REPRODUKCIA VÍRUSU: CHARAKTERISTIKA, CYKLUS REPLIKÁCIE VÍRUSU, PRÍKLAD (HIV) - BIOLÓGIE - 2026

Replikácie vírusu je, ako rôzne typy vírusov množia v bunkách invázii. Tieto entity DNA alebo RNA majú mnoho rôznych stratégií na nábor štruktúr v bunke a na ich použitie na vytváranie svojich kópií.

Biologická „funkcia“ akéhokoľvek typu vírusovej replikácie je generovať nové vírusové genómy a proteíny v dostatočnom množstve, aby sa zabezpečila propagácia vírusového genómu, ktorý napadol bunku.

Kroky replikácie vírusu (Zdroj: Alejandro Porto prostredníctvom Wikimedia Commons)

Všetky vírusy, ktoré sú doteraz známe, potrebujú na svoje množenie bunkové enzýmy, pretože nemajú svoje vlastné enzýmy, ktoré im umožňujú replikovať sa a rozmnožovať sa samostatne.

Vírusové molekuly sú schopné napadnúť prakticky akýkoľvek typ bunky v biosfére.

Preto ľudstvo nasmerovalo veľké množstvo zdrojov a úsilia na pochopenie nielen fungovania vírusov, ale aj replikácie vírusov, pretože tento proces je kľúčom k riadnej kontrole všetkých chorôb, ktoré sú výsledkom infekcie vírusom. vírusový pôvod.

Vírusy sa musia dostať do vnútra buniek a na tento účel musia zaviesť špecializované mechanizmy na „obídenie“ endogénnej obrany svojich hostiteľov. Akonáhle sa dostanú medzi „kolonizujúcich“ jednotlivcov, musia byť schopní vstúpiť do svojich buniek a replikovať svoj genóm a proteíny.

vlastnosti

Replikácia vírusu predstavuje dôležité variácie u každého druhu vírusu; Okrem toho môžu tie isté druhy niesť rôzne sérotypy, „kvázispeciy“ a vírusy s veľkými modifikáciami v ich genomickej sekvencii.

Genom vírusov môže pozostávať z nukleových kyselín, ako je DNA, RNA alebo obidve, jednoduchý alebo dvojitý pás. Uvedené molekuly môžu mať tiež kruhový, lineárny tvar, medzi inými napríklad „vlásenky“ (vlásenka).

V dôsledku veľkých rozdielov v štruktúre vírusov existuje veľké množstvo stratégií a mechanizmov na uskutočnenie replikácie. Medzi všetkými druhmi sú však zdieľané niektoré viac-menej všeobecné kroky.

Cyklus replikácie vírusu

Zdroj obrázka: Nebol poskytnutý žiadny strojom čitateľný autor. Guaguaguagua prevzatá (na základe nárokov na autorské práva).

Všeobecný cyklus replikácie vírusu všeobecne zahrnuje 6 alebo 7 krokov, ktoré sú:

1 - Adsorpcia alebo väzba na bunku,

2 - Penetrácia alebo vstup do bunky

3. Uvoľnenie genómu

4 - Replikácia genómu

5- Zostava

6- Zrelé

7- Lýza alebo uvoľnenie pučaním

Adsorpcia alebo väzba na bunku

Vírusy v súčasnosti majú vo svojej štruktúre proteín alebo molekulu známu ako antireceptor, ktorý sa viaže na jednu alebo viac makromolekúl na vonkajšej membráne bunky, do ktorej chcú vstúpiť. Tieto molekuly sú všeobecne glykoproteíny alebo lipidy.

Glykoproteíny alebo lipidy na vonkajšej membráne "cieľovej" bunky sú známe ako receptory a vírusy na tieto receptory priľnú alebo kovalentne viažu svoju proteínovú alebo anti-receptorovú molekulu.

Penetrácia alebo vstup do bunky

Keď sa vírus naviaže na vonkajšiu membránu bunky prostredníctvom spojenia receptor-antireceptor, môže vstúpiť do bunky pomocou troch mechanizmov: endocytózy, fúzie s bunkovou membránou alebo translokácie.

Keď dôjde k vstupu endocytózou, bunka vytvorí malú rozštep v špecifickej oblasti membrány, presne tam, kde je vírus pripojený. Bunka potom vytvorí určitý druh vezikúl okolo vírusovej častice, ktorá je internalizovaná a keď už je vo vnútri, rozpadne sa a uvoľní vírus do cytosolu.

Endocytóza je pravdepodobne najbežnejším mechanizmom vstupu vírusov, pretože bunky neustále internalizujú vezikuly v reakcii na rôzne vnútorné a vonkajšie stimuly a na rôzne funkčné účely.

Fúzia s bunkovou membránou je mechanizmus, ktorý môžu byť uskutočňované iba vírusmi, ktoré sú obalené ochranným krytom nazývaným kapsid. Počas tohto procesu sa zložky kapsidu fúzujú s bunkovou membránou a vnútro kapsidu sa uvoľňuje do cytosolu.

Premiestnenie bolo zriedka zdokumentované a nie je úplne pochopené. Je však známe, že vírus adheruje na makromolekulu receptora na povrchu membrány a internalizuje sa interkalovaním medzi komponentmi bunkovej membrány.

Uvoľnenie genómu

Tento proces je pri vírusovej replikácii najmenej pochopený a možno najmenej študovaný. Počas neho sa kapsid odstráni a vírusový genóm sa vystaví s ním spojenými nukleoproteínmi.

