VĪRUSA REPLIKĀCIJA: RAKSTURLIELUMI, VĪRUSA REPLIKĀCIJAS CIKLS, PIEMĒRS (HIV) - BIOLOĢIJA - 2025

Vīrusu replikācija ir veids, dažādu veidu vīrusi vairojas šūnās okupē. Šīm DNS vai RNS vienībām ir daudz dažādu stratēģiju, lai rekrutētu šūnas un izmantotu tās, lai iegūtu sevis kopijas.

Jebkura veida vīrusa replikācijas bioloģiskā "funkcija" ir radīt jaunus vīrusa genomus un olbaltumvielas pietiekamā daudzumā, lai nodrošinātu vīrusa genoma pavairošanu, kas iebruka šūnā.

Vīrusa replikācijas soļi (Avots: Alejandro Porto, izmantojot Wikimedia Commons)

Visiem līdz šim zināmajiem vīrusiem to pavairošanai nepieciešami šūnu enzīmi, jo tiem nav savu enzīmu, kas ļauj tiem patstāvīgi replicēties un pavairot.

Vīrusu molekulas spēj iebrukt praktiski jebkura veida šūnās biosfērā.

Sakarā ar to cilvēce ir novirzījusi lielu daudzumu resursu un centienus izprast ne tikai vīrusu darbību, bet arī vīrusu replikāciju, jo šis process ir galvenais visu slimību pienācīgai kontrolei, kas rodas no vīrusu izcelsme.

Vīrusiem jāsasniedz šūnu iekšpuse, un šajā nolūkā viņiem ir jāievieš specializēti mehānismi, lai "apietu" savu saimnieku endogēno aizsardzību. Kad viņi atrodas kolonizējošos indivīdos, viņiem jāspēj iekļūt savās šūnās un replicēt viņu genomu un olbaltumvielas.

raksturojums

Vīrusu replikācija rada nozīmīgas variācijas katrā vīrusa sugā; Turklāt vienai un tai pašai sugai var būt dažādi serotipi, “kvazisugas” un vīrusi ar lielām to genoma secības izmaiņām.

Vīrusu genomu var veidot nukleīnskābes, piemēram, DNS, RNS vai abi, viena vai dubulta josla. Minētās molekulas, cita starpā, var būt arī apaļas, lineāras formas, piemēram, "matadatas" (matadata).

Lielu vīrusu struktūras atšķirību dēļ replikācijas veikšanai ir ļoti dažādas stratēģijas un mehānismi. Tomēr daži vairāk vai mazāk vispārīgi pasākumi ir sadalīti starp visām sugām.

Vīrusu replikācijas cikls

Attēla avots: nav mašīnlasāma autora. Gvaguagua pieņēma (pamatojoties uz autortiesību pretenzijām).

Parasti vispārējais vīrusa replikācijas cikls sastāv no 6 vai 7 posmiem, kas ir:

1- Adsorbcija vai saistīšanās ar šūnu,

2 - iespiešanās vai iekļūšana šūnā

3 - genoma atbrīvošana

4 - Genoma replikācija

5- montāža

6- nogatavināts

7- Lizēšana vai atbrīvošana, veidojot pumpurus

Adsorbcija vai saistīšana šūnā

Vīrusu struktūrā pašlaik ir olbaltumviela vai molekula, kas pazīstama kā antireceptors un kas saistās ar vienu vai vairākām makromolekulēm uz šūnas ārējās membrānas, kurā tās vēlas iekļūt. Šīs molekulas parasti ir glikoproteīni vai lipīdi.

Glikoproteīni vai lipīdi, kas atrodas uz "mērķa" šūnas ārējās membrānas, ir zināmi kā receptori, un vīrusi pieķeras vai kovalenti saistās ar šiem receptoriem, izmantojot to olbaltumvielu vai anti-receptoru molekulu.

