Ist virale einzelsträngige RNA ohne reverse Transkriptase infektiös?

In einem Lehrbuch der medizinischen Mikrobiologie, das ich gerade lese (Murray et al., 1994), geben die Autoren Folgendes an:

Das Retrovirus-Genom hat eine 5'-Kappe und ist am 3'-Ende polyadenyliert. Obwohl das Genom einer Boten-RNA (mRNA) ähnelt, ist es nicht infektiös, da es nicht für eine Polymerase kodiert, die direkt weitere mRNA erzeugen kann. Das Genom besteht aus mindestens drei Hauptgenen, die für die enzymatischen und strukturellen Proteine ​​des Virus kodieren: gag (gruppenspezifisches Antigen), pol (Polymerase) und env (Hülle). Am Ende des Genoms befinden sich Long Terminal Repeat (LTR)-Sequenzen

Daraus habe ich interpretiert, dass virale RNA, da sie keine RNA-Polymerase kodiert, selbst nicht infektiös ist. Wenn jedoch einer Zelle nur retrovirale einzelsträngige RNA injiziert würde, würde diese RNA nicht in Proteine ​​(einschließlich reverser Transkriptase) übersetzt werden, als wäre sie normale mRNA in ein Protein? Wenn das richtig wäre, dann hat die einzelsträngige RNA alle Informationen in sich, um das Virus zu vermehren. Einzelsträngige RNA muss in die DNA des Wirts revers transkribiert werden, bevor sie in mRNA transkribiert werden kann, die übersetzt werden kann.

Gibt es einen Unterschied zwischen viraler RNA und dem mRNA-Transkript, der das eine übersetzbar macht und das andere nicht?

Quelle: Murray, Patrick R. et al., Medical Microbiology (1994), zweite Ausgabe.

BEARBEITEN/AKTUALISIEREN

Ich kontaktierte den Autor dieses Kapitels (Dr. Ken Rosenthal) und erhielt einen tieferen Einblick, wie diese Hypothese (Injektion einfacher retroviraler RNA in eine Zelle) ablaufen würde. Seine Antwort lautet: Ja, die Herstellung neuer Viren ist möglich , aber nicht wahrscheinlich . Die Begründung dafür ist wie folgt:

  • Der Hauptgrund dafür, dass wahrscheinlich kein neues Virus entstehen würde, ist, dass das Genom Reverse Transkriptase benötigt, um ein neues Virus zu erzeugen. Ohne reverse Transkriptase kann keine cDNA hergestellt werden. Angenommen, ein Ribosom wäre in der Lage, Reverse Transkriptase mit nackter retroviraler RNA herzustellen, und diese neu hergestellte Reverse Transkriptase blieb in der Nähe des Ribosoms. Es hätte Schwierigkeiten, neue cDNA aus der ursprünglichen RNA-Matrize herzustellen. Eine dieser Herausforderungen besteht darin, dass die cDNA-Synthese einen spezifischen Primer für die reverse Transkriptase benötigt.
  • Die translatierte retrovirale RNA würde wahrscheinlich aufgrund ihrer begrenzten Lebensdauer im Zytoplasma abgebaut werden.
  • Es müssten genügend virale Proteine ​​translatiert werden, um ein Kapsid zu bilden. Dies wäre angesichts der Lebensdauer der RNA in unwahrscheinlich
  • Selbst wenn genügend Proteine ​​im Zytoplasma vorhanden wären, müssten diese Proteine ​​dann die RNA aus dem Ribosom entfernen, um sie einzukapseln. Auch dies ist unwahrscheinlich.

In Anbetracht dessen wäre die Mikroinjektion von nackter retroviraler RNA ein ineffizienter Prozess, um eine Infektion zu verursachen.