Predpokladá sa, že obal vírusového genómu je fúzovaný s endocytovaným vezikulom. Ďalej sa predpokladá, že tento krok replikácie je vyvolaný nejakým vnútorným faktorom v bunke, ako je napríklad pH alebo zmena v koncentrácii elektrolytu, atď.

Replikácia vírusového genómu

Replikačné procesy vírusového genómu sú medzi jednotlivými druhmi vírusu veľmi variabilné; V skutočnosti sú vírusy klasifikované do 7 rôznych tried podľa typu nukleovej kyseliny, ktorá tvorí ich genóm.

Spravidla sa väčšina vírusov DNA replikuje v jadre buniek, do ktorých vnikli, zatiaľ čo väčšina vírusov RNA sa replikuje v cytosole.

Niektoré jednovláknové (jednovláknové) vírusy DNA prenikajú do bunkového jadra a slúžia ako „templátové“ vlákna na syntézu a množenie viac jednovláknových molekúl DNA.

Iné vírusy s dvoma pásmami RNA syntetizujú svoj genóm pomocou segmentov a keď sa syntetizujú všetky segmenty, zhromaždia sa v cytosóle hostiteľskej bunky. Niektoré genómy obsahujú vo svojom genóme genetickú sekvenciu, ktorá má informácie kódujúce RNA polymerázu.

Po translácii tejto RNA polymerázy sa začne replikácia viacerých kópií vírusového genómu. Tento enzým môže generovať messengerové RNA, aby produkovali proteíny, ktoré spôsobia kapsid vírusu a ďalších jeho zložiek.

zhromaždenie

Po syntéze viacerých kópií vírusového genómu a všetkých zložiek kapsidu sa všetky z nich nasmerujú na konkrétne miesto bunky, ako je jadro alebo cytoplazma, kde sa zostavia ako zrelé vírusy.

Mnoho autorov neuznáva zostavenie, dozrievanie a lýzu ako samostatné procesy v životnom cykle vírusov, pretože tieto procesy sa často vyskytujú postupne, keď sa koncentrácia častí a genómu vírusu nachádza v bunke. je veľmi vysoká.

vyzretý

Počas tejto fázy sa vírus stáva „infekčným“; to znamená, že kapsidové proteíny dozrievajú alebo sa objavujú konformačné zmeny, ktoré transformujú počiatočnú štruktúru na častice schopné infikovať ďalšie bunky.

Niektoré vírusy dozrievajú svoje štruktúry vo vnútri buniek, ktoré infikujú, iné to robia až potom, čo spôsobia lýzu buniek.

Lýza alebo uvoľnenie pučaním

U väčšiny vírusov dochádza k uvoľňovaniu lýzou alebo pučaním. Pri lýze sa bunka rozkladá a uvoľňuje celý svoj obsah do extracelulárneho prostredia, čo umožňuje zostaveným a zrelým vírusom voľne cestovať, aby našli inú infikovanú bunku.

Uvoľňovanie pučaním je špecifické pre vírusy, ktoré majú lipidový a proteínový obal. Tieto prechádzajú plazmovou membránou a vytvárajú druh intracelulárnych vezikúl.

Príklad vírusovej replikácie (HIV)

Cyklus vírusovej replikácie vírusu HIV. Zdroj: Jmarchn

Vírus ľudskej imunodeficiencie, lepšie známy ako HIV, je jedným z vírusov, ktorý spôsobil najväčší počet úmrtí ľudí na svete. Je to vírus RNA, ktorý priamo ovplyvňuje typ bielych krviniek nazývaných CD4 lymfocyty.

Fixácia vírusu sa uskutočňuje rozpoznaním a spojením proteínov kapsidu vírusu s proteínmi bunkovej membrány CD4 lymfocytov. Následne sa kapsidová poistka s bunkovou membránou a obsah vírusu vo vnútri vyprázdni.

V cytoplazme je RNA reverzne transkribovaná a tvorí dva pruhy DNA, ktoré sa navzájom dopĺňajú. Dvojpásmová molekula DNA sa integruje do genómu hostiteľskej bunky, v tomto prípade do CD4 lymfocytov.

Ako súčasť genetickej informácie o bunke sa DNA vírusového pôvodu transkribuje a prekladá rovnako ako akýkoľvek reťazec genómovej DNA lymfocytu.

Akonáhle sú všetky zložky vírusu produkované v cytosole, vírusové častice sa zhromažďujú a vypudzujú smerom k extracelulárnemu prostrediu pomocou pučania. Tvorí sa niekoľko stotisíc hrbolčekov a po uvoľnení vznikajú zrelé častice HIV.

Referencie

1. Burrell, CJ, Howard, CR a Murphy, FA (2016). Fenner a White's Medical Virology. Academic Press.
2. Rosas-Acosta, G. (Ed.). (2013). Vírusová replikácia. BoD - Books on Demand.
3. Saag, MS, Holodniy, M., Kuritzkes, DR, O'Brien, WA, Coombs, R., Poscher, ME, … & Volberding, PA (1996). HIV vírusové záťažové markery v klinickej praxi. Nature Medicine, 2 (6), 625.
4. Schmid, M., Speiseder, T., Dobner, T., & González, RA (2014). Priestory replikácie vírusu DNA. Journal of virology, 88 (3), 1404-1420.
5. Wunner, BD, Macfarlan, RI, Smith, CL, Golub, E. a Wiktor, TJ (1986). Inštitút pre pokročilé štúdium NATO: MOLEKULÁRNY ZÁKLAD VPLYVU NA VIRÁL. Journal of Virological Methods, 13, 87-90. Cheng, RH, a Miyamura, T. (2008). Štúdium vírusovej replikácie založené na štruktúre: S CD-ROM. World Scientific.