Viral Gen İfadesi ve Protein Sentezi
Viral bir genom hücre içine girdiğinde, virüsün haberci RNA (mRNA) üretmesi ve bunu proteine çevirmesi gerekmektedir. Bunu nasıl yaptığı genom tipine bağlıdır: bazı virüsler doğrudan konak ribozomları tarafından okunurken, diğerlerinin önce transkribe edilmesi gerekmektedir ve birçoğu kendi mRNA'larını üretmek ve değiştirmek için kendi enzimlerini getirmektedir. Virüsler ribozomlardan yoksun oldukları için, hepsi nihayetinde konak translasyon (çeviri) mekanizmasına bağımlıdır.
Tanım
Viral gen ifadesi, viral haberci RNA ve proteinlerin düzenlenmiş üretimidir; bu süreç mRNA'ya giden transkripsiyon veya diğer yolları, mRNA modifikasyonunu ve viral proteinlerin konak ribozomları üzerindeki translasyonunu içermektedir.
Kapsam
Bu konu, viral mRNA üretimini (gerektiğinde transkripsiyonu), mRNA'nın hücre tarafından tanınmasını sağlayan başlık ekleme (capping) gibi modifikasyonları, erken ve geç gen ifadesinin zamansal programını ve viral mRNA'nın hücresel mesajlarla rekabet etmesini sağlayan stratejiler de dahil olmak üzere viral proteinlerin konak ribozomları üzerindeki translasyonunu kapsamaktadır. Bu, referans ve eğitim materyali olup, klinik bir rehberlik niteliği taşımamaktadır.
Temel sorular
- Bir virüs, konak ribozomlarının tanıyacağı ve translasyonunu yapacağı haberci RNA'yı nasıl üretir?
- Viral gen ifadesi, zamansal olarak erken ve geç fazlara nasıl düzenlenir?
- Virüsler, konak translasyon mekanizmasını kendi mesajlarına doğru nasıl yönlendirir?
Anahtar kavramlar
- mRNA'ya giden yolu belirleyici olarak genom tipi
- Virüs tarafından kodlanan RNA polimerazları
- mRNA'nın başlık eklenmesi (capping) ve translasyon mekanizması tarafından tanınması
- Zamansal program: erken (düzenleyici) ve geç (yapısal) gen ifadesi
- Başlık bağımlı translasyon ve iç ribozom giriş bölgeleri (IRES)
- Konak hücrenin kapatılması (shut-off) ve ribozomlar için rekabet
- Viral proteazlar tarafından poliprotein işlenmesi
Mekanizmalar
Haberci RNA'ya giden yol genom tarafından belirlenmektedir. Pozitif iplikli RNA doğrudan translasyona uğrayabilmektedir; negatif iplikli RNA ve çift iplikli RNA virüsleri, mRNA'yı transkribe etmek için kendi polimerazlarını taşımaktadır; DNA virüsleri genellikle konak veya viral polimerazlar tarafından transkribe edilmektedir; ve retrovirüsler, daha sonra transkribe edilen bir DNA kopyasını entegre etmektedir. Verimli bir şekilde translasyona uğramak için, viral mRNA'lar genellikle bir 5' başlığa (cap) ve hücre tarafından tanınan diğer özelliklere ihtiyaç duymaktadır ve birçok virüs, bazen alışılmadık kimyasal yollarla bir başlık ekleyen enzimleri kodlamakta veya ödünç almaktadır. İfade tipik olarak zamana göre düzenlenmekte olup, erken genler düzenleyici ve replikasyon proteinlerini, geç genler ise yapısal bileşenleri kodlamaktadır. Translasyon, hücresel mesajlar için kullanılan aynı uzama, sonlanma ve geri dönüşüm adımları aracılığıyla konak ribozomları üzerinde gerçekleşmekte ve virüsler, proteinlerinin üretilmesini sağlamak için iç ribozom giriş bölgeleri (internal ribosome entry sites), konak translasyonunun baskılanması veya poliprotein işlenmesi gibi stratejiler uygulamaktadır.
Klinik önem
Polimerazlar ve başlık ekleme enzimleri gibi virüse özgü gen ifadesi enzimleri, konak eşdeğerlerinden farklıdır ve bu nedenle antiviral ilaçlar için hedefler oluşturmaktadır. Bu madde, referans ve eğitim amacıyla temel moleküler biyolojiyi kavramsal düzeyde açıklamaktadır; reçete yazma, ilaç seçimi veya bireysel hasta bakımı için bir temel teşkil etmemektedir.
Tarihçe
1970'lerde farklı virüslerin mRNA üretme ortak gereksinimine farklı yollarla ulaştığının fark edilmesi, Baltimore sınıflandırmasının temelini oluşturmuş ve viral gen ifadesi çalışmalarını çerçevelemiştir. Sonraki moleküler çalışmalar, virüs tarafından kodlanan polimerazları ve başlık ekleme enzimlerini karakterize etmiş, birçok virüsün erken-geç zamansal programını tanımlamış ve iç ribozom giriş bölgeleri aracılığıyla başlık bağımsız translasyonu ortaya çıkararak virüslerin konağın protein sentezi mekanizmasını nasıl ele geçirdiğini gözler önüne sermiştir.
Öne çıkan isimler
- David Baltimore
- Bruno Canard
- Thomas Dever
- Rachel Green
İlgili konular
Temel eserler
- decroly-2012
- dever-green-2012
Sıkça sorulan sorular
- Bazı virüsler neden kendi polimerazlarını hücreye taşır?
- Konak hücreler, belirli viral genomları (örneğin negatif iplikli veya çift iplikli RNA'yı) transkribe edemez; bu nedenle bu virüsler, hücreye girdiklerinde ilk haberci RNA'ları üretmek üzere viryon içinde bir polimeraz paketlemektedir.
- Virüsler ribozomlardan yoksunsa, proteinleri nasıl üretilir?
- Her virüs, haberci RNA'sını translasyonunu yapmak için konak hücrenin ribozomlarına bağımlıdır; virüsler mRNA'yı ve genellikle onu destekleyici stratejileri sağlarken, protein sentezinin kendisi hücre tarafından gerçekleştirilmektedir.