Горизонтальный перенос генов вирусами

В почве живут агробактерии Agrobacterium tumifacience. Эти бактерии – паразитируют на корнях растений и при этом вызывают опухолевое разрастание тканей корня. Проведенные исследования показали, что агробактерии впрыскивают в клетки корня растения свою минихромосому (т.н. плазмиду), которая содержит факторы патогенности: а) гены синтеза аминокислот – опинов; б) гены синтеза ауксина и цитокинина, которые обеспечивают опухолевое разрастание клеток корня и тем самым увеличивают кормовую базу бактерии. Методами молекулярной биологии было установлено, что гены синтеза ауксина и цитокинина – были горизонтально перенесены вирусами от растений к бактериям.

На корнях растений почвенные бактерии Agrobacterium вызывают формирование опухолей (слева), за счёт встраивания в клетки растения генов опухолеобразования. Агробактерия на поверхности растительной клетки (справа). Агробактерии получили копии этих генов от вирусов. А вирусы, до этого «похитили» копии этих генов у растений (оказалось, что формирование опухолей вызывают растительные гены, контролирующие синтез фитогормонов – ауксина и цитокинина).

Многочисленные исследования, проведенные на раковых клетках, показали, что во многих случаях злокачественное перерождение клеток происходит из-за заражения организма т.н. онкогенными вирусами. Оказалось, что это вирусы, которые горизонтально перенесли копию гена, отвечающего за деление клеток, от одного хозяина к другому. А поскольку работу вируса клетка нового хозяина контролировать не может, то это приводит к бесконтрольной работе гена деления клеток и, как следствие, к раковому перерождению здоровых клеток.

Каков же механизм горизонтального переноса генов вирусами?

Например, при заражении человека вирусом гепатита, вирус начинает синтезировать в клетках печени свои белки, среди которых присутствуют белки - обратные транскриптазы и интегразы. Обратная транскриптаза – катализирует синтез ДНК-копий вирусных генов с их РНК-матриц, а интеграза – обеспечивает встраивание этих ДНК-копий вирусных генов в ДНК нового хозяина. При этом обратная транскриптаза может делать копии не только вирусных РНК, но и РНК хозяина, а интеграза – может встраивать эти ДНК-копии хозяйских генов в ДНК вируса. Когда затем такой вирус покидает клетки печени и заражает нового хозяина, то в своём составе он несёт и копии некоторых генов своего старого хозяина. Если среди таких копий генов оказывается ген, контролирующий деление клеток хозяина, то такой горизонтальный перенос генов чреват гибелью нового хозяина из-за злокачественного перерождения клеток его печени.

Механизм переноса вирусами копий генов организма-хозяина. 1) ДНК-вирус проникает в клетку хозяина, 2) а затем и в ядро клетки хозяина; 3) в ядре клетки хозяина на ДНК-матрице вируса синтезируются РНК-копии вируса; 4) РНК-копии вируса идут в цитоплазму клетки; 5) в цитоплазме на этих РНК-матрицах синтезируются вирусные белки: белки вирусной оболочки; белки – обратные транскриптазы (эти белки обеспечивают синтез большого количества ДНК- копий с РНК–матрицы); белки интегразы (эти белки обеспечивают встраивание многочисленных ДНК-копий генов в ДНК организма) и др.; 6) белок обратная транскриптаза возвращается в ядро и обеспечивает в ядре синтез ДНК-копий вируса на РНК–матрицах; 7) ДНК-копии вируса выходят в цитоплазму, затем одеваются белками оболочки и выходят из клетки хозяина; 8) в это же время в ядре клетки хозяина считываются собственные гены хозяина: на ДНК-матрицах синтезируются собственные иРНК молекулы хозяина; 9) обратная транскриптаза вируса может делать ДНК-копии и с молекул РНК хозяина! 10) а интеграза вируса может встраивать эти ДНК-копии гена хозяина в вирусную ДНК; 11) затем такая «гибридная» ДНК-вируса выходит в цитоплазму; 12) одевается в цитоплазме в белки оболочки; 13) и из клетки хозяина выходит новый вирус. Однако, этот вирус кроме своей собственной ДНК – несёт ещё и копию гена хозяина!!!!