Virologie. Kontrolní otázky Reprodukce DNAgenomových virů, hlavní stadia, znaky reprodukce. Reprodukce virů s dvouvláknovou RNA Chemické složení virionů reprodukce virů

Reprodukce virů v buňce- Produktivní infekce je jediný proces podmíněně rozdělený do několika fází:
1.adsorpce virionů na zářezu
2. Průnik virů do buňky
3. Deproteinizace virionu a uvolnění jeho nukleové kyseliny (genomu)
4. Exprese virového genomu, syntéza složek virionu (transkripce, translace, replikace)
5. tvorba virionů
6. Uvolnění nové generace virionů z buňky

První 3 etapy jsou přípravné. Vlastně rozmnožování - od 4. etapy.

1. Adsorpce virionů na buňku – probíhá za přítomnosti specifických receptorů. U jednoduchých virů hrají roli povrchové vazebné proteiny, u komplexních vazebných proteinů glykoproteiny tvořící trny na superkapsidě.
Receptory na povrchu buněčné membrány mohou mít různou povahu, jejich počet dosahuje 10 4 i více na buňku. Adsorpce začíná jako nespecifická a pokračuje jako specifická (virus je „rozpoznán“ a váže se na komplementární receptor). Tropismus virů - selektivní poškození buněk a tkání u určitých typů organismů (přítomnost komplementárních receptorů na nich).

2. Průnik virionů do buňky

Endocytózou receptoru ( viropexis) - v místě adsorpce viru vzniká endozom (invaginace) obsahující virus. Spojuje se s buněčným lysozomem a vakuolou, tvoří receptosom (pronikají tudy jednoduché i falešné viry).
- fúzí membrán superkapsidy viru a buňky. Provádí se fúzními proteiny. Nukleokapsida se nachází v cytoplazmě buňky. Charakteristické pro komplexní viry, které mají F-fúzní proteiny nebo jiné glykoproteiny (například hemaglutinin viru chřipky).
- Kombinace je možná.

3. deproteinizace virů ("svlékání"). Cílem je uvolnit nukleovou kyselinu k vyvolání reprodukce viru.
Viry, které se dostaly do buňky endocytózou receptoru, opouštějí receptor membránovou fúzí (komplexní viry) nebo za účasti povrchových proteinů kapsidy (jednoduché viry). Současně dochází k částečné deproteinizaci lysozomálními enzymy a enzymy receptorové membrány. "Svlékání" v cytoplazmě proteázami a dalšími buněčnými enzymy pokračuje.
Pokud se virus dostane do buňky membránovou fúzí, začíná deproteinizace již v době průniku pomocí enzymů buněčné membrány. Pokračuje v cytoplazmě.

Uvolnění genomu může být úplné nebo neúplné (zbývají vnitřní nebo kapsidové proteiny, které dále chrání nukleovou kyselinu před cytoplazmatickými nukleázami).

4. exprese virového genomu. Někdy je potřeba ho dopravit do jádra.

A) transkripce - tvorba komplementárních mRNA na templátu genomu

B) translace - translace genetické informace z mRNA do sekvence aminokyselin. i-RNA se provádí na buněčných ribozomech s potlačením syntézy buněčných proteinů. Virové proteiny mohou vznikat: z krátkých monocistronních mRNA (jednotlivé proteiny, na ribozomech), z dlouhých polycistronních mRNA (obří polypeptid, na polysomech, následně rozřezaný na jednotlivé proteiny).

Zvláštnosti:
- viry s dvouřetězcovou DNA: genomová DNA -> transkripce -> mRNA -> translace -> protein (nejprve raný nestrukturální, pak pozdní strukturní)

Provádí se v jádře (u většiny virů) - buněčná transkriptáza, v cytoplazmě - virová transkriptáza.

RNA - genomová RNA zároveň s mRNA: genomická + RNA > translace > protein (obří polypeptid, který je štěpen proteázami)
- minus RNA: genomová –RNA > transkripce > mRNA > translace > protein
prováděné vlastními transkriptázami

Retroviry (onkogenní viry a původci infekce HIV) - diploidní genom dvou identických jednovláknových + RNA a reverzní transkriptázy (reverzní transkriptázy) (stejná cesta přenosu je možná pro virus hepatitidy B a klíšťovou encefalitidu: genomová RNA> provirus (komplementární DNA) > transkripce > i-RNA > translace > protein

Replikace: syntéza mnoha identických kopií na matrici původního virového genomu. V jádře (ve většině) a v cytoplazmě. Proces začíná po akumulaci nestrukturálních časných proteinů. Provádí se virovými buněčnými polymerázami. Ihned implementováno.

V genomech dvouvláknové DNA - s pomocí replikázy v semikonzervativním typu, jako je buněčná DNA

Jednovláknový +RNA genom - pomocí virem indukované RNA polymerázy. Na původní +RNA se vytvoří –RNA (dvouvláknový intermediární replikativní komplex), která se odštěpí, vytvoří se na ní +RNA shodná s původní. akumulace více kopií genomu.

