Interactiunea oncodnavirusurilor cu substratul celular

Interactiunea oncodnavirusurilor cu substratul celular

Un numar mare de virusuri cu genom ADN, infectioase in mod natural pentru o larga varietate de specii animale si pentru om, au capacitatea de a induce transformarea maligna a celulelor in vitro sau sa induca tumori la animalele de laborator. Unele determina formarea tumorilor chiar la gazdele lor naturale.

Virusurile oncogene ADN cuprind:

l) Papilomavirusuri (peste 60 de serotipuri izolate de la om si numeroase serotipuri animale).

2) Poliomavirusuri (SV_4o, polioma si virusurile BK si JC)

3) Adenovirusuri (cu numeroase variante antigenice umane si animale).

4) Herpesvirusuri (virusul Epstein-Barr, virusul bolii lui Marek, virusul carcinomului renal Lucke al broastei leopard).

5) Virusurile hepatitice (virusul hepatitei B umane).

Papilomavirusurile induc carcinomul cervixului uterin, virusul Epstein-Barr induce limfomul Burkitt si carcinomul nazofaringian, iar virusul hepatitei B este asociat cu carcinomul hepatocelular. Polioma si adenovirusurile au activitate transformanta numai in sistemele experimentale in vitro, dar rolul lor in inducerea tumorilor umane sau animale nu s-a demonstrat.

Toate virusurile oncogene ADN au simetrie icozaedrica, cu dimensiuni cuprinse intre 40-l00 nm si sunt nude, cu exceptia herpesvirusurilor.

Spre deosebire de retravirusuri, la care oncogenele sunt de origine celulara, genele transformante ale oncodnavirusurilor sunt gene virale esentiale pentru desfasurarea ciclului de replicare virala. Ele nu au corespondenta printre genele celulare normale. Genele virale oncogene (transformante) au fost caracterizate prin evidentierea rolului lor in ciclul multiplicarii acestor virusuri.

Transformarea maligna cu oncodnavirusuri nu este asociata cu producerea virusului progen, deoarece transcrierea programului tardiv este blocata.

Cercetarile de genetica moleculara au evidentiat ca genomul virusurilor oncogene ADN, din punct de vedere functional, poate fi impartit in mod conventional, in doua regiuni distincte, in raport cu momentul transcrierii lor:

a) gene timpurii, a caror transcriere precede replicarea ADN;

b) gene tardive, care sunt transcrise dupa replicarea genomului viral.

Pornind de la aceste concluzii, s-a dedus ca interactiunea oncodnavirusurilor cu celula, este modulata genetic pe doua cai distincte:

In celulele permisive sunt transcrise ambele programe genetice. Se sintetizeaza molecule de ARNm timpurii si tardive, care sunt traduse in proteine virale. Ciclul multiplicarii virale este complet. Infectia ete productiva: se asambleaza si se elibereaza virus progen, iar celula se lizeaza.

In celulele nepermisive, este transcrisa informatia genetica timpurie si numai partial, programul tardiv al genomului viral. Celulele nepermisive provin de la organisme sau din tesuturi pe care virusul nu le infecteaza in conditii naturale.

Dupa transcrierea strict limitata a informatiei genetice, un factor celular blocheaza transcrierea celorlalte gene ale programului tardiv. Ciclul multiplicarii virale este stopat inainte de replicarea genomului si nu se asambleaza virus progen. Genomul viral este degradat ori se dilueaza prin diviziunea celulelor. Rezultatul interactiunii virusului cu celula nepermisiva, de cele mai multe ori, este infectia abortiva, fara consecinte detectabile.

Daca genomul viral persista in stare fizic autonoma sau integrata in celula, are loc transformarea maligna.

Pentru ca transformarea maligna sa se produca, genele virale trebuie sa ramana asociate cu celula, fie sub forma fizic independenta, fie sub forma integrata in cromosomul celulei. Proteinele codificate de genele virale oncogene, sunt necesare permanent pentru mentinerea fenotipului transformant al celulei.

