REPLIKACE VIRU: CHARAKTERISTIKA, CYKLUS REPLIKACE VIRU, PŘÍKLAD (HIV) - BIOLOGIE - 2025

Replikace viru je, jak různé typy virů množí v buňkách invazi. Tyto entity DNA nebo RNA mají mnoho různých strategií pro nábor struktur v buňce a jejich použití k vytváření vlastních kopií.

Biologická „funkce“ jakéhokoli typu virové replikace je vytvářet nové virové genomy a proteiny v dostatečném množství, aby se zajistila propagace virového genomu, který napadl buňku.

Kroky replikace viru (Zdroj: Alejandro Porto prostřednictvím Wikimedia Commons)

Všechny dosud známé viry potřebují pro své množení buněčné enzymy, protože nemají své vlastní enzymy, které by jim umožňovaly replikaci a reprodukci samy o sobě.

Virové molekuly jsou schopné vtrhnout do biosféry prakticky jakýkoli typ buňky.

Proto lidstvo nasměrovalo velké množství zdrojů a úsilí k pochopení nejen fungování virů, ale také replikace virů, protože tento proces je klíčem ke správné kontrole všech nemocí, které jsou výsledkem virové infekce. virový původ.

Viry se musí dostat dovnitř buněk a za tímto účelem musí zavést specializované mechanismy, aby „obcházely“ endogenní obranu svých hostitelů. Jakmile jsou uvnitř „kolonizujících“ jedinců, musí být schopni vstoupit do svých buněk a replikovat svůj genom a proteiny.

vlastnosti

Replikace viru představuje důležité variace u každého druhu viru; Stejný druh dále může skrývat různé sérotypy, „kvazispecies“ a viry s velkou modifikací ve své genomické sekvenci.

Genom virů může být složen z nukleových kyselin, jako je DNA, RNA nebo obojí, jednoduchý nebo dvojitý pás. Uvedené molekuly mohou mít také kruhový, lineární tvar, mezi jinými například „vlásenky“ (vlásenka).

V důsledku velké variace ve struktuře virů existuje velká rozmanitost strategií a mechanismů pro provádění replikace. Mezi všemi druhy jsou však sdíleny některé víceméně obecné kroky.

Virový replikační cyklus

Zdroj obrázku: Nebyl poskytnut žádný strojově čitelný autor. Guaguaguagua převzato (na základě nároků na autorská práva).

Obecný cyklus replikace viru obvykle zahrnuje 6 nebo 7 kroků, které jsou:

1 - Adsorpce nebo vazba na buňku, 2 - Průnik nebo vstup do buňky

3. Vydání genomu

4 - replikace genomu

5- Sestava

6- vyzrálé

7- Lýza nebo uvolnění pučením

Adsorpce nebo vazba na buňku

Viry v současné době mají ve své struktuře protein nebo molekulu známou jako antireceptor, který se váže na jednu nebo více makromolekul na vnější membráně buňky, do které chtějí vstoupit. Tyto molekuly jsou obecně glykoproteiny nebo lipidy.

Glykoproteiny nebo lipidy na vnější membráně „cílové“ buňky jsou známé jako receptory a viry ulpívají nebo kovalentně se váží na tyto receptory pomocí jejich proteinové nebo antireceptorové molekuly.

Průnik nebo vstup do buňky

Jakmile se virus připojí k vnější membráně buňky prostřednictvím spojení receptor-antireceptor, může vstoupit do buňky pomocí tří mechanismů: endocytózy, fúze s buněčnou membránou nebo translokace.

Když dojde ke vstupu endocytózou, vytvoří buňka malý rozštěp ve specifické oblasti membrány, přesně tam, kde je připojen virus. Buňka pak vytvoří určitý druh vezikul kolem virové částice, která je internalizována a jakmile je uvnitř, rozpadne se a uvolní virus do cytosolu.

Endocytóza je snad nejčastějším vstupním mechanismem pro viry, protože buňky neustále internalizují vezikuly v reakci na různé vnitřní a vnější podněty a pro různé funkční účely.

Fúze s buněčnou membránou je mechanismus, který lze provádět pouze viry, které jsou obaleny ochranným obalem nazývaným kapsida. Během tohoto procesu se složky kapsidu fúzují s buněčnou membránou a vnitřek kapsidy se uvolňuje do cytosolu.

Translokace byla málokdy zdokumentována a není zcela pochopena. Je však známo, že virus ulpívá na makromolekule receptoru na povrchu membrány a internalizuje se interkalací mezi složkami buněčné membrány.

Uvolnění genomu

Tento proces je ve virové replikaci nejméně pochopen a možná nejméně studován. Během toho se kapsida odstraní a vystaví se genom viru s přidruženými nukleoproteiny.

Předpokládá se, že obal virového genomu je fúzován s endocytózním váčkem. Dále se má za to, že tento replikační krok je vyvolán nějakým vnitřním faktorem v buňce, jako je pH nebo změna koncentrace elektrolytu atd.

