VIRUSO REPLIKACIJA: CHARAKTERISTIKOS, VIRUSO REPLIKACIJOS CIKLAS, PAVYZDYS (HIV) - BIOLOGIJA - 2025

Virusinė replikacija yra būdas skirtingų tipų virusų daugintis atstumu ląstelių invazija. Šie DNR ar RNR subjektai turi daugybę skirtingų strategijų, kaip įdarbinti struktūras ląstelėje ir panaudoti jas pačių kopijoms gaminti.

Bet kurio tipo viruso replikacijos biologinė „funkcija“ yra generuoti pakankamą kiekį naujų virusų genomų ir baltymų, kad būtų užtikrintas viruso genomo, kuris įsiveržė į ląstelę, plitimas.

Viruso replikacijos žingsniai (Šaltinis: Alejandro Porto per „Wikimedia Commons“)

Visiems iki šiol žinomiems virusams daugintis reikia ląstelių fermentų, nes jie neturi savo fermentų, kurie leistų jiems savarankiškai daugintis ir daugintis.

Virusinės molekulės yra pajėgios įsibrauti į bet kokio tipo biosferos ląsteles.

Dėl šios priežasties žmonija nukreipė daug išteklių ir pastangų, kad suprastų ne tik virusų veikimą, bet ir virusų dauginimąsi, nes šis procesas yra labai svarbus tinkamai kontroliuojant visas ligas, atsirandančias dėl infekcijos. virusinė kilmė.

Virusai turi pasiekti ląstelių vidų, ir tam jie turi įdiegti specializuotus mechanizmus, kad „apeitų“ savo šeimininkų endogeninę apsaugą. Patekę į kolonizuojančių asmenų vidų, jie turi turėti galimybę patekti į savo ląsteles ir atkartoti jų genomą bei baltymus.

charakteristikos

Viruso replikacija rodo svarbius kiekvienos rūšies viruso variantus; Be to, tos pačios rūšies gyvūnai gali turėti skirtingus serotipus, „kvazispecifines rūšis“ ir virusus su dideliais genomo sekos pokyčiais.

Virusų genomą gali sudaryti nukleorūgštys, tokios kaip DNR, RNR arba abi, viena arba dviguba juosta. Minėtos molekulės taip pat gali būti apskrito, linijinio pavidalo, pavyzdžiui, „plaukų segtukai“ (plaukų segtukas).

Dėl didelių virusų struktūros pokyčių egzistuoja labai daug strategijų ir mechanizmų, reikalingų replikacijai atlikti. Tačiau kai kurie daugiau ar mažiau bendri veiksmai yra būdingi visoms rūšims.

Virusų replikacijos ciklas

Vaizdo šaltinis: nepateiktas mašininio skaitymo autorius. Spėjama, kad Gvaguagua (remiantis pretenzijomis dėl autorių teisių).

Paprastai bendrą viruso replikacijos ciklą sudaro 6 arba 7 etapai, kurie yra:

1- adsorbcija arba prisijungimas prie ląstelės,

2 - įsiskverbimas arba patekimas į ląstelę

3 - Genomo išlaisvinimas

4- Genomo replikacija

5- Surinkimas

6- subrendęs

7 - Lizė arba išsiskyrimas pradėjus pumpuruoti

Adsorbcija arba prisijungimas prie ląstelės

Šiuo metu virusų struktūra yra baltymas arba molekulė, vadinama antireceptoriumi, kuris jungiasi su viena ar daugiau makromolekulių ląstelės, į kurią jie nori patekti, išorinėje membranoje. Šios molekulės paprastai yra glikoproteinai arba lipidai.

Glikoproteinai arba lipidai, esantys išorinėje „taikinio“ ląstelės membranoje, yra žinomi kaip receptoriai, o virusai prie šių receptorių prilimpa arba kovalentiškai jungiasi naudodami jų baltymą arba antireceptorių molekulę.

Skverbimasis ar patekimas į kamerą

Kai virusas prisijungia prie išorinės ląstelės membranos per receptoriaus-antireceptoriaus jungtį, jis gali patekti į ląstelę trimis mechanizmais: endocitozė, susiliejimas su ląstelės membrana arba translokacija.

Kai įėjimas vyksta dėl endocitozės, ląstelė sukuria nedidelį plyšį tam tikroje membranos srityje, ten, kur yra virusas. Tada ląstelė suformuoja tam tikrą pūslelę aplink viruso dalelę, kuri patenka į vidų ir, atsidūrusi viduje, suyra, išleisdama virusą į citozolį.

Endocitozė yra turbūt labiausiai paplitęs virusų patekimo mechanizmas, nes ląstelės nuolat internalizuoja pūsleles reaguodamos į skirtingus vidinius ir išorinius dirgiklius ir skirtingiems funkciniams tikslams.

Susiliejimas su ląstelės membrana yra mechanizmas, kurį gali vykdyti tik virusai, apgaubti apsaugine danga, vadinama kapside. Šio proceso metu kapsido komponentai susilieja su ląstelės membrana, o kapsido vidus išsiskiria į citozolį.

Translokacija retai buvo dokumentuojama ir nėra iki galo suprantama. Tačiau yra žinoma, kad virusas prilimpa prie receptoriaus makromolekulės membranos paviršiuje ir pati save internalizuoja, sujungdamas tarp ląstelės membranos komponentų.

Genomo išlaisvinimas

Šis procesas yra mažiausiai suprantamas ir turbūt mažiausiai ištirtas viruso replikacijos srityje. Jos metu kapsidas pašalinamas, atskleidžiant viruso genomą su susijusiais nukleoproteinais.