ADN viral se poate integra in ADN celular, la un situs specific sau la un situs aleatoriu. Integrarea la situs specific este probabil conditionata de proteine virale care recunosc o secventa a ADN celular, dar nu par a avea rol in procesul fizic al integrarii. Integrarea ADN viral nu are rol in propagarea virusului, nefiind o treapta obligatorie a replicarii virale. Dupa pierderea genomului viral, celula reverseaza la starea normala.

Transformarea maligna cu virusuri oncogene ADN este un eveniment rar (sub l/l0⁵) si necesita un mare numar de particule virale infectioase/celula. Ineficienta procesului de transformare, reflecta absenta mecanismelor specifice de integrare a ADN viral in cromosomii celulei. Genele virale oncogene au o probabilitate mica sa fie integrate intr-o stare care sa permita transcrierea.

Mult mai frecventa este transformarea abortiva, caz in care, infectia celulelor nepermisive este urmata de exprimarea genelor timpurii. Tranzitoriu, celula dobandeste caractere care denota procesul de transformare, dar ulterior, dupa pierderea ADN viral, reverseaza la fenotipul normal si ADN viral se pierde.

Conditia transformarii maligne este pastrarea genomului viral in celula in stare integrata sau fizic autonoma si intreruperea transcrierii genelor virale tardive.

Consecintele majore ale integrarii genomului viral sunt cele mutagene si se manifesta prin urmatoarele evenimente:

l) inactivarea genei celulare, ca rezultat al integrarii genomului viral in secventa ei sau datorita separarii genei de promotorul ei. Daca gena are un rol reglator, consecinta este perturbarea proceselor celulare dependente de gena inactivata;

2) integrarea poate sa puna o gena a celulei sub controlul unui promotor viral mult mai activ si rezultatul este o supraproductie a proteinei codificata de o gena;

3) integrarea genomului viral poate sa provoace ruperea unui cromosom celular si rearanjarea lui, astfel incat poate altera expresia genelor.

4) unul sau mai multe produse ale genelor virale pot, direct sau indirect, sa determine transformarea. Oncoproteinele codificate de virus stimuleaza celulele aflate in faza G_o sa intre in ciclul celular. Stimularea ratei activitatii mitotice a celulelor este prima treapta transformarii maligne. Actiunea oncoproteinelor este in acord cu ipoteza supradozajului.

Virusurile oncogene se deosebesc de fagii lizogeni prin faptul ca nu codifica represori, astfel incat transcrierea ADN viral integrat se face continuu. Bacteriofagul integrat necesita sinteza unui represor propriu pentru mentinerea starii lizogene, pentru a preveni activarea functiilor virale, ce produc liza bacteriei. La retravirusuri, represorul nu este necesar, deoarece celula transformata este concomitent producatoare de particule virale progene. La oncodnavirusuri, genele transformante apartin programului timpuriu si transcrierea lor este permanenta, fiind necesara pentru mentinerea starii transformate. De accea, nu este necesara sinteza represorului.

Detectarea ADN integrat. In studiul interactiunii transformante virus-celula se urmareste detectarea ADN viral, integrat sau in stare fizic autonoma, numarul si localizarea secventelor de ADN viral, in celula transformata.

Dovada concludenta a prezentei ADN viral in celulele transformate este adusa de experientele de hibridare prin metoda Southern blotting (ADN este in gel, iar ARN marcat, cu secventa cunoscuta, este utilizat ca proba). ARN marcat (radioactiv sau cu digoxigenina), obtinut prin transcrierea in vitro a ADN viral (polioma, SV₄₀ etc.) hibrideaza cu ADN izolat din celulele transformate cu virusul corespunzator, dar nu hibrideaza cu ADN izolat din celulele normale.

ADN viral se poate integra sau ramane sub forma fizic independenta in celulele transformate malign.