Jednovláknový genom -RNA - pomocí RNA-dependentní RNA polymerázy, také prostřednictvím dvouvláknového intermediárního replikačního komplexu

Retroviry mají stejná stadia jako při transkripci, s povinnou replikací provirové DNA do buněčného chromozomu. Kopie jednořetězcových +RNA jsou replikovány na templátu provirové DNA.
Retroviry se vyznačují kombinací integrativní a produktivní infekce (při převaze integrativní infekce je pozorována perzistence viru).

V důsledku exprese se v buňce hromadí kopie virových genomů a strukturálních proteinů. Tyto procesy probíhají v různých částech buňky a tento způsob rozmnožování se nazývá disjunktivní (disjunktivní).

5. Tvorba virionů z virových složek. v cytoplazmě.

Jednoduché viry: kapsida je bez sebeskládání a je tvořena spirálovým nebo kubickým typem. Výsledkem je nukleokapsid.

Komplexní viry se tvoří v několika fázích. Vznikne nukleokapsida, poté interagují s modifikovanými buněčnými membránami, nasadí se na superkapsidový obal, u některých virů se pod superkapsidou vytvoří M-vrstva.

6. Uvolnění virionů z buňky

Během buněčné lýzy („výbušný typ“, charakteristický pro jednoduché viry)

Pučením (složité viry současně získávají superkapsidu). Buňka nezemře okamžitě, má čas izolovat nové generace virů, než se její zdroje vyčerpají.

Reprodukce viru v buňce probíhá v několika fázích:

První fází je adsorpce viru na buněčný povrch, který je na tento virus citlivý.

Druhou fází je průnik viru do hostitelské buňky viropexií.

Třetí fází je „svlékání“ virionů, uvolnění nukleové kyseliny viru ze superkapsidy a kapsidy. U řady virů dochází k pronikání nukleové kyseliny do buňky fúzí virionového obalu a hostitelské buňky. V tomto případě se druhá a třetí fáze spojí do jedné.

V závislosti na typu nukleové kyseliny tento proces probíhá následovně.

Reprodukce se vyskytuje v jádře: adenoviry, herpes, papovaviry. Použijte DNA-dependentní RNA - buněčnou polymerázu.

Reprodukce probíhá v cytoplazmě: viry mají svou vlastní DNA-dependentní RNA polymerázu.

Riboviry s pozitivním genomem (plus-nitium): picorna-, toga-, koronaviry. Neexistuje žádný přepis.

RNA -> protein

Riboviry s negativním genomem (minus-vlákno): chřipka, spalničky, parotitida, orto-, paramyxoviry.

(-)RNA -> mRNA -> protein (mRNA je komplementární k (-)RNA). Tento proces probíhá za účasti speciálního virového enzymu – virionové RNA-dependentní RNA polymerázy (takový enzym v buňce nemůže být).

Retroviry

(-)RNA -> DNA -> mRNA -> protein (a RNA je homologní s RNA). V tomto případě je možný proces tvorby DNA na bázi (-)RNA za účasti enzymu - RNA-dependentní DNA polymerázy (reverzní transkriptáza nebo reverzní transkriptáza)

Čtvrtou fází je syntéza virionových složek. Nukleová kyselina viru je produkována replikací. Informace virové mRNA se přeloží do ribozomů buňky a v nich se syntetizuje protein specifický pro virus.

Pátá fáze je sestavení virionu. Nukleokapsidy vznikají samoskládáním.

Šestou fází je uvolnění virionů z buňky. Jednoduché viry, jako je virus obrny, zničí buňku, když opustí. Komplexní viry, jako je virus chřipky, opouštějí buňku pučením. Vnější obal viru (superkapsida) vzniká při uvolňování viru z buňky. Buňka během tohoto procesu zůstává nějakou dobu naživu.

Popsané typy interakce viru s buňkou se nazývají produktivní, protože vedou k produkci zralých virionů.

Další způsob - integrační - spočívá v tom, že po průniku viru do buňky a "svlečení" se virová nukleová kyselina začlení do buněčného genomu, tedy integruje se do buněčného chromozomu na určitém místě a následně se spolu s ním replikuje. ve formě tzv. proviru. U virů obsahujících DNA a RNA tento proces probíhá různými způsoby. V prvním případě se virová DNA integruje do buněčného genomu. V případě virů obsahujících RNA dochází nejprve k reverzní transkripci: DNA se tvoří na virovém RNA templátu za účasti enzymu „reverzní transkriptázy“, který je integrován do buněčného genomu. Provirus nese další genetickou informaci, takže buňka získává nové vlastnosti. Viry schopné tohoto typu interakce s buňkou se nazývají integrativní. Integrativní viry zahrnují některé onkogenní viry, virus hepatitidy B, herpes virus, virus lidské imunodeficience, mírné bakteriofágy.

Kromě běžných virů existují priony - proteinové infekční částice, které neobsahují nukleovou kyselinu. Vypadají jako fibrily o velikosti až 200 nm. Způsobují pomalé infekce u lidí a zvířat s poškozením mozku: Creutzfeldt-Jakobova choroba, kuru, scrapie a další.

