PODVAJANJE VIRUSOV: ZNAČILNOSTI, CIKEL PODVAJANJA VIRUSA, PRIMER (HIV) - BIOLOGIJA - 2026

Virusne replikacije je način različne vrste virusov pomnožimo v celicah vdrla. Te entitete DNK ali RNK imajo veliko različnih strategij za rekrutiranje struktur znotraj celice in njihovo uporabo za izdelavo kopij.

Biološka "funkcija" katere koli vrste virusne replikacije je ustvarjanje novih virusnih genomov in proteinov v zadostnih količinah, da se zagotovi razmnoževanje virusnega genoma, ki je napadel celico.

Koraki razmnoževanja virusa (Vir: Alejandro Porto prek Wikimedia Commons)

Vsi doslej znani virusi potrebujejo celične encime za svoje razmnoževanje, saj nimajo lastnih encimov, ki bi jim omogočali, da se sami razmnožujejo in razmnožujejo.

Virusne molekule lahko napadejo skoraj vse vrste celic na biosferi.

Zaradi tega je človeštvo usmerilo veliko sredstev in prizadevanja za razumevanje ne le delovanja virusov, temveč tudi razmnoževanja virusov, saj je ta postopek ključen za ustrezen nadzor nad vsemi boleznimi, ki so posledica okužbe z virusnega izvora.

Virusi morajo doseči notranjost celic in za to morajo vzpostaviti specializirane mehanizme za "obhod" endogene obrambe njihovih gostiteljev. Ko so znotraj "kolonizirajočih" posameznikov, morajo imeti možnost, da vstopijo v svoje celice in razmnožijo svoj genom in beljakovine.

značilnosti

Razmnoževanje virusov predstavlja pomembne spremembe posamezne vrste virusa; Poleg tega lahko iste vrste hranijo različne serotipe, „kvazispektive“ in viruse z velikimi spremembami v svojem genomskem zaporedju.

Genom virusov je lahko sestavljen iz nukleinskih kislin, kot so DNK, RNA ali oboje, enojni ali dvopasovni. Omenjene molekule so lahko med drugim tudi v okrogli, linearni obliki, kot so na primer "lasnice" (lasnica).

Zaradi velike razlike v strukturi virusov obstaja velika raznolikost strategij in mehanizmov za izvajanje razmnoževanja. Vendar pa je nekaj bolj ali manj splošnih korakov med vsemi vrstami.

Cikel podvajanja virusov

Vir slik: Ni na voljo avtorično bralnega avtorja Guaguaguagua domneva (na podlagi trditev o avtorskih pravicah).

Na splošno splošni cikel razmnoževanja virusa obsega 6 ali 7 korakov, ki so:

1- adsorpcija ali vezava na celico,

2 - penetracija ali vstop v celico

3- sproščanje genoma

4- podvajanje genoma

5- montaža

6- dozoreli

7- Lize ali sprostitev z brstičenjem

Adsorpcija ali vezava na celico

Trenutno imajo v svoji strukturi beljakovine ali molekule, poznane kot antireceptor, ki se vežejo na eno ali več makromolekul na zunanji membrani celice, v katero želijo vstopiti. Te molekule so na splošno glikoproteini ali lipidi.

Glikoproteini ali lipidi na zunanji membrani "ciljne" celice so znani kot receptorji, virusi pa se lepijo ali kovalentno vežejo na te receptorje z uporabo svoje proteinske ali antireceptorske molekule.

Penetracija ali vstop v celico

Ko se virus pritrdi na zunanjo membrano celice preko stika receptor-antireceptor, lahko vstopi v celico prek treh mehanizmov: endocitoze, fuzije s celično membrano ali translokacije.

Ko pride do vstopa zaradi endocitoze, celica ustvari majhno vrzel v določenem predelu membrane, prav tam, kjer je virus pritrjen. Celica nato tvori neke vrste vezikle okoli virusnega delca, ki se ponotranjijo in se enkrat razgradijo ter sprostijo virus v citosol.

Endocitoza je morda najpogostejši mehanizem vstopa virusov, saj celice ves čas internalizirajo vezikle kot odziv na različne notranje in zunanje dražljaje ter za različne funkcionalne namene.

Fuzija s celično membrano je mehanizem, ki ga lahko izvajajo le virusi, ki jih obdaja zaščitna prevleka, imenovana kapsid. Med tem postopkom se komponente kapsida zlijejo s celično membrano, notranjost kapsida pa se sprosti v citosol.

Premestitev je bila redko dokumentirana in ni popolnoma razumljena. Vendar je znano, da se virus drži na makromolekuli receptorjev na površini membrane in se ponotranji med komponentami celične membrane.

Sproščanje genoma

Ta postopek je pri virusni podvajanju najmanj raziskan in morda najmanj raziskan. Med njim odstranimo kapsid in izpostavimo genom virusa s pripadajočimi nukleoproteini.

Predpostavljeno je, da je ovojnica virusnega genom spojena z endocitoziranim veziklom. Poleg tega je mišljeno, da ta korak podvajanja sproži nek notranji faktor v celici, kot je pH ali sprememba koncentracije elektrolitov itd.

