РЕПЛИКАЦИЯ ВИРУСА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЦИКЛ РЕПЛИКАЦИИ ВИРУСА, ПРИМЕР (HIV) - БИОЛОГИЯ - 2025

Репликация вируса является то , как различные типы вирусов размножаются в клетках вторжения. Эти субъекты ДНК или РНК имеют много разных стратегий для набора структур внутри клетки и использования их для создания собственных копий.

Биологическая «функция» любого типа репликации вируса заключается в создании новых вирусных геномов и белков в количествах, достаточных для обеспечения распространения вирусного генома, проникшего в клетку.

Этапы вирусной репликации (Источник: Алехандро Порто через Wikimedia Commons)

Все известные на сегодняшний день вирусы нуждаются в клеточных ферментах для своего размножения, поскольку у них нет собственных ферментов, которые позволяли бы им реплицироваться и воспроизводиться самостоятельно.

Вирусные молекулы способны проникать практически в любой тип клеток биосферы.

В связи с этим человечество направило большое количество ресурсов и усилий на то, чтобы понять не только функционирование вирусов, но и репликацию вирусов, поскольку этот процесс является ключом к адекватному контролю над всеми болезнями, которые являются продуктом инфекции. вирусное происхождение.

Вирусы должны проникать внутрь клетки, и для этого они должны задействовать специальные механизмы, чтобы «обойти» эндогенную защиту своих хозяев. Оказавшись внутри «колонизирующих» особей, они должны иметь возможность проникать в свои клетки и воспроизводить их геном и белки.

характеристики

Репликация вирусов представляет важные вариации в каждом виде вируса; Более того, один и тот же вид может нести разные серотипы, «квазивиды» и вирусы с большими модификациями их геномной последовательности.

Геном вирусов может состоять из нуклеиновых кислот, таких как ДНК, РНК или того и другого, с одной или двумя полосами. Указанные молекулы также могут иметь круглую, линейную форму, например, среди прочего, как «шпильки» (шпильки).

В результате большого разнообразия структуры вирусов существует большое разнообразие стратегий и механизмов репликации. Однако некоторые более или менее общие шаги характерны для всех видов.

Цикл репликации вируса

Источник изображения: Машиночитаемый автор не указан. Предполагается Гуагуагуа (на основании заявлений об авторских правах).

Как правило, общий цикл репликации вируса состоит из 6 или 7 этапов, а именно:

1- Адсорбция или связывание с клеткой,

2- Проникновение или проникновение в камеру

3- Выпуск генома

4- Репликация генома

5- Сборка

6- Созревшие

7- Лизис или высвобождение почкованием

Адсорбция или связывание с клеткой

В настоящее время вирусы имеют в своей структуре белок или молекулу, известную как антирецептор, которая связывается с одной или несколькими макромолекулами на внешней мембране клетки, в которую они хотят войти. Эти молекулы обычно представляют собой гликопротеины или липиды.

Гликопротеины или липиды на внешней мембране «клетки-мишени» известны как рецепторы, и вирусы прилипают или ковалентно связываются с этими рецепторами, используя свой белок или антирецепторную молекулу.

Проникновение или проникновение в камеру

Как только вирус прикрепляется к внешней мембране клетки через соединение рецептор-антирецептор, он может проникать в клетку посредством трех механизмов: эндоцитоза, слияния с клеточной мембраной или транслокации.

Когда проникновение происходит путем эндоцитоза, клетка создает небольшую щель в определенной области мембраны, прямо там, где прикреплен вирус. Затем клетка образует своего рода везикулу вокруг вирусной частицы, которая интернализуется и, оказавшись внутри, распадается, высвобождая вирус в цитозоль.

Эндоцитоз, возможно, является наиболее распространенным механизмом проникновения вирусов, поскольку клетки постоянно усваивают везикулы в ответ на различные внутренние и внешние раздражители и для различных функциональных целей.

Слияние с клеточной мембраной - это механизм, который может осуществляться только вирусами, покрытыми защитной оболочкой, называемой капсидом. Во время этого процесса компоненты капсида сливаются с клеточной мембраной, и внутренняя часть капсида попадает в цитозоль.

Транслокация редко документируется и до конца не изучена. Однако известно, что вирус прикрепляется к макромолекуле рецептора на поверхности мембраны и интеркалирует себя, внедряясь между компонентами клеточной мембраны.

Выпуск генома

Этот процесс наименее изучен и, возможно, наименее изучен в вирусной репликации. Во время этого капсид удаляется, обнажая геном вируса и связанные с ним нуклеопротеины.

Было высказано предположение, что оболочка вирусного генома слита с эндоцитированным пузырьком. Кроме того, считается, что этот этап репликации запускается каким-то внутренним фактором клетки, таким как pH или изменение концентрации электролита и т. Д.

