Вирусология: В 3-х т. Том 1 - Филдс Б.Н.
ISBN 5-03-000283-9
Скачать (прямая ссылка):
Эти исследования фагов находились в центре той революции в биологии, которая привела к возникновению молекулярной биологии. Если до сих пор в классических генетических работах биохимические 'Приемы не использовались, то именно применение бактериофагов в качестве генетического инструмента позволило объединить генетику и биохимию в молекулярную биологию. После открытия структуры ДНК в 50-х годах бактериофаги неоднократно играли ключевую роль в разработке новых представлений и методов для изучения организации генома, транскрипции ДНК, трансляции мРНК, генетического кода и в последнее время в качестве векторов для рекомбинантных ДНК- Методические разработки, использующие генетику, привели к полной расшифровке (ееквенированию) вирусных генов и такому уровню понимания, о котором незадолго до этого можно было только мечтать.
Индукция опухолей вирусами
Представление о том, что возникновение опухолей может быть связано с вирусами, появилось после того, как было обнаружено, что вирус саркомы Рауса вызывает опухоли у кур [24] и что вирусы присутствуют в опухолях ряда млекопитающих [29]. Впоследствии было показано, что и другие вирусы могут вызывать опухоли у мелких грызунов и других видов животных. Более того, недавно получено прямое доказательство того, что вирусные агенты служат причиной появления опухолей у человека (гл. 32). Компоненты вирусов, ответственные за возникновение опухолей, называют вирусными онкогенами.
Эта область исследований имеет значение как для молекулярной биологии эукариотических клеток, так и для лечения болезней человека. Вирусные онкогены оказались в числе лучших модельных систем, помогающих изучению механизмов онкогене-тической трансформации клеток млекопитающих [2] (гл. 12, 13). Работы с вирусными онкогенами позволили определить роль и значение протеинниназ и ядерных белков в регуляции клеточного роста [5]. Обнаружение того факта, что клетки опухолей человека имеют мутации в тех генах, которые в значительной степени сходны с генами, используемыми РНК-содержащими онкогенными вирусами для трансформации клеток, способствовало выяснению
вопроса о том, какие дефекты в опухолевых клетках ответственны за индукцию опухоли. Изучение этих «клеточных онкогенов»— новая важная ветвь онкологии и едва ли не самая волнующая область в исследованиях рака [19, 28].
Биохимия и молекулярная биология
Исторически сложилось так, что большую часть усилий вирусологи затратили на идентификацию вирусов 'различных болезней— они изучали патологию болезни и определяли, является ли ее возбудителем вирус. Однако вирусы растений и животных сыграли важную роль не только в тех областях, где непосредственно изучают болезни человека -и животных, но и в смежных с ними, например в биохимии.
В 1935 г. был закристаллизован один из вирусов растений — вирус табачной мозаики — и это послужило толчком к тому, чтобы рассматривать вирусы как простой комплекс химических веществ, состоящий из белка и ^рибонуклеиновой кислоты [30]. Вскоре появились кристаллы других вирусов растений, но первый вирус человека — вирус полиомиелита — закристаллизовали только в 1955 г. И лишь в 80-х годах удалось выяснить тонкие детали, строения некоторых из этих кристаллических структур и от них перейти к объяснению структуры и функций важных вирусных белков. Например, стала возможной кристаллизация индивидуальных вирусных белков, таких как гемагглютинин и нейраминидаза вируса гриппа, а также кристаллизация целого интактного зириона — вируса кустистой карликовости томата (гл. 3 и 4). Эти исследования привели к выяснению связи между биохимическими свойствами отдельных 'белков и точной физической структурой и функцией целого вириона.
В 60-е годы появился метод центрифугирования в градиенте плотности. С его помощью исследователи научились получать вирусы в чистом виде и идентифицировать их составляющие, что способствовало более подробному изучению путей сборки вирусной частицы. Гель-электрофорез в полиакриламидном геле позволил разделить белковые смеси. Первоначально это было сделано с вирусом полиомиелита, а затем с более сложными вирусами и культивируемыми клетками.
В 50-е годы вирусную частицу считали чем-то вроде «тюка», набитого нуклеиновыми кислотами и белками. Однако представление об инертной вирусной частице противоречило данным
о наличии нейраминидазной активности у вируса гриппа и о содержании лизоцимоподобных ферментов в хвостах бактериофагов.. В 60-х и начале 70-х годов был открыт ряд ферментов вирусов, в том числе РНК-полимераза у вируса осповакцины и РНК-содержащих вирусов [16]. Самый замечательный фермент
был обнаружен у ретровирусов — это обратная транскриптаза (ревертаза), способная синтезировать ДНК на РНК-матрице [1, 31]. И наконец, совсем недавно были обнаружены ферменты, осуществляющие кэппинг мРНК [27].
Изучение экспрессии генов у вирусов эукариот современными методами биохимии нуклеиновых кислот дало также фундаментальную информацию о молекулярной биологии самих эукариот. Например, наличие полиадениловой последовательности на З'-конце мРНК [15] и сплайсинг [1а] впервые выявили у вирусов животных. Сигнальные 'последовательности, регулирующие транскрипцию и трансляцию эукариотических мРНК, в ряде случаев впервые были определены для вирусных мРНК [18].