Iespiešanās vai iekļūšana šūnā

Tiklīdz vīruss saistās ar šūnas ārējo membrānu caur receptoru un antireceptoru savienojumu, tas var iekļūt šūnā, izmantojot trīs mehānismus: endocitozi, saplūšanu ar šūnas membrānu vai translokāciju.

Kad iekļūšana notiek ar endocitozi, šūna izveido nelielu izciļņu noteiktā membrānas reģionā tieši tur, kur ir piestiprināts vīruss. Pēc tam šūna ap vīrusa daļiņu veido sava veida vezikulu, kas tiek internalizēta un, nonākusi iekšā, sadalās, atbrīvojot vīrusu citosolā.

Endocitoze, iespējams, ir visizplatītākais vīrusu iekļūšanas mehānisms, jo šūnas pastāvīgi internalizē pūslīšus, reaģējot uz dažādiem iekšējiem un ārējiem stimuliem un dažādiem funkcionāliem mērķiem.

Saplūšana ar šūnas membrānu ir mehānisms, ko var veikt tikai vīrusi, kuru apvalks ir aizsargājošs apvalks, ko sauc par kapsīdu. Šī procesa laikā kapsīda komponenti saplūst ar šūnas membrānu, un kapsīda iekšpuse izdalās citosolā.

Pārvietošana reti ir dokumentēta un nav pilnībā izprotama. Tomēr ir zināms, ka vīruss pielīmē pie receptoru makromolekulu uz membrānas virsmas un internalizējas, veicot interkalāciju starp šūnas membrānas komponentiem.

Genoma atbrīvošana

Šis process ir vismazāk saprasts un, iespējams, vismazāk pētīts vīrusu replikācijā. Tās laikā kapsīds tiek noņemts, pakļaujot vīrusa genomu ar saistītajiem nukleoproteīniem.

Ir izvirzīta hipotēze, ka vīrusa genoma apvalks ir sakausēts ar endocitozēto vezikulu. Turklāt tiek uzskatīts, ka šo replikācijas soli izraisa kāds šūnas iekšējs faktors, piemēram, pH vai elektrolītu koncentrācijas izmaiņas utt.

Vīrusa genoma replikācija

Vīrusa genoma replikācijas procesi ir ļoti atšķirīgi starp katru vīrusa sugu; faktiski vīrusi tiek klasificēti 7 dažādās klasēs pēc nukleīnskābes veida, kas veido to genomu.

Parasti vairums DNS vīrusu replicējas to šūnu kodolā, kurās tie iebrūk, savukārt vairums RNS vīrusu replicējas citosolā.

Daži vienšūnu (vienpavedienu) DNS vīrusi iekļūst šūnas kodolā un kalpo kā “matricas” šķipsnas vairāk vienpavedienu DNS molekulu sintēzei un pavairošanai.

Citi divjoslu RNS vīrusi sintezē savu genomu caur segmentiem, un, tiklīdz visi segmenti ir sintezēti, tie samontējas saimniekorganisma šūnas citosolā. Daži genomi savā genomā satur ģenētisko secību, kurai ir informācija RNS polimerāzes kodēšanai.

Tiklīdz šī RNS polimerāze tiek tulkota, sākas vīrusa genoma vairāku kopiju replikācija. Šis ferments var radīt MNS Messenger, lai ražotu olbaltumvielas, kas izraisīs vīrusa un citu tā sastāvdaļu kapsiīdu.

Montāža

Kad ir sintezētas vairākas vīrusa genoma kopijas un visi kapsīda komponenti, tie visi tiek novirzīti uz noteiktu šūnas vietu, piemēram, kodolu vai citoplazmu, kur tie tiek samontēti kā nobrieduši vīrusi.

Daudzi autori neatzīst vīrusu dzīves ciklā savākšanu, nobriešanu un līšanu kā atsevišķus procesus, jo daudzas reizes šie procesi notiek pēc kārtas, kad šūnā vīrusa daļās koncentrējas un tiek savākts genoms. tas ir ļoti augsts.