Репликация вирусного генома

Процессы репликации вирусного генома сильно различаются для каждого вида вируса; Фактически, вирусы подразделяются на 7 различных классов в зависимости от типа нуклеиновой кислоты, составляющей их геном.

Как правило, большинство ДНК-вирусов реплицируются в ядрах клеток, в которые они вторгаются, тогда как большинство РНК-вирусов реплицируются в цитозоле.

Некоторые одноцепочечные (одноцепочечные) ДНК-вирусы проникают в ядро ​​клетки и служат «шаблонными» цепями для синтеза и размножения большего количества одноцепочечных молекул ДНК.

Другие вирусы с двухполосной РНК синтезируют свой геном через сегменты, и как только все сегменты синтезируются, они собираются в цитозоле клетки-хозяина. Некоторые геномы содержат в своем геноме генетическую последовательность, которая содержит информацию для кодирования РНК-полимеразы.

Как только эта РНК-полимераза транслируется, начинается репликация нескольких копий вирусного генома. Этот фермент может генерировать информационные РНК для производства белков, из которых будет образовываться капсид вируса и другие его компоненты.

Сборка

После синтеза нескольких копий вирусного генома и всех компонентов капсида все они направляются в определенный участок клетки, такой как ядро ​​или цитоплазма, где они собираются в виде зрелых вирусов.

Многие авторы не признают сборку, созревание и лизис как отдельные процессы в жизненном цикле вирусов, поскольку во многих случаях эти процессы происходят последовательно, когда концентрация частей и генома вируса внутри клетки он очень высокий.

Созрел

На этом этапе вирус становится «заразным»; то есть созревают белки капсида или происходят конформационные изменения, которые преобразуют исходную структуру в частицы, способные инфицировать другие клетки.

Некоторые вирусы созревают в своих структурах внутри клеток, которые они заражают, другие - только после того, как вызывают лизис клеток.

Лизис или высвобождение почкованием

У большинства вирусов высвобождение происходит путем лизиса или образования почки. При лизисе клетка разрушается и высвобождает все свое содержимое во внеклеточную среду, позволяя собранным и зрелым вирусам свободно перемещаться в поисках другой клетки для заражения.

Высвобождение почкованием специфично для вирусов, которые обладают липидной и белковой оболочкой. Они проходят через плазматическую мембрану, образуя своего рода внутриклеточные везикулы.

Пример вирусной репликации (ВИЧ)

Цикл вирусной репликации вируса ВИЧ. Источник: Jmarchn

Вирус иммунодефицита человека, более известный как ВИЧ, является одним из вирусов, вызвавших наибольшее количество человеческих смертей в мире. Это РНК-вирус, который напрямую влияет на лейкоциты, называемые лимфоцитами CD4.

Фиксация вируса осуществляется за счет распознавания и объединения белков капсида вируса с белками клеточной мембраны лимфоцитов CD4. Впоследствии капсид сливается с клеточной мембраной, и вирусное содержимое выходит внутрь.

В цитоплазме РНК подвергается обратной транскрипции и образует две полосы ДНК, которые комплементарны. Двухполосная молекула ДНК интегрируется в геном клетки-хозяина, в данном случае лимфоцита CD4.

Как часть генетической информации клетки, ДНК вирусного происхождения транскрибируется и транслируется, как и любая цепь геномной ДНК лимфоцита.

После того, как все компоненты вируса были продуцированы в цитозоле, вирусные частицы собираются и выталкиваются во внеклеточную среду через почкование. Образуются несколько сотен тысяч бугорков, которые при высвобождении дают начало зрелым частицам ВИЧ.

Ссылки

1. Баррелл, CJ, Говард, CR, и Мерфи, Ф.А. (2016). Медицинская вирусология Феннера и Уайта. Академическая пресса.
2. Росас-Акоста, Г. (Ред.). (2013). Вирусная репликация. Совет директоров - Книги по запросу.
3. Сааг, М.С., Холодный, М., Курицкес, Д.Р., О'Брайен, Вашингтон, Кумбс, Р., Пошер, М.Э. … и Фольбердинг, Пенсильвания (1996). Маркеры вирусной нагрузки ВИЧ в клинической практике. Природная медицина, 2 (6), 625.
4. Шмид, М., Спейседер, Т., Добнер, Т., и Гонсалес, Р.А. (2014). Компартменты репликации ДНК-вируса. Журнал вирусологии, 88 (3), 1404-1420.
5. Ваннер, Б.Д., Макфарлан, Р.И., Смит, К.Л., Голуб, Э., и Виктор, Т.Дж. (1986). Институт перспективных исследований НАТО: МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОСНОВА ВИРУСНОЙ РЕПЛИКАЦИИ. Журнал вирусологических методов, 13, 87-90. Ченг, Р. Х. и Миямура, Т. (2008). Структурное исследование вирусной репликации: с CD-ROM. World Scientific.