@F16Falcon — Könnten Sie angeben, welche Relevanz der von Ihnen zitierte Artikel für diese Frage hat?
@ F16Falcon - Aber Retroviren besitzen keine selbstreplizierende RNA und sind für ihre Replikation auf DNA angewiesen. So weit ich sehen kann, scheint der Artikel – der auf „The RNA World“ steht – so interessant er auch sein mag, für die Bedenken des Posters irrelevant zu sein.
Vergleichen Sie also jetzt die Antwort des Autors mit meiner Antwort. Trotz meiner aktuellen Punktzahl von –1 glaube ich, dass ich Recht hatte. Vielleicht könnten Sie erwägen, Kredit zu geben, wo er fällig ist, und ihn zu akzeptieren.
Danke. Es ist das Prinzip, nicht die Punkte (die ich wenig brauche.)
Sicher, obwohl ich Ihnen in einem bestimmten Punkt nicht zustimme (nämlich, dass ich mich nicht auf Hypothesen und das "Injizieren" von RNA konzentrieren sollte). Ich finde Hypothesen ein nützliches Mittel, um interessante Fragen zu finden. Alles Gute David.

Antworten (2)

Bei RNA-Viren mit einem einzelsträngigen Genom kann diese RNA positiven oder negativen Sinn haben. RNA mit positivem Sinn ist direkt durch ein Ribosom translatierbar, während eine RNA mit negativem Strang nicht direkt translatiert werden kann und daher nicht infektiös ist. Sie muss entweder mit Hilfe einer RdRP ( RNA-abhängige RNA-Polymerase , im Virion enthalten) in eine Positivstrang-RNA umgewandelt oder revers in eine DNA transkribiert werden, die dann als Matrize für die Generierung translatierbarer mRNAs dient. In beiden Fällen ist diese RNA in Abwesenheit der erforderlichen Proteine ​​nicht infektiös.

Beachten Sie, dass RNA des positiven Strangs ordnungsgemäß verschlossen werden muss, um übersetzbar zu sein. Dies ist auch nicht immer der Fall – einige Viren erzeugen oder stehlen die Kappe von den zellulären mRNAs, sobald sie in der Zelle unbeschichtet sind.

Ein weiterer erwähnenswerter Aspekt ist, dass Positiv-Sense-Retroviren normalerweise für ihre Gene in mehreren Leserahmen kodieren und das Spleißen stark nutzen, um ihre Proteine ​​herzustellen. Daher reicht die direkte Translation ihrer Positiv-Sense-RNA für eine Infektion nicht aus.

Aus Kapitel 3 in Virale Ökologie :

For plus-strand RNA viruses except retroviruses, translation of the viral RNA 
follows immediately after uncoating. The viral RNA extruded from the capsid is then 
used by the host translation machinery for directing protein synthesis (Fig. 9). 
For all other viruses, whether of DNA or RNA genome, the step immediately following 
uncoating is either transcription of the genome yielding functional mRNAs or 
reverse transcription of vRNA yielding proviral DNA (retroviruses).

Verweise:

  1. Virale Ökologie
  2. Prinzipien der Virologie

Soweit ich verstehen kann, ist der Poster besorgt über die Aussage:

Obwohl das Genom einer Boten-RNA (mRNA) ähnelt, ist es nicht infektiös, da es nicht für eine Polymerase kodiert, die direkt weitere mRNA erzeugen kann.

Ich finde dies etwas unglücklich nebenbei, da die Infektiosität viraler RNA, die „in eine Zelle injiziert“ wird, keine physiologische Relevanz hat, und würde dem Studenten raten, sich eher auf die wesentlichen Details des tatsächlichen viralen Lebenszyklus als auf solche Dinge zu konzentrieren .

Der Punkt, an dem das Poster und die andere Antwort anscheinend fehlen, ist jedoch, dass Zahlen zählen . Ein Virus (oder virale RNA) muss genügend Nachkommen für eine Infektion erzeugen, um die antivirale Abwehr zu überwältigen. Dies bedeutet, dass aus der genomischen RNA (oder DNA) ausreichend mRNA für die Translation in Protein generiert wird.