Metody indikace virů v testovaném materiálu.

Rozmnožování virů v buněčných kulturách se posuzuje podle jejich cytopatického působení (CPE), které má různý charakter podle typu viru, podle tvorby plaku na buněčné monovrstvě pokryté tenkou vrstvou agaru, hemadsorpce erytrocytů a dalších testů.

Indikace virů se tedy provádí mikroskopicky přítomností CPE, tvorbou plaku na buněčné monovrstvě, hemadsorpcí erytrocytů přidaných do buněčné kultury viru a také hemaglutinační reakcí s testovaným materiálem obsahujícím virus. Hemaglutinační reakce je způsobena viry obsahujícími hemaglutinin ve své kapsidě nebo superkapsidě.

Retroviry jsou obalené kulovité viry, které pučí přes buněčnou membránu hostitele. Mají průměr přibližně 100 nm. Genom se skládá ze dvou identických lineárních jednořetězcových molekul RNA. Ikosahedrický nukleokapsid obsahuje helikální ribonukleoprotein a je obklopen obalem sestávajícím z glykoproteinů a lipidů.

Charakteristickým znakem retrovirů je přítomnost ve virionu neobvyklého enzymu – RNA-dependentní DNA polymerázy resp zvrátit transkriptáza ( odtud název retro, oh znamená zpětně). Na rozdíl od klasického přepisu genetické informace z DNA do RNA připravuje enzym reverzní transkriptáza DNA kopii RNA genomu retroviru - nejprve hybrid RNA-DNA a poté jeho dvouvláknovou formu DNA. Dvouvláknová DNA forma retrovirového genomu, nazývaný provirus, A se integruje do DNA infikované hostitelské buňky. Všechny retrovirové proteiny jsou translatovány z proviru. Infekce onkogenním retrovirem nevede k cytolýze nebo smrti infikovaných buněk, ale provirus zůstává integrován do DNA hostitelské buňky až do konce života buňky a reprodukuje se spolu s buněčným genomem během reprodukce buňky.

Zatímco všechny onkogenní RNA viry patří do rodiny Retroviridae, n Všechny retroviry jsou onkogenní. Rodina Retroviridae rozděleny do tří podrodin.

• 1. Oncovirinae zahrnuje všechny onkogenní viry obsahující RNA (dříve nazývané oncornavirus).
• 2. Spumavirinae obsahuje neonkogenní „pěnové viry“ ( spuma= pěna), které způsobují asymptomatické infekce u několika druhů zvířat a jsou kontaminanty primárních buněčných kultur, ve kterých způsobují pěnovou degeneraci.
• 3. Lentivirinae zahrnuje jak viry způsobují "opožděné infekce" (lentus= pomalu) u zvířat a virů lidské a zvířecí imunodeficience.

Retroviry jsou rozšířené; vyskytují se téměř u všech obratlovců, včetně zvířat, ptáků a plazů. Na základě rozsahu hostitelů a typů onemocnění, které způsobují, lze onkogenní retroviry rozdělit do následujících skupin:

• 1. Viry leukémie-sarkomatózní komplex ptactvo. Skupina antigenně příbuzných virů, které způsobují ptačí leukémii (viry lymfomatózy, myeloblastózy a erytroblastózy) nebo sarkom u drůbeže (virus Rousova sarkomu, RRV).
• 2. Viry myš leukémie. Tato skupina se skládá z několika kmenů virů myší leukémie a sarkomu pojmenovaných po badatelích, kteří je poprvé popsali (např. Gross, Friend, Moloney, Rauscher).
• 3. Virus nádory Mléčné výrobky žlázy myši. Tento virus se vyskytuje u některých kmenů myší, u kterých je běžná rakovina mléčné žlázy. Je známý jako „mléčný faktor“ nebo „Bittnerův virus“. Množí se v mléčné žláze a z matky na potomka se přenáší mateřským mlékem. Myši mohou být infikovány ústy, subkutánní nebo intraperitoneální injekcí. Rakovina prsu se vyvíjí pouze u myší vnímavých kmenů po latentním období 6-12 měsíců .
• 4. Viry leukémie A sarkom ostatní zvířat. Velké množství virů bylo izolováno z leukémií a sarkomů různých živočišných druhů – koček, křečků, potkanů, morčat a opic.
• 5. T-lymfotropní viry člověk (HTLV). Retroviry nazývané „lidské T-lymfotropní viry“ byly izolovány v roce 1980 z buněčných kultur dospělých pacientů s kožním T-buněčným lymfomem (houbová mykóza) a leukémií (Cesarův syndrom) ve Spojených státech. Podobné viry byly izolovány od pacientů s leukémií T-buněk v Japonsku a Karibiku. Typ HTLV1 je přítomen po celém světě, ale prevalence onemocnění je omezena na endemické oblasti. Kromě T-buněčné leukémie je HTLV-I spojena také s tropickou spastickou paraparézou, demyelinizačním onemocněním. Virus infikuje hlavně buňky T4 (CD4). Velký počet IL-2 receptorů se nachází na infikovaných T buňkách. Blízce příbuzný HTLV-II byl také spojován s malignitami T-buněk. Je známo, že infekce HTLV se přenáší krevní transfuzí a jinými metodami zavádění leukocytů.

