Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
См. Также: Жизненный цикл вирусов
Жизненный цикл вируса гриппа
Вирус Replication.svg

Репликация вирусов - это образование биологических вирусов в процессе инфицирования в клетках-мишенях. Вирусы должны сначала проникнуть в клетку, прежде чем может произойти вирусная репликация. Создавая множество копий своего генома и упаковывая эти копии, вирус продолжает заражать новых хозяев. Репликация между вирусами сильно различается и зависит от типа вовлеченных в них генов. Большинство ДНК-вирусов собирается в ядре, в то время как большинство РНК-вирусов развиваются исключительно в цитоплазме. [1]

Производство / репликация вирусов [ править ]

Вирусы размножаются только в живых клетках. Хост - клетка должна обеспечивать энергию и синтетические машины и предшественник низких молекулярной массы для синтеза вирусных белков и нуклеиновых кислот. [2]

Репликация вируса происходит в семь стадий, а именно;

  1. Вложение
  2. Вход,
  3. Без покрытия,
  4. Транскрипция / производство мРНК ,
  5. Синтез вирусных компонентов,
  6. Сборка вириона и
  7. Релиз (стадия освобождения).

Приложение [ править ]

Это первый шаг репликации вируса. Вирус прикрепляется к мембране клетки - хозяина клетки . Затем он вводит свою ДНК или РНК в хозяина, чтобы инициировать инфекцию. В клетках животных эти вирусы попадают в клетку в процессе эндоцитоза, который происходит путем слияния вируса и слияния вирусной оболочки с клеточной мембраной животной клетки, а в клетках растений он проникает через процесс пиноцитоза, который действует на защемление. вирусов.

Запись [ править ]

Клеточная мембрана клетки-хозяина инвагинирует вирусную частицу, заключая ее в пиноцитотическую вакуоль . Это защищает клетку от антител, как в случае с вирусом ВИЧ .

Удаление покрытия [ править ]

Клеточные ферменты (из лизосом ) снимают белковую оболочку вируса . Это высвобождает или делает доступными нуклеиновую кислоту или геном вируса .

Транскрипция / производство мРНК [ править ]

Для некоторых РНК- вирусов инфекционная РНК продуцирует информационную РНК ( мРНК ). Это перевод генома в белковые продукты. Для других вирусов с отрицательной цепочкой РНК и ДНК вирусы производятся путем транскрипции, а затем трансляции.

МРНК используется, чтобы инструктировать клетку-хозяина производить компоненты вируса. Вирус использует существующие клеточные структуры для репликации.

Синтез вирусных компонентов [ править ]

Следующие компоненты производятся вирусом с использованием существующих органелл хозяина :

  • Вирусные белки: вирусная мРНК транслируется на клеточных рибосомах в два типа вирусных белков:
    • Структурный: белки, составляющие вирусную частицу.
    • Неструктурные: белки, не обнаруженные в вирусной частице, в основном ферменты для репликации вирусного генома.
  • Вирусная нуклеиновая кислота (репликация генома): синтезируются новые вирусные геномы; Матрицы представляют собой либо родительский геном, либо вновь образованные комплементарные цепи в случае одноцепочечных геномов. Эти геномы состоят из вирусной полимеразы или (в некоторых ДНК-вирусах) клеточного фермента, особенно в быстро делящихся клетках.

Сборка вириона [ править ]

Вириона является просто активной или неповрежденной вирусной частицей. На этом этапе вновь синтезированный геном (нуклеиновая кислота) и белки собираются для формирования новых вирусных частиц.

Это может происходить в ядре клетки, цитоплазме или плазматической мембране большинства развитых вирусов.

Релиз (стадия освобождения) [ править ]

Зрелые вирусы высвобождаются либо в результате внезапного разрыва клетки, либо в результате постепенного вытеснения (вытеснения) окруженных вирусов через клеточную мембрану .

Новые вирусы могут вторгаться или атаковать другие клетки или оставаться в клетке в спящем состоянии . В случае бактериальных вирусов высвобождение дочерних вирионов происходит путем лизиса инфицированной бактерии. Однако в случае вирусов животных высвобождение обычно происходит без лизиса клеток.

Балтиморская система классификации [ править ]

Основная статья: Балтиморская система классификации

Вирусы подразделяются на 7 типов генов, каждый из которых имеет свои собственные семейства вирусов, которые, в свою очередь, сами имеют разные стратегии репликации. Дэвид Балтимор , лауреат Нобелевской премии по биологии, разработал систему под названием Балтиморская система классификации для классификации различных вирусов на основе их уникальной стратегии репликации. На основе этой системы существует семь различных стратегий репликации (Балтиморский класс I, II, III, IV, V, VI, VII). Здесь кратко и в общих чертах перечислены семь классов вирусов. [3]

Класс 1: двухцепочечные ДНК-вирусы [ править ]

Этот тип вируса обычно должен проникнуть в ядро хозяина, прежде чем он сможет реплицироваться. Некоторым из этих вирусов требуются полимеразы клеток-хозяев для репликации их генома , тогда как другие, такие как аденовирусы или вирусы герпеса, кодируют свои собственные факторы репликации. Однако в любом случае репликация вирусного генома сильно зависит от состояния клетки, допускающего репликацию ДНК, и, таким образом, от клеточного цикла . Вирус может побудить клетку к насильственному делению клетки , что может привести к трансформации клетки и, в конечном итоге, к раку . Примером семейства в рамках этой классификации являются Adenoviridae .

