REPRODUKCIJA VIRUSA: KARAKTERISTIKE, CIKLUS VIRUSNE REPLIKACIJE, PRIMJER (HIV) - BIOLOGIJA - 2026

Virusne replikacije je način različiti tipovi virusa višestruko unutar stanica invaziju. Ovi DNK ili RNA entiteti imaju mnogo različitih strategija za regrutovanje struktura unutar ćelije i njihovo korištenje za proizvodnju kopija sebe.

Biološka "funkcija" bilo koje vrste virusne replikacije jest stvaranje novih virusnih genoma i proteina u dovoljnim količinama da se osigura širenje virusnog genoma koji je upadao u stanicu.

Koraci replikacije virusa (Izvor: Alejandro Porto putem Wikimedia Commonsa)

Svi dosad poznati virusi trebaju stanične enzime za svoje razmnožavanje, jer nemaju vlastite enzime koji bi im omogućili da se sami razmnožavaju i razmnožavaju.

Virusne molekule sposobne su napasti gotovo bilo koju vrstu stanica na biosferi.

Zbog toga je čovječanstvo usmjerilo veliku količinu resursa i napora da razumije ne samo funkcioniranje virusa, nego i virusnu replikaciju, jer je taj proces ključan za pravilnu kontrolu svih bolesti koje su posljedica infekcije virusnog podrijetla.

Virusi moraju dospjeti u unutrašnjost stanica i, da bi to postigli, moraju uspostaviti specijalizirane mehanizme za "zaobilaženje" endogene obrane svojih domaćina. Jednom kada se nađu u kolonizirajućim pojedincima, oni moraju biti u mogućnosti da uđu u svoje stanice i umnožavaju svoj genom i proteine.

karakteristike

Replikacija virusa predstavlja važne varijacije u svakoj vrsti virusa; Nadalje, ista vrsta može sadržavati različite serotipove, „kvazi vrste“ i viruse s velikim izmjenama u genomskom nizu.

Genom virusa može biti sastavljen od nukleinskih kiselina poput DNK, RNA ili oboje, jednostrukog ili dvostrukog pojasa. Navedene molekule također mogu biti u kružnom, linearnom obliku, kao što su između ostalog "ukosnice" (ukosnica za kosu).

Kao rezultat velikih varijacija u strukturi virusa, postoji velika raznolikost strategija i mehanizama za provođenje replikacije. Međutim, neki više ili manje opći koraci dijele se između svih vrsta.

Ciklus replikacije virusa

Izvor slike: Nije dostupan autor za čitanje autora. Pretpostavio Guaguaguagua (na temelju tvrdnji o autorskim pravima).

Općenito, ciklus opće replikacije virusa sadrži 6 ili 7 koraka, a to su:

1- adsorpcija ili vezanje na stanicu, 2- Prodiranje ili ulazak u ćeliju

3- Oslobađanje genoma

4- Replikacija genoma

5- Skupština

6- zreli

7- Lize ili oslobađanje pupoljkom

Adsorpcija ili vezivanje za stanicu

Virusi trenutno imaju u svojoj strukturi protein ili molekulu poznat kao antireceptor, koji se veže za jednu ili više makromolekula na vanjskoj membrani stanice u koju žele ući. Te su molekule uglavnom glikoproteini ili lipidi.

Glikoproteini ili lipidi na vanjskoj membrani "ciljne" stanice poznati su kao receptori, a virusi se priliježu ili kovalentno vežu na te receptore koristeći svoju molekulu proteina ili anti-receptora.

Prodiranje ili ulazak u ćeliju

Jednom kada se virus pričvrsti na vanjsku membranu stanice putem spoja receptor-antireceptor, može ući u stanicu kroz tri mehanizma: endocitozu, fuziju sa staničnom membranom ili translokaciju.

Kada se ulazak dogodi endocitozom, stanica stvara malu pukotinu u određenom području membrane, točno tamo gdje je virus vezan. Stanica tada formira svojevrsnu vezikulu oko virusne čestice, koja se internalizira i, jednom unutar, raspada, oslobađajući virus u citosol.

Endocitoza je možda najčešći mehanizam ulaska virusa, jer stanice stalno internaliziraju vezikule kao odgovor na različite unutarnje i vanjske podražaje i za različite funkcionalne svrhe.

Spajanje s staničnom membranom je mehanizam koji mogu provesti samo virusi koji su omotani zaštitnim prekrivačem koji se zove kapsid. Tijekom ovog procesa, komponente kapsida se stapaju s staničnom membranom, a unutrašnjost kapsida se oslobađa u citosolu.

Translokacija je rijetko dokumentirana i nije u potpunosti shvaćena. Međutim, poznato je da se virus prilijepi za makromoleku receptora na površini membrane i internalizira se interkaliranjem između komponenata stanične membrane.

Oslobađanje genoma

Ovaj je postupak najmanje proučavan i možda najmanje proučavan u virusnoj replikaciji. Tijekom njega uklanja se kapsid, izlažući genom virusa s njim povezane nukleoproteine.

Pretpostavljeno je da je ovojnica genoma virusa spojena s endocitoziranom vezikulom. Nadalje, misli se da ovaj korak replikacije pokreće neki unutarnji faktor u stanici, kao što je pH ili promjena koncentracije elektrolita itd.

