Рекомбинация РНК

Рекомбинация РНК * рэкамбінацыя РНК * RNA recombination — образование рекомбинантных молекул РНК, существование которых было установлено по способности вирусного РНК-генома кодировать белки, принадлежащие разным родителям, путем прямого анализа нуклеотидной последовательности рекомбинантов. Быстрые методы секвенирования дали возможность существенно расширить список рекомбинантных РНК, образовавшихся естественным путем. Рекомбинантные РНК образуются в клетках организмов всех царств. Анализ нуклеотидных последовательностей рекомбинантов показал, что место рекомбинации (перекрест) почти всегда расположен между гомологичными участками родительских геномов и в местах перекреста нет делеций или вставок, т. е. происходит гомологичная рекомбинация. Поскольку вирусный геном почти целиком состоит из кодирующих последовательностей или структур, важных для репликации, то большинство рекомбинантовнежизнеспособно. Частоты этой рекомбинации у разных вирусов существенно различаются. У многих вирусов гомологичная рекомбинация не была обнаружена вовсе, а у РНК-содержащих колифагов ее частота не превышает 10-11 на 1 нуклеотид, что на шесть порядков ниже, чем у полиовируса. Негомологичная рекомбинация приводит к изменению структуры вирусного генома. Однако если это не препятствует репликации РНК, рекомбинант может быть размножен и исследован. Наиболее распространенным случаем негомологичной рекомбинации является образование так называемых дефектных интерферирующих геномов (DI-геномов) в результате делеции части вирусного генома. Т. к. в DI-геномах изменен или отсутствует хотя бы один ген, они могут реплицироваться только в присутствии в той же клетке полноценного аутентичного вируса-помощника. DI-геномы обнаружены у большинства РНК-содержащих вирусов, и это позволяет сделать вывод, что негомологичная рекомбинация РНК — явление универсальное. Поскольку DI-геномы и родительские вирусы размножаются с разными скоростями, трудно точно определеить частоту негомологичной рекомбинации, однако данные о том, что с каждым пересевом содержание DI-геномов в популяции полиовирусов возрастает в 1,05-1,08 раза и требуется около 20 пересевов для достижения ими детектируемого уровня (≥10%), указывают на то, что уже первая генерация вируса содержит не менее 2% DI-геномов. Т. к. все делеции генома полиовируса обнаруживаются на участке не менее 2 т. н., это соответствует частоте рекомбинаций ≥10-5 на 1 нуклеотид, что не ниже частоты внутритиповой гомологичной рекомбинации у этого вируса. В негомологичной рекомбинации участвуют участвуют как вирусные, так и клеточные РНК, а скудость данных по рекомбинации между клеточными РНК объясняется отсутствием адекватных экспериментальных моделей. Биологическое значение негомологичной рекомбинации РНК состоит в том, что она может приводить к образованию совершенно новых генетических структур. Этот тип рекомбинации РНК является совокупным результатом действия разных механизмов, являющихся, по-видимому, вариантами нерепликативного способа разрыва-воссоединения цепей. В отличие от ДНК, молекулы РНК рекомбинируют без участия специальных ферментных систем. Однако отсутствие таких систем компенсируется высокой химической активностью самой РНК, следствием которой, в частности, является способность РНК к самопроизвольной неспецифической рекомбинации. Гомологичная рекомбинация РНК в большинстве вирусных систем происходит с низкой частотой и может быть объяснена как частный случай негомологичной рекомбинации, происходящей по одному из нерепликативных механизмов. Отдельно от описанных выше стоят пикорнаи коронавирусы, у которых гомологичная рекомбинация происходит столь же часто, как и негомологичная. Вероятно, высокая частота гомологичной рекомбинации у этих вирусов является эволюционным приобретением, связанным с тем, что у них геном представлен единственной одноцепочечной РНК, которая либо транслируется как единый полипротеин (пикорнавирусы), либо имеет необычно большую длину (~30 т. н.; коронавирусы). При высокой частоте ошибок репликации РНК (10-3-10-4 на 1 нуклеотид) многие реплики таких геномов будут иметь дефекты, инактивирующие вирус. Гомологичная репликация могла бы выполнять роль репарационного механизма, производя из двух дефектных геномов один полноценный.