Razmnoževanje virusnega genoma

Postopki razmnoževanja virusnega genoma so med posameznimi vrstami virusa zelo različni; v resnici so virusi razvrščeni v 7 različnih razredov glede na vrsto nukleinske kisline, ki sestavlja njihov genom.

Na splošno se večina virusov DNK razmnoži v jedru celic, v katere vdre, medtem ko se večina RNA virusov razmnoži v citosolu.

Nekateri enodročni (enodročni) virusi DNA prodrejo v celično jedro in služijo kot "šablonski" sklopi za sintezo in razmnoževanje več enoverižnih molekul DNK.

Drugi dvopasovni RNA virusi sintetizirajo svoj genom skozi segmente in ko se vsi segmenti sintetizirajo, se zberejo v citosolu gostiteljske celice. Nekateri genomi vsebujejo v svojem genomu gensko zaporedje, ki ima podatke za kodiranje polimeraze RNA.

Ko se RNA polimeraza prevede, se začne razmnoževanje več kopij virusnega genoma. Ta encim lahko tvori sesalne RNA za tvorbo beljakovin, ki bodo povzročile kapsido virusa in drugih njegovih sestavnih delov.

Montaža

Ko so sintetizirane več kopij genskega virusa in vseh komponent kapsida, so vse te usmerjene na določeno mesto celice, kot sta jedro ali citoplazma, kjer so sestavljeni kot zreli virusi.

Številni avtorji ne prepoznavajo sestavljanja, zorenja in lize kot ločenih procesov v življenjskem ciklu virusov, saj se ti procesi velikokrat zaporedoma zgodijo, ko je koncentracija delov in genom virusa znotraj celice je zelo visoka.

Zreli

V tej fazi virus postane "nalezljiv"; to pomeni, da kapsidni proteini dozorijo ali pride do konformacijskih sprememb, ki pretvarjajo začetno strukturo v delce, ki lahko okužijo druge celice.

Nekateri virusi zorijo svoje strukture znotraj celic, ki jih okužijo, drugi to storijo šele potem, ko povzročijo celično lizo.

Liza ali sprostitev z brstičenjem

Pri večini virusov se sproščanje pojavi z lizo ali brstenjem. Pri liziranju se celica razgradi in sprosti celotno svojo vsebino v zunajtelesno okolje, kar omogoča sestavljenim in zrelim virusom, da prosto potujejo in poiščejo drugo celico, ki jo okuži.

Sproščanje z brsti je značilno za viruse, ki imajo lipidno in beljakovinsko ovojnico. Te gredo skozi plazemsko membrano in tvorijo nekakšne medcelične vezikule.

Primer razmnoževanja virusa (HIV)

Cikel razmnoževanja virusa virusa HIV. Vir: Jmarchn

Virus človeške imunske pomanjkljivosti, bolj znan kot virus HIV, je eden izmed virusov, ki je povzročil največ človeških smrti na svetu. Gre za virus RNA, ki neposredno vpliva na vrsto belih krvnih celic, imenovane limfociti CD4.

Fiksacija virusa poteka s prepoznavanjem in združevanjem beljakovin kapsida virusa z beljakovinami celične membrane limfocitov CD4. Nato se kapsidno spoji s celično membrano in vsebnost virusa se izprazni v notranjost.

V citoplazmi se RNA prepisuje in tvori dva pasova DNA, ki se dopolnjujeta. Molekulski dvokolesni DNK se integrira v genom gostiteljske celice, v tem primeru limfocita CD4.

Kot del genetskih informacij celice se DNK virusnega izvora prepisuje in prevaja tako kot kateri koli sklop genomske DNK limfocita.

Ko so vse sestavine virusa proizvedene v citosolu, se virusni delci zberejo in s pomočjo brstenja odženejo v zunajcelično okolje. Obstaja več sto tisoč udarcev in, ko se sprostijo, nastanejo zreli delci HIV.

Reference

1. Burrell, CJ, Howard, CR, & Murphy, FA (2016). Fennerjeva in Whiteova medicinska virologija. Akademski tisk.
2. Rosas-Acosta, G. (ur.). (2013). Virusna replikacija BoD - Knjige na zahtevo.
3. Saag, MS, Holodniy, M., Kuritzkes, DR, O'Brien, WA, Coombs, R., Poscher, ME, … & Volberding, PA (1996). Označevalci virusa HIV v klinični praksi. Naravna medicina, 2 (6), 625.
4. Schmid, M., Speiseder, T., Dobner, T., & González, RA (2014). Oddelki za replikacijo virusa DNA. Journal of virology, 88 (3), 1404–1420.
5. Wunner, BD, Macfarlan, RI, Smith, CL, Golub, E., in Wiktor, TJ (1986). Nato inštitut za napredni študij: MOLEKULARNA PODLAGA VIRALNE REPLIKACIJE Journal of Virological Methods, 13, 87–90. Cheng, RH, Miyamura, T. (2008). Strukturna študija virusne replikacije: S CD-ROM-om. Svetovni znanstveni.