Реплікація, транскрипція РНК-вмісних вірусів

1. Реплікація/транскрипція - РНК-вмісних вірусів

2. Генетичні карти РНК-вмісних вірусів

Valeriy Polischuk Virology Department Kyiv National Taras Shevchenko University

3.

Віруси з ол - РНК
(-) sense РК геном: Геномна РНК не транслюється
Вірусна РНК транскрибується в (+)sense РНК
РНК неінфекційна
В складі віріона обов’язково присутня
РНК-залежна РНК-полімераза
Більшість, але не всі віруси мають суперкапсидну оболонку

4.

5. Mononegavirales (несегментована -РНК)

Геном: лінійна несегментована (-) РНК.
Організація:
3’-[leader]-[Core]-[Env]-[Pol]-[trailer]-5’
РНК компетентна для транскрипції після роздягання; утворюється
5-10 дискретних мРНК, отримані синтезом з одного промотора
Реплікація: утворюється повнорозмірна (+) РНК, що слугує
шаблоном для геномів-потомків. Повинна проходити крізь stopstart сигнали; ключове рішення відбувається в межах лідерної
послідовності.

6.

7.

8.

Nonsegmented negative strand viruses:
Mononegavirales (rhabdo, filo, paramyxo)

9.

Структура Rhabdovirus
Всі 5 білків кодуються вірусним геномом і знаходяться в
складі віріону
G protein
M Protein
P Protein
N Protein
L Protein

10.

Організація геному вірусу сказу
Розмір геному ВС 12-kb.
А). Чорні жирні лінії: N, P, M (matrixprotein), G, та L (поверхневі білки).епсілон представляє
нетранслюємий регіон 39 нп(pseudogene).
B). Організація геному “химерних” вірусів

11.

Деталі структури геному ВВС. Кодуючі регіони для нуклеопротеїну (N), фосфопротеїну (P),
матриксного білку (M), глікопротеїну (G) та РНКзРНКп (L) розділені регуляторними
послідовностями, що влючають “ transcription stop” (“gene end”) сигнал, сигнал
поліаденілювання, нетранслюючий міжгенний (“intergenic”) регіон та сигнал старту
транскрипції ( “transcription start” (“gene start”) . Транскрипційна одинця фланкована лідерною
(Le) та кіцевою (“trailer” (Tr) послідовностями. Зверніть увагу, що геном показаний від 3’ до 5’
кінця.
From Neumann et al., J. Gen Virol. DOI 10.1099/vir.0.18400-0

12.

Матрицею для РНКзРНКп ВВС слугує не
депротеінізована РНК, а
рибонуклеокапсид (РНК, зв’язана з Nбілком)
Всі мРНК ВВС кеповані і поліаденільовані
Лідерна РНК (48 нп) не кепується і не
поліаденілюється

13.

Модель синтезу РНК ВВС
Модель синтезу РНК: Схематичне зображення генома VSV, що показуэ регіон (Le) лідера і гени N і P.
Протягом транскрипції RDRP, комплекс L (великий овал) і trimer P (маленький овал), зв'язуються із
специфічними послідовностями і ініціюють старт синтезу гену N. Продуктом цієї реакції є мРНК генів N і P
ВВС. 5-термінальний кеп зображений чорним трикутником, а 3' кінець polyA(n). Протягом реплікації RDRP
ініціюється в 3' кінці генома. Реплікація потребує, щоб синтез забезпечував протеїн N для енкапсидації
виникаючої РНК. Протеїн N(штрихований овал) утримується в розчинній взаємодії з P, в співвідношенні
2:1. Позиції ініціації вказуються чорними трикутниками.
From Whelan and Wertz, 2002, PNAS 99: 9178-9183

14. Структура і організація геному філовірусів

15.