Druh specifičnost . Retroviry obvykle infikují pouze jeden druh hostitele, specificita je dána především přítomností virových receptorů na povrchu hostitelské buňky. Podle schopnosti růstu v buňkách jiného druhu se retroviry dělí na 1) ekotropní (rozmnožují se pouze v buňkách přirozeného hostitele);

2) amfitropní (rozmnožují se v buňkách přírodních a cizích druhů); a 3) xenotropní (množí se pouze v buňkách cizích druhů, ale ne v buňkách přirozených hostitelů).

Přenos viry. Jsou možné dva typy přenosu retroviru. Exogenní retroviry se šíří horizontálně. Většina onkogenních retrovirů je exogenních. Endogenní retroviry jsou přenášeny vertikálně od rodičů potomstvo s integrovaným provirem do genomu zárodečných buněk. Endogenní retrovirový provirus se chová jako buněčný gen a podléhá regulačnímu vlivu hostitelské buňky. Endogenní retroviry jsou obvykle „tiché“, netransformují buňky a nezpůsobují žádné onemocnění. Mohou být detekovány buď díky „aktivaci“ po vystavení záření nebo chemikáliím, nebo hybridizací nukleových kyselin.

odpor. Retroviry jsou nestabilní, inaktivované při 56 °C po dobu 30 minut, slabé kyseliny, éter a formalín. Jsou stabilní při -30 o C

Morfologie. Retroviry existují jako čtyři morfologické typy. Částice typu A existují pouze uvnitř buněk. Mají průměr 60-90 nm a obsahují prstencový nukleoid obklopený membránou. Mohou být formou předchůdce jiných typů. Typy B, C a D jsou extracelulární. Průměr částice B je 100-130 nm, s excentrickým nukleoidem a nosnými povrchovými trny. Částice typu C mají centrální nukleoid a hladkou povrchovou membránu. Částice typu D nebyly dosud charakterizovány. Mají excentrický nukleoid a nesou krátké povrchové trny.

Většina retrovirů jsou částice typu C. Myší virus rakoviny mléčné žlázy je částice typu B a virus rakoviny mléčné žlázy opice Mason-Pfizer je částice typu D.

Antigeny. Existují dva typy antigenů – typově specifické glykoproteinové antigeny umístěné na obalu a skupinově specifické nukleoproteinové antigeny umístěné v jádře virionu. Křížové reakce mezi povrchovými antigeny retrovirů z různých hostitelských druhů nebyly pozorovány.

Genomický struktura. Retroviry mají relativně jednoduchou genomickou strukturu.

Provirus standardního retroviru (jako je nedefektní virus ptačí nebo myší leukémie) se skládá ze tří genů potřebných pro replikaci viru – gag, pol a env. Gen gag kódy pro nukleokapsidové proteiny, které jsou skupinově specifické antigeny, gen pol kóduje RNA-dependentní DNA polymerázu, gen env kóduje obalové glykoproteiny. Oba konce proviru mají dlouhou terminální repetici (LTR), která se váže přímo na DNA hostitelské buňky. Oblasti LTR poskytují kontrolu nad regulací funkce provirového genu.

Některé retroviry (transregulační viry) jako HTLV nebo HIV nesou čtvrtý gen tat po env gen. Jde o transaktivační gen, který reguluje funkci virových genů.

Standardní onkogenní retroviry, jako jsou viry chronické leukémie, jsou pomalý transformační viry, t To znamená, že mají nízký onkogenní potenciál a stimulují maligní transformaci obecně pouze krevních buněk po dlouhém latentním období. Netransformují kultivované buňky. Jsou schopné normální replikace. Naopak asi zkusit transformující se viry - jsou vysoce onkogenní a způsobují malignitu po krátkém latentním období týdnů nebo měsíců. Mohou způsobovat různé typy sarkomů, karcinomů, leukémií a také transformovat buňky v kultuře. Nejvýkonnější transformující viry se však nejsou schopny normálně replikovat, protože ve svém genomu obsahují další gen, virový onkogen (V-onc gen), který nahrazuje některé geny nezbytné pro replikaci viru. Takové viry V-onc se mohou množit pouze tehdy, jsou-li koinfikovány standardním retrovirovým pomocníkem. Virus Rousova sarkomu, který nese onkogen src(vyslovuje se „sark“), nejlépe prozkoumaný z akutních transformujících se virů, se vyznačuje schopností replikovat se, to znamená, že se může normálně replikovat, protože má kompletní sadu gag, pol, a env geny. Většina akutních transformujících virů má defektní replikaci.

Interakce viru s hostitelskou buňkou je složitý vícestupňový proces, který začíná adsorpcí virových částic na receptorech hostitelské buňky a pokračuje po jejich vstupu do buňky. V důsledku této interakce se vyvine buď produktivní, nebo abortivní nebo integrativní forma buněčné infekce. U pr.oduktivní formy dochází k rozmnožování, či spíše k rozmnožování (lat. reprodukovat-reprodukovat) viru, u abortivní formy k jeho porušení v jednom ze stádií, u integrativní formy k integraci virové nukleové kyseliny do buněčný genom.