Iškelta hipotezė, kad viruso genomo apvalkalas yra sulietas su endocitozuota pūslele. Be to, manoma, kad šį replikacijos žingsnį suveikia tam tikras ląstelės vidinis veiksnys, pavyzdžiui, pH ar elektrolito koncentracijos pokytis ir kt.

Viruso genomo replikacija

Viruso genomo replikacijos procesai yra labai skirtingi kiekvienai viruso rūšiai; iš tikrųjų virusai yra klasifikuojami į 7 skirtingas klases pagal nukleorūgšties, sudarančios jų genomą, tipą.

Paprastai dauguma DNR virusų replikuojasi ląstelių, į kurias jie įsiveržia, branduolyje, o dauguma RNR virusų replikuojasi citozolyje.

Kai kurie vienos grandinės (vienos grandinės) DNR virusai įsiskverbia į ląstelės branduolį ir tarnauja kaip „šablono“ gijos daugiau vienos grandinės DNR molekulių sintezei ir dauginimui.

Kiti dvigubos juostos RNR virusai savo genomą sintezuoja per segmentus ir, susintetinę visus segmentus, jie kaupiasi ląstelės-šeimininkės citozolyje. Kai kurių genomų genome yra genetinė seka, turinti informacijos koduoti RNR polimerazę.

Kai ši RNR polimerazė yra išversta, prasideda daugybės viruso genomo kopijų replikacija. Šis fermentas gali generuoti pasiuntinių RNR ir gaminti baltymus, kurie sukels viruso ir kitų jo komponentų kapsidę.

Asamblėja

Susintetinus keletą viruso genomo kopijų ir visus kapsido komponentus, visa tai nukreipiama į tam tikrą ląstelės vietą, pavyzdžiui, branduolį ar citoplazmą, kur jie yra surenkami kaip subrendę virusai.

Daugelis autorių nepripažįsta surinkimo, brendimo ir lizės kaip atskirų virusų gyvenimo ciklo procesų, nes daug kartų šie procesai vyksta iš eilės, kai ląstelėje susikaupia viruso dalys ir genomas. jis yra labai aukštas.

Subrendęs

Šios fazės metu virusas tampa „užkrečiamas“; tai yra, kapsiidų baltymai subręsta arba vyksta konformaciniai pokyčiai, kurie pradinę struktūrą paverčia dalelėmis, galinčiomis užkrėsti kitas ląsteles.

Kai kurie virusai subrandina savo struktūras ląstelių, kuriomis jie užkrėsti, viduje, kiti tai daro tik po to, kai sukelia ląstelių lizę.

Lizė arba išsiskyrimas pumpuruojant

Daugelio virusų išsiskyrimas vyksta lizės arba pumpuro būdu. Lizės metu ląstelė lūžta ir išleidžia visą savo turinį į tarpląstelinę aplinką, sudarydama sąlygas surinktiems ir subrendusiems virusams laisvai keliauti, kad rastų kitą ląstelę, kurią užkrėsti.

Išsiskyrimas pumpurų būdu yra būdingas virusams, turintiems lipidų ir baltymų apvalkalą. Jie praeina pro plazmos membraną ir sudaro tam tikras viduląstelines pūsleles.

Viruso replikacijos (ŽIV) pavyzdys

ŽIV viruso replikacijos ciklas. Šaltinis: Jmarchn

Žmogaus imunodeficito virusas, geriau žinomas kaip ŽIV, yra vienas iš virusų, sukėlusių daugiausia žmonių mirčių pasaulyje. Tai yra RNR virusas, tiesiogiai veikiantis baltųjų kraujo kūnelių, vadinamų CD4 limfocitais, tipą.

Viruso fiksacija vykdoma atpažįstant ir sujungus viruso kapsido baltymus su CD4 limfocitų ląstelių membranos baltymais. Vėliau kapsidas susilieja su ląstelės membrana, o viruso kiekis ištuštinamas viduje.

Citoplazmoje RNR yra transkribuota atvirkščiai ir sudaro dvi DNR juostas, kurios papildo viena kitą. Dvigubos juostos DNR molekulė integruojasi į ląstelės-šeimininkės, šiuo atveju, CD4 limfocito, genomą.

Kaip genetinės ląstelės informacijos dalis, virusinės kilmės DNR yra perrašoma ir perkeliama, kaip ir bet kuri limfocito genomo DNR grandinė.

Kai visi viruso komponentai bus gaminami citozolyje, viruso dalelės surenkamos ir išstumiamos į tarpląstelinę aplinką per pumpuravimą. Susidaro keli šimtai tūkstančių iškilimų ir, juos paleidus, atsiranda subrendusių ŽIV dalelių.

Nuorodos

1. Burrell, CJ, Howard, CR ir Murphy, FA (2016). Fennerio ir White'o medicinos virusologija. Akademinė spauda.
2. Rosas-Acosta, G. (Red.). (2013). Virusinė replikacija. „BoD“ - knygos pagal poreikį.
3. Saag, MS, Holodniy, M., Kuritzkes, DR, O'Brien, WA, Coombs, R., Poscher, ME, … ir Volberding, PA (1996). ŽIV viruso įkrovos žymenys klinikinėje praktikoje. Gamtos vaistas, 2 (6), 625.
4. Schmid, M., Speiseder, T., Dobner, T., & González, RA (2014). DNR viruso replikacijos skyriai. Journal of virology, 88 (3), 1404–1420.
5. Wunner, BD, Macfarlan, RI, Smith, CL, Golub, E., & Wiktor, TJ (1986). NATO pažengusiųjų studijų institutas: VIRALINIO ATSAKYMO MOLEKULINIS PAGRINDAS. Journal of Virological Methods, 13, 87-90. Cheng, RH ir Miyamura, T. (2008). Struktūra pagrįstas virusų replikacijos tyrimas: naudojant kompaktinį diską. Pasaulio mokslinis.