Paramyxoviridae
Glycoproteins - do not form such prominent
spikes as on influenza virus:
HN - haemagglutinin + neuraminidase activities;
Measles - referred to as H protein - no
neuraminidase activity;
RSV - G protein - neither activity.
F - consists of 2 disulphide-linked subunits (F1
+ F2) - responsible for cell fusion + haemolytic
function.
Other proteins:
The M (matrix) protein lines the inner surface of
the envelope.
NP - nucleoprotein.
L and P - polymerase activity
Глікопротеїни - не утворюють такі
видатні спайки як на вірус грипу:
HN - гемаглютиніну + нейрамінідази
діяльності; Кір - називають білка H не нейрамінідази діяльності; RSV - G
білка - ні активності.
F - складається з 2-дисульфідпов'язаних субодиниць (F1 + F2) відповідає за злиття клітин +
гемолітичної функції.
Інші білки: M (матриця) білка лінії
внутрішньої поверхні конверта. NP нуклеопротеїдів. L і P - полімеразної
активності
From Alan Cann website

16. Структура віріону вірусу грипу

- Гемагглютинін
- Нейрамінідаза
- Мембрана
- Матрикс
- Нуклеопротеїд
Valeriy Polischuk Virology Department Kyiv National Taras Shevchenko University

17. Геном вірусу грипу

1.
2341 bp
Компонент РНК-транскриптази; зв’язування мРНК господаря
(30-60 копій на віріон)
2.
2341 bp
Компонент РНК-транскриптази; ініціація транскрипції
(30-60 копій на віріон)
3.
2233 bp
Компонент РНК-транскриптази; елонгація транскрипції
(30-60 копій на віріон)
4.
1778 bp
Гемаглютинін; головна антигенна детермінанта; рецептор
(500 копій на віріон)
5.
1565 bp
Компонент РНК-транскриптази; рибонуклеопротеїд
(1000 копій на віріон)
6.
1413 bp
Нейрамінідаза; поверхневий глікопротеїд
(100 копій на віріон)
7.
8.
1027 bp
Матриксний білок; (3000 копій на віріон)
Неструктурний білок; функція невідома
890 bp
Неструктурний білок; функція невідома
Неструктурний білок; функція невідома
Valeriy Polischuk Virology Department Kyiv National Taras Shevchenko University

18. Influenza has 8 gene segments

Sequencing has revealed the
genome for influenza along with
the proteins it codes for.
Polypeptide
Function
Segme
nt
Size
(nucleotide
s)
1
2341
PB2
Subunit of polymerase: Host cap binding and endonuclease
2
2341
PB1
Catalytic subunit of polymerase
3
2233
PA
Subunit of polymerase, active in vRNA synthesis
4
1778
HA
Haemagglutinin
5
1565
NP
Nucleoprotein: Part of transcriptase complex
6
1413
NA
Neuraminidase: release of virus
7
1027
M1
Matrix protein: Major component of virion
M2
Integral membrane protein: Ion channel
NS1
Anti-interferon protein. Effects on cellular RNA transport
NS2
RNP nuclear export
8
890
Source: http://www.omedon.co.uk/influenza/influenza/

19. Синтез РНК вірусу грипу A

Всі кінцеві ділянки геномної і мРНК індивідуальних сегментів геномів
відмінні
3’ –кінці геномних РНК немодифіковані; на 5’-кінці ppp (не кеп)
Транскрипція вірусної мРНК проходить з приєднанням 10-13нп
фрагментів, "викрадених" (stolen) від клітинної мРНК
Перед 5’-кінецем вірусна полімераза робить паузу і повторює
копіювання внутрішнього тракту U7 для додавання ~ 150 залишків до
3’-кінця мРНК копії
Геномна РНК копіюється в повнорозмірну антигеномну (+) олРНК
1
2
3
4

20.

Реасортація геномів вірусу грипу
Valeriy Polischuk Virology Department Kyiv National Taras Shevchenko University

21.

22.

Nature, October 2005

23.

Зворотня генетика вірусу грипу
Figure from The Scientist, based on Neumann et al., PNAS 96: 9345

24.

(plant hosts)

25. Самостійна робота

Скласти схему реплікаціїтрансктипції вірусу паротиту