ROZMNOŽOVÁNÍ VIRŮ

Jak bylo uvedeno výše, viry jsou samoreprodukující se formou neschopnou binárního štěpení, na rozdíl od mikroorganismů s buněčnou organizací. V 50. letech 20. století bylo zjištěno, že reprodukce neboli reprodukce virů probíhá replikací jejich nukleové kyseliny a biosyntézou proteinů, po které následuje samosestavení virionu. Tento proces se vyskytuje v různých částech buňky - jádru nebo cytoplazmě, v důsledku čehož byl nazýván disjunktivní, tj. disociovaná reprodukce.

Virové rozmnožování je unikátní forma exprese cizí (virové) informace v buňkách lidí a zvířat, hmyzu, rostlin a bakterií, která spočívá v podřízení buněčné matrice-genetických mechanismů virové informace.

1. stupeň - adsorpce - je charakterizován navázáním virionu na buněčné receptory, což jsou glykoproteiny buněčné membrány obsahující kyselinu neuraminovou. Takové receptory jsou přítomny v řadě buněk, zejména v erytrocytech, na kterých je adsorbováno mnoho virů1. Pro ortho- a paramyxoviry jsou specifickými receptory glykolipidy obsahující kyselinu sialovou (gangliosidy), pro ostatní proteiny nebo lipidy buněčné membrány.

Virové receptory jsou tzv. "attachment" proteiny, které se nacházejí v kapsidách jednoduchých virionů a superkapsidách komplexních virionů. Mohou být ve formě vláken (vlákna v adenovirech) nebo hrotů (glykoproteinové útvary na vnějším obalu ortho- a paramyxo-, rhabdo-, areno- a bunyavirů).

První stupeň adsorpce je určen nespecifickými silami intermolekulární přitažlivosti, druhý - specifickou strukturní homologií nebo komplementaritou receptorů citlivých buněk a virů.

2. fáze - k průniku viru do hostitelské buňky dochází viropexií a membránovou fúzí. Viropexis není nic jiného než speciální případ receptorové endocytózy, který spočívá v invaginaci úseku plazmatické membrány, kde jsou zvenčí prohlubně pokryté receptory, na kterých je virus adsorbován (obr. 5.3). Pak dochází k vytvoření vakuoly kolem viru, ve které se nachází v cytoplazmě hostitelské buňky. Popsaný způsob průniku virových částic je typický pro adenoviry, chřipkový virus atp.

K průniku virové částice do hostitelské buňky může dojít i membránovou fúzí (obr. 5.4). V tomto případě se virový obal spojí s plazmatickou membránou hostitelské buňky, v důsledku čehož jsou vnitřní struktury ("jádro") virionu v cytoplazmě infikované buňky, a když fúzují s jadernou membránou, v buněčném jádře.

3. etapa – „svlečení“ virionů – spočívá v jejich deproteinizaci a uvolnění ze superkapsidy a kapsidy, které brání replikaci virové nukleové kyseliny. „Svlékání“ virionu začíná ihned po jeho připojení na buněčné receptory a pokračuje v endocytární vakuole a její fúzi s lysozomy za účasti proteolytických enzymů, dále v jaderných pórech a perinukleárním prostoru při fúzi s jadernou membránou.

4. etapa spočívá v transkripci a replikaci virových genomů. K transkripci virového genomu virů obsahujících dvouvláknovou DNA dochází, stejně jako buněčného genomu, podél DNA->- mRNA->- proteinové triády (obr. 5.5, a). Rozdíly se týkají pouze původu enzymu DNA-dependentní RNA polymerázy potřebného pro tento proces. Viry, jejichž genom je přepsán v cytoplazmě hostitelské buňky (například virus neštovic), mají svou vlastní virově specifickou RNA polymerázu. Viry, jejichž genomy jsou přepsány v jádře (papova a adenoviry, herpetické viry), využívají zde obsaženou buněčnou RNA polymerázu II nebo III.

1. Viry s negativním genomem (minus-vlákno, obr. 5.5, b), které zahrnují ortho-, paramyxo- a rhabdoviry (viz tabulka 5.1), obsahují virově specifickou RNA polymerázu nebo transkriptázu. Syntetizují „RNA na templátu genomové RNA. Podobný enzym v normálních buňkách chybí, ale je syntetizován buňkami infikovanými viry.

Nachází se v jednovláknových i dvouvláknových RNA virech.

2. U virů s pozitivním genomem, mezi které patří picorna-, togaviry atd., plní funkci mRNA samotný genom, který převádí informace v něm obsažené do ribozomů hostitelské buňky.

