Warum wandeln Retroviren (z. B. HIV) ihr RNA-Genom in DNA um (unter Verwendung von reverser Transkriptase) und transkribieren es dann zurück in virale RNA (und übersetzen diese in virale Proteine). Um ihr Genom zu replizieren, wäre es sicherlich einfacher, RNA-abhängige RNA-Polymerasen zu verwenden, als es RNA-Viren wie das Masernvirus tun.
Interpretation der Frage
Anfangs interpretierte ich die Frage als wenig mehr als „Warum eine Art von Virus und nicht eine andere?“ (dsDNA. ssDNA, ssRNA [+ve v. –ve] usw.), und so (was nicht zu beantworten wäre) war die Art und Weise, wie @Taimur es verstanden zu haben scheint. Und ich hatte auch das Gefühl, dass der Verweis des Posters auf „Komplexität“ mehr seine Vertrautheit mit anderen Viren widerspiegelte als eine wirkliche Wertschätzung dessen, was auf molekularer Ebene komplex ist.
Ich glaube jedoch jetzt , dass ich die Frage falsch verstanden habe, weil ich die falsche Annahme, auf der sie meiner Meinung nach basiert, nicht gewürdigt habe. Wenn ich richtig liege, könnte es folgendermaßen umformuliert werden, um diese Annahme klar zu machen:
„ Wenn der einzige Zweck der Integration einer DNA-Kopie der retroviralen RNA in das Wirtsgenom darin besteht, die RNA im Virion zu replizieren , warum wird dann nicht wie bei anderen RNA-Viren eine RNA-abhängige RNA-Polymerase verwendet?“
Antworten
Dieses Stadium des retroviralen Lebenszyklus, in dem eine DNA-Kopie in das Wirtsgenom integriert wird, ist kein zufälliges Stadium in einem Mechanismus zur Replikation der Virion-RNA – es ist das Schlüsselelement der Vorgehensweise oder Existenzstrategie des Virus.
Erläuterung
Wie im ersten Absatz des Wikipedia-Artikels über Retroviren erklärt , kann es, sobald es in das Wirtsgenom integriert ist, dort bestehen bleiben:
„Die Wirtszelle behandelt dann die virale DNA als Teil ihres eigenen Genoms und übersetzt und transkribiert die viralen Gene zusammen mit den zelleigenen Genen …“
Man kann sich dies als eine Strategie vorstellen, die das Virus anwendet, um sich zu „verstecken“, bis die Umstände dafür geeignet sind, mehr infektiöse Nachkommen zu produzieren. Man könnte sogar die Form, die in die Wirts-DNA integriert ist, als virales Genom betrachten – und nicht die Form, die von Lipiden und Proteinen in Viruspartikel eingekapselt ist.
Diese Art von Lebensstil ähnelt in gewisser Weise der bestimmter DNA-Bakteriophagen, die entweder lytische oder lysogene Infektionen hervorrufen können. Eine solche Persistenz viraler Genome im Wirt wird auch bei einigen eukaryotischen DNA-Viren wie dem Herpes-simplex-Virus beobachtet , bei dem eine Person eine sogenannte latente Infektion haben kann, die lebenslang zum Auftreten von Lippenherpes (im Fall von HSV1) führt des Individuums, da das Virus von Zeit zu Zeit durch verschiedene Reize aktiviert wird.
Ich werde die Antwort hauptsächlich darauf konzentrieren, "warum das HIV-Virus solche Mechanismen entwickelt hat, um von RNA zu DNA und zurück zu RNA zu gelangen, wenn es einfach die erste RNA verwenden könnte, um seine Kopien zu erstellen". Während andere bereits den groben Punkt diskutiert haben, werde ich mehr über die Details diskutieren. Es gibt ein paar Punkte, die dies unterstützen könnten, die alle im Grunde auf die Evolution zurückzuführen sind.
Erhöhte Mutationen: Der Prozess der Umwandlung von viraler RNA in DNA wird durch das virale Enzym Reverse Transkriptase durchgeführt . Der Punkt hier ist, dass dieser Prozess der reversen Transkription extrem fehleranfällig ist ( Zheng et al ., 2005 ), was seine Chancen erhöht, eine Arzneimittelresistenz und andere Fähigkeiten zu entwickeln.
Rekombination: Auch hier besitzt das Enzym Reverse Transkriptase die Fähigkeit, eine Rekombination viraler DNA zu bewirken. Während der Rekombination kann die entstehende DNA mehrere Male zwischen den beiden Kopien der viralen RNA wechseln ( Charpentier et al ., 2006 ), bekannt als Copy-Choice-Rekombination, und kann die genetische Information schnell zwischen dem elterlichen und dem Nachkommen-Genom verschieben.
Posttranskriptionelle Modifikationen: Nachdem die virale DNA vollständig transkribiert ist, wird sie gespleißt, um reife mRNA zu bilden. Diese mRNAs führen zur Produktion der viralen Proteine Tat und Rev. Die Akkumulation von Rev im Zellkern ermöglicht es den vollständigen mRNAs, den Zellkern zu verlassen und virale Genome oder Strukturproteine Gag und Env zu bilden ( Pollard et al ., 1998 ). Daher ist die reverse Transkription für das Virus lebenswichtig.
Verweise:
Viren gehören zu den Partikeln, deren evolutionärer Ursprung Wissenschaftlern noch immer ein Rätsel ist. Es wurden verschiedene Hypothesen aufgestellt, aber keine davon konnte bisher bewiesen werden.
Wie einer unserer Kommentatoren jedoch sagte: „Was funktioniert, funktioniert und was nicht, funktioniert nicht.“ Das ist das Grundkonzept der Evolutionstheorie. Alle Organismen, die in einer Umgebung mit einer bestimmten Anpassung überleben können, egal ob es mehr oder weniger Zeit in Anspruch nimmt, werden überleben und weiterhin die gleiche Anpassung verwenden.
Ein weiterer zu berücksichtigender Punkt ist, dass sich niemals einzelne Organismen entwickeln, sondern nur Populationen (Organismen derselben Art, die zur gleichen Zeit im selben Gebiet leben) . Das bedeutet, dass sich ein Retrovirus nicht an eine einfachere Methode anpasst, nur weil es weniger Zeit in Anspruch nimmt. Wenn Bedingungen eintreten, die das retrovirale Verfahren der Verwendung von reverser Transkriptase nicht begünstigen, aber das Verfahren anderer RNA-Viren begünstigen, dann nimmt die Zahl der Retroviren einfach ab, bis sie Null sind und die RNA-Viren überleben.
Ich hoffe Ihre Anfrage zufriedenstellend beantwortet zu haben.
RM
David
David