Как вирус гепатита D захватывает механизмы репликации хоста

Разорванный пиратский флаг

Эта история является частью более крупной серии статей о вироидах и вирусоидах, малых инфекционных РНК. Это также пятая статья в серии о вирусе гепатита D, вирусоидоподобном патогене, вызывающем серьезные заболевания человека. Остальные вы можете прочитать на Forbes или на сайте williamhaseltine.com.

Все вирусы кодируют фермент, способный реплицировать их геном, будь то ДНК или РНК. Без такого фермента вирус становится бессильным — даже если ему удастся проникнуть в клетку-хозяина, он не сможет размножаться. Исключением являются вироиды и вирусоиды, включая гепатит D. Эти небольшие патогены с кольцевой РНК не кодируют собственные ферменты репликации. Несмотря на это, им удается воспроизводиться без проблем. Как? Простой ответ заключается в том, что они захватывают механизм репликации клетки-хозяина. Хотя большинство вироидов и вирусоидов не кодируют белки, вирус гепатита D кодирует их. Белок гепатита D, известный как антиген вируса гепатита D (HDAg), модифицирует соответствующие клеточные механизмы в свою пользу. В частности, он взаимодействует с ДНК-зависимыми РНК-полимеразами хозяина (Pol I, Pol II и Pol III). Ниже приводится обзор этой стратегии и ее важности для жизненного цикла гепатита D (рис. 1). Понимание этих взаимодействий открывает возможность для создания новых противовирусных препаратов, специфичных для гепатита D.

РИСУНОК 1. Схематическое изображение жизненного цикла вируса гепатита Дельта (HDV).

Что такое РНК-полимеразы хозяина?

РНК-зависимые РНК-полимеразы — это ферменты, которые клетка использует для копирования информации из ДНК в РНК. Существует три человеческие РНК-полимеразы, обозначенные как РНК-полимеразы I, II и III.

РНК-полимераза I

РНК-полимераза I представляет собой большой белок, состоящий из 14 различных субъединиц, известных как полипептиды. Он способствует делению клеток, создавая многие компоненты рибосом, механизма клеток, производящего белок. Думайте о рибосомах как о переводчиках; Проходя по цепи РНК, они превращают нуклеотиды, составляющие РНК, в аминокислоты. РНК внутрь, белки наружу.

РНК-полимераза I производит эти рибосомальные фрагменты — рибосомальные рибонуклеиновые кислоты (рРНК), если использовать технический термин, — путем транскрипции особого вида ДНК, называемого рибосомальной ДНК (рДНК). Рибосомальная РНК, транскрибируемая РНК-полимеразой I, соединяется с рибосомальными белками, образуя полноценную рибосому.

Транскрипция рибосомальной ДНК в рибосомальную РНК с помощью РНК-полимеразы I происходит в отдельном подкомартменте ядра, известном как ядрышко.

РНК-полимераза II

РНК-полимераза II также представляет собой мультибелковый комплекс, состоящий из 12 различных субъединиц. Пять его субъединиц являются общими с РНК-полимеразой I и III. Несмотря на это, его функция совсем другая; где РНК-полимераза I транскрибирует исключительно рибосомальную ДНК, РНК-полимераза II транскрибирует белок-кодирующие участки обычной ДНК в информационную РНК. Эти информационные РНК затем используются в качестве прототипов для синтеза белков.

Транскрипция ДНК РНК-полимеразой II происходит в нуклеоплазме.

РНК-полимераза III

РНК-полимераза III — самая крупная из трех РНК-полимераз, состоящая из 17 субъединиц. Опять же, пять субъединиц у него общие с двумя другими РНК-полимеразами. Как и две другие полимеразы, она также способствует транскрипции ДНК в определенные виды РНК. В частности, он транскрибирует ДНК с образованием 5S-рибосомальной РНК — единственной молекулы рибосомальной РНК, не транскрибируемой РНК-полимеразой I — и с образованием транспортной РНК (тРНК).

РИСУНОК 2. Диаграмма Венна, сравнивающая состав субъединиц трех РНК-полимераз.

Помимо вышеупомянутых РНК-полимераз, существуют еще две (Pol IV и Pol V). Однако они встречаются исключительно в растениях. Поскольку гепатит D является патогеном животных, две растительные РНК-полимеразы не имеют значения.

Взаимодействие D-РНК-полимеразы гепатита

Напомним, что ДНК-зависимые РНК-полимеразы обычно берут ДНК в качестве матрицы и преобразуют ее в ту или иную форму РНК. Однако вирус гепатита D состоит исключительно из РНК. Это означает, что патоген каким-то образом присваивает полимеразам использование РНК в качестве матрицы — РНК к РНК, а не ДНК к РНК. Как он достигает этой подрывной деятельности?