Провирусы: интеграция вирусного генома и стратегии репликации.

Введение

Провирус – это вирусный геном, интегрированный в ДНК клетки-хозяина. В случае бактериальных вирусов (бактериофагов) провирусы часто называют профагами. Однако провирусы существенно отличаются от профагов, и эти термины не следует использовать как взаимозаменяемые. В отличие от профагов, провирусы не иссекаются из генома хозяина при стрессе клетки-хозяина. Это состояние может быть этапом вирусной репликации или состоянием, которое сохраняется в течение длительного времени в виде неактивной вирусной инфекции или эндогенного вирусного элемента. При неактивных вирусных инфекциях вирус не реплицируется самостоятельно, за исключением репликации клетки-хозяина. Это состояние может сохраняться на протяжении многих поколений клеток-хозяев. Эндогенные ретровирусы всегда находятся в состоянии провируса. Когда (неэндогенный) ретровирус проникает в клетку, его РНК обратной транскриптазой превращается в ДНК, которая затем встраивается в геном хозяина интегразой. Провирус не создает непосредственно новые копии своей ДНК, будучи интегрированным в геном хозяина таким образом. Вместо этого он пассивно реплицируется вместе с геномом хозяина и передается потомству исходной клетки; все потомки инфицированной клетки также будут нести провирусы в своих геномах. Это известно как лизогенное вирусное размножение. Интеграция может привести к латентной или продуктивной инфекции. При продуктивной инфекции провирус транскрибируется в мРНК, которая непосредственно производит новые вирусные частицы, которые, в свою очередь, будут инфицировать другие клетки посредством литического цикла. Латентная инфекция возникает, когда провирус находится в транскрипционно неактивном состоянии. Латентная инфекция может стать продуктивной в ответ на изменения в окружающей среде или состоянии здоровья хозяина; провирус может быть активирован и начать транскрипцию своего вирусного генома. Это может привести к гибели клетки-хозяина, поскольку механизм синтеза белка клетки используется для производства новых вирусов. Провирусы могут составлять около 8% генома человека в виде унаследованных эндогенных ретровирусов. Термин «провирус» относится не только к ретровирусам, но также используется для описания других вирусов, способных интегрироваться в хромосомы хозяина, например, аденоассоциированного вируса. Интеграцию в геном хозяина используют не только эукариотические вирусы; многие бактериальные и археальные вирусы также применяют эту стратегию размножения. Все семейства бактериальных вирусов с циркулярными (одноцепочечными или двуцепочечными) геномами ДНК или реплицирующими свои геномы через циркулярный промежуточный продукт (например, хвостовые вирусы dsDNA) имеют умеренные формы.

A provirus is a virus genome that is integrated into the DNA of a host cell. In the case of bacterial viruses (bacteriophages), proviruses are often referred to as prophages. However, proviruses are distinctly different from prophages and these terms should not be used interchangeably. Unlike prophages, proviruses do not excise themselves from the host genome when the host cell is stressed. This state can be a stage of virus replication, or a state that persists over longer periods of time as either inactive viral infections or an endogenous viral element. In inactive viral infections the virus will not replicate itself except through replication of its host cell. This state can last over many host cell generations. Endogenous retroviruses are always in the state of a provirus. When a (nonendogenous) retrovirus invades a cell, the RNA of the retrovirus is reverse transcribed into DNA by reverse transcriptase, then inserted into the host genome by an integrase. A provirus does not directly make new DNA copies of itself while integrated into a host genome in this way. Instead, it is passively replicated along with the host genome and passed on to the original cell's offspring; all descendants of the infected cell will also bear proviruses in their genomes. This is known as lysogenic viral reproduction. Integration can result in a latent infection or a productive infection. In a productive infection, the provirus is transcribed into messenger RNA which directly produces new virus, which in turn will infect other cells via the lytic cycle. A latent infection results when the provirus is transcriptionally silent rather than active. A latent infection may become productive in response to changes in the host's environmental conditions or health; the provirus may be activated and begin transcription of its viral genome. This can result in the destruction of its host cell because the cell's protein synthesis machinery is hijacked to produce more viruses. Proviruses may account for approximately 8% of the human genome in the form of inherited endogenous retroviruses. A provirus not only refers to a retrovirus but is also used to describe other viruses that can integrate into the host chromosomes, another example being adeno associated virus. Not only eukaryotic viruses integrate into the genomes of their hosts; many bacterial and archaeal viruses also employ this strategy of propagation. All families of bacterial viruses with circular (single stranded or double stranded) DNA genomes or replicating their genomes through a circular intermediate (e. g., tailed dsDNA viruses) have temperate members.