3. Skupina retrovirů obsahujících RNA, které zahrnují reverzní transkriptázu nebo revertázu, stojí stranou. Jedinečnost tohoto enzymu spočívá v jeho schopnosti přepisovat informace z RNA do DNA. Tento proces se nazývá reverzní transkripce

Jak je uvedeno výše, počet genů ve virovém genomu je velmi omezený. Pro zvýšení množství virové informace tedy existuje jakýsi translační mechanismus, který funguje prostřednictvím mRNA, která přenáší mnohem více informací, než je zaznamenáno ve virové nukleové kyselině. Toho je dosaženo různými způsoby, například při přepisu informací z přepisu úseků DNA na RNA pomocí sestřihu (vyříznutí nesmyslných kodonů a přišití konců), stejně jako když antikodony gRNA čtou stejnou molekulu mRNA z různých nukleotidů. V tomto případě se tvoří nové triplety, které zvyšují množství přenášených informací.

Transkripce je regulována buněčnými a virově specifickými mechanismy. Spočívá v sekvenčním čtení informací z tzv. „raných“ a „pozdních“ genů. V prvním případě je informace kódována pro syntézu virově specifických transkripčních a replikačních enzymů a v druhém pro syntézu kapsidových proteinů.

Informace specifické pro virus se překládají do ribozomů hostitelské buňky, které se předtím uvolní z buněčných proteinů a sestaví se do virově specifických polyzomů genomů r-eplilacpl pyruinyl. Spočívá v syntéze molekul DNA nebo RNA, které se hromadí v poolech. těchto nukleových kyselin používaných při sestavování virionů.

K replikaci virové DNA dochází na obou vláknech za účasti buněčné DNA polymerázy. Jednovláknové viry nejprve tvoří druhé vlákno (replikativní forma).

K replikaci virové RNA dochází pouze za účasti stejného virově specifického enzymu, který katalyzuje transkripci virového genomu. V plus-vláknových virech je replikace RNA prakticky stejná jako jejich transkripce. U virů s minusvláknem se replikace liší od transkripce v délce výsledných dceřiných molekul RNA. Při replikaci zcela odpovídají svou délkou mateřskému vláknu a při transkripci vznikají zkrácené molekuly mRNA.

U retrovirů probíhá replikace, stejně jako transkripce DNA, jako součást buněčného genomu za účasti buněčné DNA polymerázy.

5. stupeň - sestavení virionu - spočívá především ve vytvoření nukleokapsidů. Protože k syntéze virových nukleových kyselin a proteinů v buňce dochází v různých buněčných strukturách, je nutné transportovat složky virionu na jedno místo sestavení. Virové proteiny a nukleové kyseliny mají zároveň schopnost se navzájem rozpoznat a spontánně se spojovat. Samosestavení jednoduchých virionů je založeno na schopnosti virových polypeptidů spojovat se do kapsomer, které, umístěné kolem os symetrie, tvoří mnohostěn. V jiných případech polypeptidy obklopují virovou nukleovou kyselinu ve šroubovici.

Mnoho jednoduchých virionů se shromažďuje na replikativních komplexech, membránách endoplazmatického retikula." U komplexních virionů začíná sestavení nukleokapsidy na replikativních komplexech a poté pokračuje na plazmatické membráně, na jejíž vnější straně jsou umístěny superkapsidové glykoproteiny. glykoproteiny a nukleokapsidové oblasti k nim přiléhající na druhé straně vyčnívají přes buněčnou membránu a tvoří ledvinu, jako je tomu u orto- a paramyxovirů, rhabdovirů. Po oddělení ledviny obsahující nukleokapsidové a superkapsidové proteiny se tvoří volné viriony .Buď procházejí přes buněčnou plazmatickou membránu do extracelulárního prostoru, nebo pronikají přes membránu endoplazmatického retikula ve vakuole endoplazmatického retikula.Membránové lipidy přitom obalují ledvinu a vytlačují z ní proteiny.Mnoho DNA- obsahující viry, jako je herpes virus, se hromadí v jádře buňky na její membráně, kde se tvoří nukleokapsidy, které pak pučí do perinukleárního prostoru a získávají vnější obal. K další tvorbě virionu dochází v membránách cytoplazmatického retikula a v Golgiho aparátu, kde je virus transportován na buněčný povrch.

K 6. etapě – uvolňování virových částic z buňky – dochází dvěma způsoby. Jednoduché viry postrádající superkapsidu, jako jsou pikornaviry, adenoviry atd., způsobují buněčnou destrukci a vstupují do extracelulárního prostoru. Jiné viry, které mají lipoproteinový vnější obal, opouštějí buňku pučením, v důsledku čehož si zachovává svou životaschopnost po dlouhou dobu. Tato cesta je typická pro virus chřipky atd.

Reprodukce virů

Viry se vyznačují disjunktivním (od disjuncus - disjuncus) způsobem reprodukce-množení. Virové potomstvo je výsledkem sestavení nukleových kyselin a proteinových podjednotek, které jsou syntetizovány samostatně hostitelskou buňkou. Průnik viru do buňky a reprodukce vlastního druhu probíhá v několika fázích: průnik do hostitelské buňky, syntéza enzymů nezbytných pro replikaci virových nukleových kyselin, syntéza virových částí, sestavení a složení zralých virionů , výstup zralých virionů z buňky.

Fáze I -- adsorpce virionu na buněčný povrch.