Bei „normalen“ RNA-Viren (also Nicht-Retroviren) handelt es sich um eine RNA-abhängige RNA-Polymerase, die viral kodiert werden muss, da die Wirtszelle kein solches Enzym besitzt. Retroviren produzieren jedoch mehrere mRNA-Moleküle aus einem integrierten DNA-Genom (integriert durch die RNA-abhängige DNA-Polymerase – Reverse Transkriptase) unter Verwendung der DNA-abhängigen RNA-Polymerase der Zelle, nicht durch Replikation der transkribierten mRNA.

Alle Viren sind auf Wirtsprotein-Synthesesysteme angewiesen, um ihre mRNAs zu übersetzen. Aber eine einzelne retrovirale RNA, die sowohl als mRNA als auch (als Teil des) Genoms fungieren kann, kann nur genügend Hüllproteine ​​usw. erzeugen, um sie einzukapseln (oder genügend reverse Transkriptase, um sie rückwärts zu kopieren). Eine Situation, die wahrscheinlich nicht dazu führt, dass retrovirale RNA in dieser hypothetischen Situation infektiös ist. Ich nehme an, dass die Autoren des Textes dies im Sinn haben.

Der Student dieses Fachs würde gut daran tun, die verschiedenen Transkriptionsenzyme zu unterscheiden, die an der viralen Replikation beteiligt sind, und zu lernen, sie mit ihren vollständigen Namen zu bezeichnen.

Referenz: Coffin et al. Retroviruses (1997), erhältlich im NCBI Bookshelf

RdRP ist viral kodiert, wird aber nicht notwendigerweise in einem Virion getragen. Daher beginnt die Replikation vieler Positiv-Strang-RNA-Viren buchstäblich damit, ihr Genom auf ein Ribosom zu übersetzen und so RdRP zu erzeugen. Mit anderen Worten, eine solche in eine Zelle eingeführte RNA ist buchstäblich infektiös – was die Prämisse der Frage zu sein scheint.
@Vadim - "viele Viren mit positivem Strang". Aber keine Retroviren, die keine RNA-abhängige RNA-Polymerase kodieren, was die Prämisse der Frage war.
Mit anderen Worten, was zählt, sind nicht die Zahlen , sondern wie sich das Virus repliziert und welche Gene es trägt. Beachten Sie, dass RdRP hier keine Voraussetzung ist: Wenn retrovirale RNA die reverse Transkriptase, die Integrase und die anderen Proteine ​​kodiert, die für die Initiierung des retroviralen Replikationszyklus erforderlich sind, wäre sie immer noch infektiös.
@Vadim – Sie stimmen also nicht mit den Autoren des Textes überein und betrachten retrovirale RNA als infektiös?
Ich bin mit Ihrer Erklärung, warum es nicht ansteckend ist, nicht einverstanden.
@Vadim – Es mag andere Gründe geben, aber die Autoren des Buches, das das Poster zu verstehen versucht, sagen, dass es am Fehlen einer Replik oder Replikation liegt, woraus man den unausweichlichen Schluss zieht, dass sie die Erzeugung vieler Kopien betrachten einer viralen RNA als wichtig für die Infektion. Sie denken also, dass Zahlen wichtig sind, und es brauchte jemanden, der das dem Poster und den anderen sechs Leuten, die seine Verwirrung teilen, erklärt.
Der Mangel an Replikation bedeutet, dass überhaupt keine Kopien statt nur wenige (vs. viele) Kopien vorhanden sind . Mit anderen Worten, es handelt sich eher um einen qualitativen als um einen quantitativen Unterschied. Tatsächlich haben Sie in Ihren früheren Kommentaren so viel anerkannt – es ist eher das völlige Fehlen von RdRP als seine geringe Effizienz. Aber die Formulierung in Ihrer Antwort ist irreführend.
Ist virale einzelsträngige RNA ohne reverse Transkriptase infektiös?
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