых, когда выяснилось, что структура этих концевых участков практически любых изученных транспозонов оказалась аналогичной таковой в... ретровирусной ДНК. Сейчас это уже непреложная истина, известная в деталях, которые мы попытаемся популярно изложить.

Синтез ДНК-копии ретровирусной ДНК происходит в две фазы. На первой - обратная транскриптаза синтезирует так называемую "минус" - нить ДНК непосредственно на матрице вирионной РНК. Затравкой синтеза является при этом клеточная транспортная РНК. На втором этапе синтезируется "плюс" - нить ДНК, комплементарная первой "минус" - нити. Для этого в качестве затравки нужны короткие фрагменты вирусной РНК, отрезаемые ферментом от более длинных ее кусков.

Эксперименты, проведенные Д. Бишопом и X. Вармусом в Калифорнийском университете, а также Д. Тейлором в Институте онкологических исследований в
Филадельфии, показали, что у концов ретровирусной ДНК-копии, находящейся в линейной двунитевой форме, имеются одинаковые последовательности длиной в несколько сотен пар нуклеотидов. Эти участки назвали длинными концевыми повторами - LTR (от английского long terminal region). Они оказались на обоих концах ретровирусной ДНК (а мы помним, что это и есть провирус
Темина!) абсолютно идентичными с точностью до одного нуклеотида. Кроме того, у границ каждого ЬТК последовательности оказались также идентичными, если... если читать в противоположных направлениях. Они были названы инвертированными повторами. И наконец, было установлено, что в интегрированной вирусной ДНК по краям длинных концевых повторов располагаются одинаковые короткие последовательности, принадлежащие геному хозяина. Это означает, что при встраивании вирусной ДНК в хромосому клетки хозяина в месте интеграции происходит дупликация.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: реферат на тему животные, матершинные частушки.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7 | Следующая страница реферата