Probíhá ve dvou fázích: první je nespecifická, kdy je virus zadržen na povrchu buňky v důsledku výskytu opačných nábojů mezi jednotlivými úseky buněčné membrány a virem. Tato fáze interakce viru s buňkou je reverzibilní, ovlivňují ji faktory jako pH a složení solí média.

Druhá fáze je specifická, kdy dochází k interakci specifických virových receptorů a buněčných receptorů, které se vzájemně doplňují. Podle chemické povahy mohou být buněčné receptory mukoproteiny (nebo mukopolysacharidy) a lipoproteiny. Různé viry jsou fixovány na různé receptory: viry chřipky, parainfluenzy, adenoviry - na mukoproteiny, a klíšťová encefalitida, viry poliomyelitidy - na lipoproteiny.

Fáze II - průnik viru do buňky. Elektronoskopická pozorování procesu pronikání virů do buněk na ně citlivých ukázala, že se to provádí mechanismem připomínajícím pinocytózu nebo, jak se běžněji nazývá, viropexi. V místě adsorpce viru se buněčná stěna vtáhne do buňky, vytvoří se vakuola, ve které se nachází virion. Paralelně buněčné enzymy (lipázy a proteázy) způsobují deproteinizaci virionu - rozpuštění proteinového obalu a uvolnění nukleové kyseliny.

Fáze III - latentní období (období zatmění - mizení). Během tohoto období není možné stanovit přítomnost infekčního viru v buňce ani chemickými, ani elektronově mikroskopickými nebo sérologickými metodami. O povaze tohoto jevu a jeho mechanismech je známo jen málo. Předpokládá se, že v latentní fázi proniká nukleová kyselina viru do chromozomů buňky a vstupuje s nimi do složitých genetických vztahů.

Fáze IV -- syntéza virionových složek. V této fázi jsou virus a buňka jeden celek, virová nukleová kyselina plní genetickou funkci, indukuje tvorbu časných proteinů a mění funkci ribozomů. Rané proteiny se dělí na:

a) inhibiční proteiny (represory), které potlačují buněčný metabolismus

b) enzymové proteiny (polymerázy), které zajišťují syntézu virových nukleových kyselin.

Syntéza nukleových kyselin a proteinů probíhá ne simultánně a v různých strukturních částech buňky. U virů obsahujících DNA nebo RNA mají tyto procesy určité rozdíly a rysy.

Fáze V je tvorba zralých virionů. Proces "sestavení" viru se provádí v důsledku spojení složek virové částice. U komplexních virů se tohoto procesu účastní buněčné struktury a dochází k začlenění lipidových, sacharidových a proteinových složek hostitelské buňky do virové částice.

Proces tvorby virionů začíná po určité době po zahájení syntézy jejich základních složek. Délka tohoto období je dosti variabilní a je předurčena povahou viru – u virů obsahujících RNA bývá kratší než u DNA virů. Například produkce kompletních částic viru vakcínie začíná přibližně 5–6 hodin po infekci buňky a pokračuje dalších 7–8 hodin, tj. poté, co již byla dokončena syntéza virové DNA.

Mezi nukleovou kyselinou a odpovídajícími proteinovými podjednotkami se tvoří velmi silné vazby, o čemž svědčí obtížná separace proteinu od virové nukleové kyseliny. Větší síla virové částice je dána jejími sacharidy a zejména lipidy.

Tvorba virionů, stejně jako syntéza virových složek, probíhá na různých místech v buňce za účasti různých buněčných struktur. Po dokončení procesu tvorby se vytvoří zralá dceřiná virová částice, která má všechny vlastnosti mateřského virionu. Ale někdy je pozorován vznik tzv. neúplných virů, které se skládají buď pouze z nukleové kyseliny, nebo z proteinu, nebo z virových částic, jejichž tvorba se v nějakém mezistupni zastavila.

Fáze VI je uvolnění zralých virionů z buňky. Existují dva hlavní mechanismy pro uvolnění zralých virionů z buňky: 1) uvolnění virionu pučením. V tomto případě je vnější obal virionu odvozen z buněčné membrány a obsahuje jak materiál hostitelské buňky, tak virový materiál; 2) výstup zralých virionů z buňky mezerami v membráně. Tyto viry nemají vnější obal. S takovým mechanismem uvolňování virů buňka zpravidla umírá a v médiu se objevuje velké množství virových částic.

Vlastnosti reprodukce virů

1. Období produktivní virové infekce

2. Replikace viru

3. Vysílání

1. Produktivní virová infekce probíhá ve 3 obdobích:

Počáteční období zahrnuje fáze adsorpce viru na buňku, průnik do buňky, rozpad (deproteinizace) nebo „svlékání“ viru. Virová nukleová kyselina byla dodána do příslušných buněčných struktur a působením enzymů lysozomálních buněk se uvolňuje z ochranných proteinových obalů. Výsledkem je vytvoření jedinečné biologické struktury: infikovaná buňka obsahuje 2 genomy (vlastní a virový) a 1 syntetický aparát (buněčný);

Poté začíná druhá skupina procesů reprodukce viru, včetně středního a konečného období, během kterého dochází k potlačení buněčného a exprese virového genomu. Represe buněčného genomu je zajištěna nízkomolekulárními regulačními proteiny, jako jsou histony, které jsou syntetizovány v jakékoli buňce. S virovou infekcí je tento proces zesílen, nyní je buňka strukturou, ve které je genetický aparát reprezentován virovým genomem a syntetický aparát je reprezentován syntetickými systémy buňky.