Replikacija virusnog genoma

Postupci replikacije virusnog genoma vrlo su različiti između svake vrste virusa; u stvari, virusi su svrstani u 7 različitih klasa prema vrsti nukleinske kiseline koja čini njihov genom.

Kao općenito pravilo, većina DNA virusa replicira se u jezgri stanica u koje upadaju, dok se većina RNA virusa replicira u citosolu.

Neki jednolančani (jednolančani) DNA virusi prodiru u stanično jezgro i služe kao „predložak“ lancima za sintezu i umnožavanje više jednolančanih molekula DNA.

Ostali dvosmjerni RNA virusi sintetiziraju svoj genom kroz segmente i nakon što se svi segmenti sintetiziraju, okupljaju se u citosolu stanice domaćina. Neki genomi sadrže u svom genomu genetsku sekvencu koja ima informacije za kodiranje RNA polimeraze.

Jednom kada se RNA polimeraza prevodi, započinje replikacija višestrukih kopija virusnog genoma. Ovaj enzim može stvoriti glasnike RNA za proizvodnju proteina koji će dovesti do kapsida virusa i ostalih njegovih sastojaka.

Skupština

Nakon što su sintetizirane višestruke kopije genskog virusa i svih komponenti kapsida, sve se one usmjeravaju na određeno mjesto stanice poput jezgre ili citoplazme, gdje su sastavljene kao zreli virusi.

Mnogi autori ne prepoznaju skupljanje, sazrijevanje i lizu kao odvojene procese u životnom ciklusu virusa, jer se mnogo puta ti procesi događaju uzastopno kada je koncentracija dijelova i genoma virusa unutar stanice vrlo je visoka.

sazreo

Tijekom ove faze virus postaje "zarazan"; to jest, kapsidni proteini sazrijevaju ili dolazi do konformacijskih promjena koje pretvaraju početnu strukturu u čestice sposobne zaraziti druge stanice.

Neki virusi sazrijevaju svoju strukturu unutar stanica koje zaraze, drugi to čine tek nakon što uzrokuju lizu stanica.

Lize ili oslobađanje pupoljkom

Kod većine virusa oslobađanje se odvija lizom ili pupoljkom. U lizi se stanica razgrađuje i cijeli svoj sadržaj oslobađa u izvanstanično okruženje, omogućujući okupljenim i zrelim virusima da slobodno putuju kako bi pronašli drugu ćeliju koja bi se zarazila.

Oslobađanje pupoljkom je specifično za viruse koji posjeduju omotač lipida i proteina. Oni prolaze kroz plazma membranu tvoreći neku vrstu unutarćelijskih vezikula.

Primjer replikacije virusa (HIV)

Ciklus replikacije virusa virusa HIV. Izvor: Jmarchn

Virus ljudske imunodeficijencije, poznatiji kao HIV, jedan je od virusa koji je uzrokovao najveći broj ljudskih smrti u svijetu. Riječ je o RNA virusu koji izravno utječe na vrstu bijelih krvnih stanica nazvanu CD4 limfociti.

Fiksacija virusa provodi se prepoznavanjem i sjedinjenjem proteina kapsida virusa s proteinima stanične membrane limfocita CD4. Nakon toga, kapsid se stapa s staničnom membranom, a sadržaj virusa se iznutra prazni.

U citoplazmi se RNA reverzno transkribira i formira dvije DNA trake koje se nadopunjuju. Dvosmjerna molekula DNA integrira se u genom stanice domaćina, u ovom slučaju limfocita CD4.

Kao dio genetskih podataka stanice, DNA virusnog podrijetla se prepisuje i prevodi kao i bilo koji niz genomske DNA limfocita.

Jednom kada su sve komponente virusa proizvedene u citosolu, virusne čestice se sakupe i istjeruju u izvanćelijsku okolinu. Nekoliko stotina tisuća izbočina formiraju se i kad se oslobode, stvaraju zrele čestice HIV-a.

Reference

1. Burrell, CJ, Howard, CR, & Murphy, FA (2016). Fenner i Whiteova medicinska virologija. Akademska štampa.
2. Rosas-Acosta, G. (ur.). (2013). Viralna replikacija. BoD - Knjige na zahtjev.
3. Saag, MS, Holodniy, M., Kuritzkes, DR, O'Brien, WA, Coombs, R., Poscher, ME,… & Volberding, PA (1996). Oznake virusa HIV u kliničkoj praksi. Medicina prirode, 2 (6), 625.
4. Schmid, M., Speiseder, T., Dobner, T., & González, RA (2014). Odjeljci za replikaciju DNA virusa. Journal of virology, 88 (3), 1404-1420.
5. Wunner, BD, Macfarlan, RI, Smith, CL, Golub, E., i Wiktor, TJ (1986). NATO Institut za napredni studij: MOLEKULARNA OSNOVA VIRALNE REPLIKACIJE. Časopis za virološke metode, 13, 87-90. Cheng, RH, i Miyamura, T. (2008). Studija virusne replikacije zasnovana na strukturi: s CD-ROM-om. Svjetski znanstveni.