Replikace virového genomu

Replikační procesy virového genomu jsou mezi jednotlivými druhy viru velmi variabilní; ve skutečnosti jsou viry klasifikovány do 7 různých tříd podle typu nukleové kyseliny, která tvoří jejich genom.

Obecně platí, že většina virů DNA se replikuje v jádru buněk, které napadají, zatímco většina virů RNA se replikuje v cytosolu.

Některé jednovláknové (jednovláknové) DNA viry pronikají do buněčného jádra a slouží jako „templátová“ vlákna pro syntézu a množení více jednovláknových molekul DNA.

Jiné dvojpásmové RNA viry syntetizují svůj genom prostřednictvím segmentů a jakmile jsou všechny segmenty syntetizovány, shromáždí se v cytosolu hostitelské buňky. Některé genomy obsahují ve svém genomu genetickou sekvenci, která má informace kódující RNA polymerázu.

Jakmile je tato RNA polymeráza přeložena, začíná replikace více kopií virového genomu. Tento enzym může generovat messengerové RNA k produkci proteinů, které vedou ke vzniku kapsidy viru a dalších jeho složek.

Shromáždění

Jakmile bylo syntetizováno více kopií virového genomu a všech složek kapsidu, všechny jsou nasměrovány na konkrétní místo buňky, jako je jádro nebo cytoplazma, kde jsou sestaveny jako zralé viry.

Mnoho autorů neuznává sestavení, zrání a lýzu jako oddělené procesy v životním cyklu virů, protože tyto procesy se často vyskytují postupně, když koncentrace částí a genomu viru uvnitř buňky je velmi vysoká.

Vyzrálé

Během této fáze se virus stává „infekčním“; to znamená, že kapsidové proteiny dozrávají nebo dochází ke změnám konformace, které transformují počáteční strukturu na částice schopné infikovat jiné buňky.

Některé viry vyzrávají své struktury uvnitř buněk, které infikují, jiné to pouze poté, co způsobí lýzu buněk.

Lýza nebo uvolnění pučením

U většiny virů dochází k uvolňování lýzou nebo pučením. Při lýze se buňka rozkládá a uvolňuje celý svůj obsah do extracelulárního prostředí, což umožňuje sestaveným a zralým virům volně cestovat, aby našla jinou infikovanou buňku.

Uvolňování pučením je specifické pro viry, které mají lipidovou a proteinovou obálku. Tyto procházejí plazmatickou membránou a vytvářejí určitý druh intracelulárních váčků.

Příklad replikace viru (HIV)

Cyklus replikace viru HIV. Zdroj: Jmarchn

Virus lidské imunodeficience, lépe známý jako HIV, je jedním z virů, který způsobil nejvyšší počet úmrtí lidí na světě. Je to virus RNA, který přímo ovlivňuje typ bílé krvinky zvané CD4 lymfocyty.

Fixace viru se provádí rozpoznáváním a spojením proteinů kapsidy viru s proteiny buněčné membrány CD4 lymfocytů. Následně se kapsidová pojistka s buněčnou membránou a obsah viru vyprázdní uvnitř.

V cytoplazmě je RNA reverzně transkribována a tvoří dva pruhy DNA, které se vzájemně doplňují. Molekula dvojpásmové DNA se integruje do genomu hostitelské buňky, v tomto případě do CD4 lymfocytů.

Jako součást genetické informace o buňce se DNA virového původu přepisuje a překládá jako jakýkoli řetězec genomové DNA lymfocytu.

Jakmile jsou všechny komponenty viru produkovány v cytosolu, virové částice jsou shromážděny a vytlačeny směrem k extracelulárnímu prostředí prostřednictvím pučení. Vznikne několik set tisíc hrbolků a po uvolnění vznikají zralé částice HIV.

Reference

1. Burrell, CJ, Howard, CR a Murphy, FA (2016). Fenner a Whiteova lékařská virologie. Academic Press.
2. Rosas-Acosta, G. (Ed.). (2013). Virová replikace. BoD - Books on Demand.
3. Saag, MS, Holodniy, M., Kuritzkes, DR, O'Brien, WA, Coombs, R., Poscher, ME,… & Volberding, PA (1996). HIV virové zátěžové markery v klinické praxi. Nature Medicine, 2 (6), 625.
4. Schmid, M., Speiseder, T., Dobner, T., & González, RA (2014). Prostory replikace viru DNA. Journal of virology, 88 (3), 1404-1420.
5. Wunner, BD, Macfarlan, RI, Smith, CL, Golub, E., & Wiktor, TJ (1986). Pokročilý studijní institut NATO: MOLEKULÁRNÍ ZÁKLAD VIRÁLNÍ REPLIKACE. Journal of Virological Methods, 13, 87-90. Cheng, RH, a Miyamura, T. (2008). Studium virové replikace založené na struktuře: S CD-ROM. World Scientific.