2. Další průběh dění v buňce je zaměřen na replikaci virové nukleové kyseliny (syntéza genetického materiálu pro nové viriony) a implementaci v ní obsažené genetické informace (syntéza proteinových složek pro nové viriony). U virů obsahujících DNA v prokaryotických i eukaryotických buňkách dochází k replikaci virové DNA za účasti buněčné DNA-dependentní DNA polymerázy. V tomto případě se u virů obsahujících jednovláknovou DNA nejprve vytvoří komplementární vlákno - tzv. replikativní forma, která slouží jako matrice pro dceřiné molekuly DNA.

3. K implementaci genetické informace viru obsažené v DNA dochází následovně: za účasti DNA-dependentní RNA polymerázy jsou syntetizovány mRNA, které vstupují do ribozomů buňky, kde jsou syntetizovány proteiny specifické pro virus. U virů obsahujících dvouvláknovou DNA, jejichž genom je transkribován v cytoplazmě hostitelské buňky, jde o vlastní genomový protein. Viry, jejichž genomy jsou přepsány v buněčném jádře, využívají buněčnou DNA-dependentní RNA polymerázu tam obsaženou.

U virů obsahujících RNA se procesy replikace jejich genomu, transkripce a translace genetické informace provádějí jinými způsoby. Replikace virové RNA, minusových i plusových řetězců, se provádí prostřednictvím replikativní formy RNA (komplementární k původní), jejíž syntézu zajišťuje RNA-dependentní RNA polymeráza - jedná se o genomový protein, který obsahuje veškerou RNA viry mají. Replikativní forma RNA minus-řetězcových virů (plus-řetězec) slouží nejen jako templát pro syntézu dceřiných virových molekul RNA (minus-řetězce), ale plní i funkce mRNA, tj. jde do ribozomů a zajišťuje syntéza virových proteinů (překlad).

U virů obsahujících plus-vláknovou RNA funkci translace vykonávají její kopie, jejichž syntéza probíhá prostřednictvím replikativní formy (minus-vlákno) za účasti virových RNA-dependentních RNA polymeráz.

Některé RNA viry (reoviry) mají zcela unikátní transkripční mechanismus. Poskytuje ji specifický virový enzym – reverzní transkriptáza (reverzní transkriptáza) a nazývá se reverzní transkripce. Jeho podstata spočívá v tom, že nejprve na matrici virové RNA vzniká transkript za účasti reverzní transkripce, což je jedno vlákno DNA. Na něm je pomocí buněčné DNA-dependentní DNA polymerázy syntetizováno druhé vlákno a vzniká dvouvláknový DNA transkript. Z něj se obvyklým způsobem prostřednictvím tvorby i-RNA realizuje informace virového genomu.

Výsledkem popsaných procesů replikace, transkripce a translace je vznik dceřiných virových molekul nukleové kyseliny a virových proteinů kódovaných v genomu viru.

Následuje třetí, poslední období interakce mezi virem a buňkou. Nové viriony se skládají ze strukturních složek (nukleových kyselin a proteinů) na membránách cytoplazmatického retikula buňky. Buňka, jejíž genom byl potlačen (potlačen), obvykle zemře. Nově vzniklé viriony pasivně (v důsledku buněčné smrti) nebo aktivně (pučením) opouštějí buňku a ocitají se v jejím prostředí.

Syntéza virových nukleových kyselin a proteinů a sestavení nových virionů tedy probíhají v určité sekvenci (oddělené v čase) a v různých buněčných strukturách (oddělené v prostoru), v souvislosti s čímž byl způsob reprodukce virů nazýván disjunktivní (oddělené). U abortivní virové infekce je proces interakce viru s buňkou z toho či onoho důvodu přerušen dříve, než dojde k potlačení buněčného genomu. Je zřejmé, že v tomto případě nebude realizována genetická informace viru a nedojde k reprodukci viru a buňka si zachová své funkce beze změny. virionový buněčný virus

Při latentní virové infekci fungují v buňce oba genomy současně, zatímco při virových přeměnách se virový genom stává součástí buněčného, ​​funguje a je zděděn spolu s ním.

Bibliografie

1. V. A. Sergeev a kol., Veterinary Virology. - Moskva, 2002.

2. Virologie. Edited by Fields B., Knight D., sv. 1-3, M., 1989.

3. Gosmanov R.G., Kolychev N.M. Veterinární virologie. M.: Kolos. - 2003.

4. Belousova R.V., Preobrazhenskaya E.A., Tretyakova I.V. Veterinární virologie: Učebnice pro vysoké školy (ed. Belousová R.V.). - M.: Kolos. - 2007