LITIJSKI CIKLUS: FAZE I STVARNI PRIMJER - BIOLOGIJA - 2025

Litička ciklus je jedna od dvije alternativne životnom ciklusu virusa unutar stanice domaćina, kroz koju virus koji ulazi u stanicu preuzima stanice replikacije mehanizam. Jednom unutra, stvaraju se DNA i virusni proteini, a zatim liziraju (razbijaju) stanicu. Dakle, novoproizvedeni novi virusi mogu napustiti sada raspadnutu stanicu domaćina i zaraziti ostale stanice.

Ova metoda replikacije je u suprotnosti s lizogenim ciklusom tijekom kojeg se virus koji je zarazio stanicu ubacuje u DNK domaćina i, djelujući kao inertan segment DNK, reproducira se samo kad se stanica podijeli.

Lambda fag: litski ciklus i lizogeni ciklus

Lizogeni ciklus ne uzrokuje oštećenje stanice domaćina, već je latentno stanje, dok litski ciklus rezultira uništenjem zaražene stanice.

Litički ciklus se općenito smatra glavnom metodom replikacije virusa, jer je češća. Uz to, lizogeni ciklus može dovesti do litskog ciklusa kada dođe do indukcije, poput izlaganja ultraljubičastoj svjetlosti, zbog čega ovaj latentni stadij ulazi u litski ciklus.

Kroz bolje razumijevanje litskog ciklusa, znanstvenici mogu bolje razumjeti kako imunološki sustav reagira na odbacivanje ovih virusa i kako se mogu razviti nove tehnologije za prevladavanje virusnih bolesti.

Da bi se naučilo kako prekinuti virusnu replikaciju i na taj način riješiti bolesti uzrokovane virusima koji utječu na ljude, životinje i poljoprivredne kulture, provode se mnoge studije.

Znanstvenici se nadaju da će jednog dana moći razumjeti kako zaustaviti okidače koji pokreću destruktivni litski ciklus kod virusa za zdravlje.

Općenitost litičkog ciklusa

Reprodukciju virusa najbolje razumijemo proučavanjem virusa koji inficiraju bakterije, poznate kao bakteriofagi (ili fagovi). Litični ciklus i lizogeni ciklus dva su temeljna reproduktivna procesa koja su identificirana u virusima.

Na temelju ispitivanja bakteriofaga opisani su ovi ciklusi. Litički ciklus uključuje virus koji ulazi u stanicu domaćina i preuzima molekule koje umnožavaju stanicu DNK da bi se stvorila virusna DNA i virusni proteini. To su dvije klase molekula koje strukturno čine fage.

Kada stanica domaćina ima mnogo novo proizvedenih virusnih čestica unutar sebe, te čestice promiču raspadanje stanične stijenke iznutra.

Pomoću molekularnih mehanizama faga stvaraju se određeni enzimi koji imaju sposobnost razbijanja veza koje održavaju staničnu stijenku, što olakšava oslobađanje novih virusa.

Na primjer, bakteriofag lambda, nakon što inficira stanicu domaćina Escherichia coli, normalno ubacuje svoje genetske podatke u bakterijski kromosom i ostaje u uspavanom stanju.

Međutim, u određenim stresnim uvjetima, virus se može početi umnožavati i uzimati litski put. U ovom slučaju nastaje nekoliko stotina faga, u kojima se bakterijska stanica lizira i potomstvo se oslobađa.

Fagi litskog ciklusa: Primjer faga T4

Virusi koji se umnožavaju kroz litski ciklus nazivaju se virulentni virusi jer ubijaju stanicu. Fag T4 najgledaniji je pravi primjer za objašnjenje litskog ciklusa, koji se sastoji od pet stupnjeva.

Fiksacija / prijanjanje na stanicu

T4 fag se prvo vezuje za stanicu domaćina Escherichia coli. To vezanje provode vlakna repa virusa koja imaju bjelančevine visokog afiniteta prema staničnoj stijenci domaćina.

Mjesta na kojima se virus veže nazivaju se receptorska mjesta, mada se također mogu spojiti jednostavnim mehaničkim silama.

Prodiranje / ulazak virusa

Da bi inficirao stanicu, virus prvo mora ući u stanicu kroz plazma membranu i staničnu stijenku (ako postoji). Tada oslobađa svoj genetski materijal (RNA ili DNK) u stanicu.

U slučaju faga T4, nakon vezanja na stanicu domaćina, oslobađa se enzim koji slabi mjesto na stanici domaćina.

Virus zatim ubrizgava svoj genetski materijal sličan hipodermičkoj igli, pritiskajući se na stanicu kroz slabo mjesto u staničnoj stijenci.

Replikacija / Sinteza virusnih molekula

Nukleinska kiselina virusa koristi strojeve stanice domaćina za proizvodnju velike količine virusnih komponenti, kako genetskog materijala, tako i virusnih proteina koji čine strukturne dijelove virusa.

U slučaju DNA virusa, DNA se transkribira u glasnike RNA (mRNA) koje se zatim koriste za usmjeravanje staničnih ribosoma. Jedan od prvih virusnih polipeptida (proteina) koji se proizvodi ispunjava funkciju uništavanja DNK zaražene stanice.

U retrovirusima (koji ubrizgavaju niz RNA), jedinstveni enzim zvan reverzna transkriptaza transkribira virusnu RNK u DNK, koji se zatim transkribira natrag u mRNA.

U slučaju faga T4, DNA bakterije E. coli se neaktivira i tada se virus virusnog genoma preuzima, a virusna DNA čini RNA nukleotida u stanici domaćina pomoću enzima stanice domaćina.

Skupljanje virusnih čestica

Nakon što su proizvedene višestruke kopije virusnih komponenti (nukleinske kiseline i proteini), oni se okupljaju i stvaraju čitave viruse.

U slučaju T4 faga, proteini kodirani DNA faga djeluju kao enzimi koji surađuju u stvaranju novog faga.

Sav se metabolizam domaćina usmjerava prema proizvodnji virusnih molekula, što rezultira u stanici koja je napunjena novim virusima i ne može povratiti kontrolu.

Liza zaražene stanice

Nakon sklapanja novih čestica virusa, stvara se enzim koji iznutra razbija zid bakterijske stanice i omogućuje ulazak tekućine iz izvanćelijske okoline.

Stanica se na kraju napuni tekućinom i rasprsne se (liza), otuda i njegovo ime. Novi oslobođeni virusi mogu zaraziti ostale stanice i na taj način započeti proces iznova.

Reference

1. Brooker, R. (2011). Pojmovi genetike (1. izd.). McGraw-Hill obrazovanje.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologija (2. izd.) Pearson Education.
3. Engelkirk, P. i Duben-Engelkirk, J. (2010). Burton's Microbiology for Health Sciences (9. izd.). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekularna biološka stanica (8. izd.). WH Freeman and Company.
5. Malacinski, G. (2005). Osnove molekularne biologije (4. izd.). Jones & Bartlett učenje.
6. Russell, P., Hertz, P. & McMillan, B. (2016). Biologija: Dinamička znanost (4. izd.). Cengage Learning.
7. Solomon, E., Berg, L. i Martin, D. (2004). Biologija (7. izd.) Cengage Learning.