Есть только один хорошо изученный пример, в котором семейство вирусов класса 1 не реплицируется в ядре. Это семейство поксвирусов , в которое входят высокопатогенные вирусы, поражающие позвоночных .

Класс 2: одноцепочечные ДНК-вирусы [ править ]

В эту категорию попадают вирусы, которые не так хорошо изучены, но все же имеют большое значение для позвоночных. Два примера включают Circoviridae и Parvoviridae . Они реплицируются в ядре и во время репликации образуют промежуточную двухцепочечную ДНК. Анелловирус человека, называемый TTV , включен в эту классификацию и обнаруживается почти у всех людей, бессимптомно заражая их почти во всех основных органах .

Класс 3: двухцепочечные РНК-вирусы [ править ]

Как и большинство вирусов с РНК- геномами, двухцепочечные РНК-вирусы не зависят от полимеразы хозяина для репликации в такой степени, как вирусы с ДНК- геномами. Вирусы с двухцепочечной РНК изучены не так хорошо, как другие классы. Этот класс включает два основных семейства: Reoviridae и Birnaviridae . Репликация является моноцистронной и включает отдельные сегментированные геномы, что означает, что каждый из генов кодирует только один белок, в отличие от других вирусов, которые демонстрируют более сложную трансляцию.

Классы 4 и 5: вирусы с одноцепочечной РНК [ править ]

Цикл репликации коронавируса (4 класс)

Эти вирусы состоят из двух типов, однако оба разделяют тот факт, что репликация происходит в основном в цитоплазме и что репликация не так зависит от клеточного цикла, как ДНК-вирусы. Этот класс вирусов также является одним из наиболее изученных типов вирусов, наряду с вирусами с двухцепочечной ДНК.

Класс 4: Вирусы с одноцепочечной РНК - положительный смысл [ править ]

Вирусы с положительной РНК и все гены, определяемые как положительно-смысловые, могут быть напрямую доступны рибосомам хозяина для немедленного образования белков. Их можно разделить на две группы, каждая из которых реплицируется в цитоплазме:

  • Вирусы с полицистронной мРНК, геномная РНК которых образует мРНК и транслируется в полипротеиновый продукт, который впоследствии расщепляется с образованием зрелых белков. Это означает, что ген может использовать несколько методов для производства белков из одной и той же цепи РНК, уменьшая размер своего генома.
  • Вирусы со сложной транскрипцией, для которых могут использоваться субгеномные мРНК, рибосомный сдвиг рамки считывания и протеолитический процессинг полипротеинов. Все это разные механизмы, с помощью которых можно производить белки из одной и той же цепи РНК.

Примеры этого класса включают семейства Coronaviridae , Flaviviridae и Picornaviridae .

Класс 5: Вирусы с одноцепочечной РНК - негативный смысл [ править ]

Вирусы с РНК с отрицательным смыслом и все гены, определенные как гены с отрицательным смыслом, не могут быть напрямую доступны рибосомам хозяина для немедленного образования белков. Вместо этого они должны транскрибироваться вирусными полимеразами в "читаемом" дополнительном положительном смысле. Их также можно разделить на две группы:

  • Вирусы, содержащие несегментированные геномы, для которых первым этапом репликации является транскрипция генома с отрицательной цепью вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразой с образованием моноцистронных мРНК, которые кодируют различные вирусные белки. Затем создается копия генома с положительным смыслом, которая служит шаблоном для производства генома с отрицательной цепью. Репликация происходит в цитоплазме.
  • Вирусы с сегментированными геномами, репликация которых происходит в цитоплазме и для которых вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза продуцирует моноцистронные мРНК из каждого сегмента генома.

Примеры этого класса включают семейства Orthomyxoviridae , Paramyxoviridae , Bunyaviridae , Filoviridae и Rhabdoviridae (включая бешенство ).

Класс 6: вирусы с одноцепочечной РНК с положительным смыслом, которые реплицируются через промежуточные ДНК [ править ]

Хорошо изученное семейство вирусов этого класса включает ретровирусы . Одной из определяющих особенностей является использование обратной транскриптазы для преобразования позитивно-смысловой РНК в ДНК. Вместо использования РНК для шаблонов белков они используют ДНК для создания шаблонов, которые встраиваются в геном хозяина с помощью интегразы . Затем репликация может начаться с помощью полимераз клетки-хозяина.

Класс 7: двухцепочечные ДНК-вирусы, которые реплицируются через одноцепочечные промежуточные РНК [ править ]

Эта небольшая группа вирусов, примером которой является вирус гепатита В , имеет двухцепочечный геном с разрывом, который впоследствии заполняется, образуя ковалентно замкнутый круг ( кзкДНК ), который служит матрицей для производства вирусных мРНК и субгеномной РНК. РНК прегенома служит матрицей для вирусной обратной транскриптазы и для продукции ДНК-генома.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Робертс Р.Дж., «Патология рыб, 3-е издание», Elsevier Health Sciences, 2001.
  2. ^ Geo. F. Brooks, MD et al. "Jawetz, Melnick & Adelberg's MEDICAL MICROBIOLOGY.pdf, 26-е издание, McGraw Hill, 2013, ISBN  978-0-07-181578-9
  3. ^ NJ Dimmock et al. «Введение в современную вирусологию, 6-е издание». Блэквелл Паблишинг, 2007.