Nogatavināts

Šajā fāzē vīruss kļūst "infekciozs"; tas ir, nobriest kapsīdu olbaltumvielas vai notiek konformācijas izmaiņas, kas sākotnējo struktūru pārveido daļiņās, kas spēj inficēt citas šūnas.

Daži vīrusi nobriedina savas struktūras to inficēto šūnu iekšienē, citi to dara tikai pēc tam, kad tie izraisa šūnu sabrukšanu.

Lizēšana vai atbrīvošanās no jauna veidošanās

Lielākajā daļā vīrusu izdalīšanās notiek ar lizēšanu vai veidošanos. Lizējot, šūna saplīst un izvada visu saturu ārpusšūnu vidē, ļaujot samontētiem un nobriedušiem vīrusiem brīvi ceļot, lai atrastu citu inficētu šūnu.

Atbrīvošanās no pumpuriem ir raksturīga vīrusiem, kuriem ir lipīdu un olbaltumvielu apvalks. Tie iziet cauri plazmas membrānai, veidojot sava veida starpšūnu pūslīšus.

Vīrusa replikācijas (HIV) piemērs

HIV vīrusa replikācijas cikls. Avots: Jmarchn

Cilvēka imūndeficīta vīruss, labāk pazīstams kā HIV, ir viens no vīrusiem, kas izraisījis vislielāko cilvēku nāvi pasaulē. Tas ir RNS vīruss, kas tieši ietekmē balto asins šūnu tipu, ko sauc par CD4 limfocītiem.

Vīrusa fiksācija tiek veikta, izmantojot vīrusa kapsīda olbaltumvielu atpazīšanu un apvienošanu ar CD4 limfocītu šūnu membrānas olbaltumvielām. Pēc tam kapsīds saplūst ar šūnu membrānu, un vīrusa saturs tiek iztukšots iekšpusē.

Citoplazmā RNS tiek reversēta un veido divas DNS joslas, kas ir savstarpēji papildinošas. Divjoslu DNS molekula integrējas saimnieka šūnas, šajā gadījumā CD4 limfocīta, genomā.

Šūnas ģenētiskās informācijas ietvaros vīrusu izcelsmes DNS tiek transkribēti un tulkoti tāpat kā jebkura limfocīta genoma DNS virkne.

Kad visi vīrusa komponenti ir ražoti citosolā, vīrusa daļiņas tiek saliktas un ar pumpurēšanas palīdzību izvadītas ārpusšūnu vidē. Veidojas vairāki simti tūkstošu izciļņu, un, kad tie tiek atbrīvoti, rodas nobriedušas HIV daļiņas.

Atsauces

1. Burrell, CJ, Hovards, CR un Mērfijs, FA (2016). Fennera un Vaita medicīniskā virusoloģija. Akadēmiskā prese.
2. Rosas-Acosta, G. (Red.). (2013). Vīrusu replikācija. BoD - grāmatas pēc pieprasījuma.
3. Saag, MS, Holodniy, M., Kuritzkes, DR, O'Brien, WA, Coombs, R., Poscher, ME, … & Volberding, PA (1996). HIV vīrusu slodzes marķieri klīniskajā praksē. Dabas medicīna, 2 (6), 625.
4. Schmid, M., Speiseder, T., Dobner, T., & González, RA (2014). DNS vīrusa replikācijas nodalījumi. Journal of virology, 88 (3), 1404–1420.
5. Wunner, BD, Macfarlan, RI, Smith, CL, Golub, E., & Wiktor, TJ (1986). NATO Papildu studiju institūts: VIRĀLĀS ATBILDĪBAS MOLEKULĀrais PAMATS. Journal of Virological Methods, 13, 87-90. Cheng, RH, & Miyamura, T. (2008). Vīrusu replikācijas uz struktūru balstīts pētījums: ar kompaktdisku. Pasaules zinātniskā.