Interakce viru s buňkou. Rozmnožování (množení) virů. Fáze reprodukce viru Proces tvorby virionů se skládá z následujících kroků

Interakce virů s hostitelskými buňkami a reprodukce virů.

Viry procházejí v buňce složitým cyklem vývoje. Morfogeneze virů je hlavní fází tohoto vývoje a sestává z morfogenetických procesů vedoucích ke vzniku virionu jako závěru formy vývoje viru. Ontogeneze a reprodukce vývoje viru je regulována genomem.

V 50. letech 20. století bylo zjištěno, že k rozmnožování viru dochází rozmnožováním, tzn. reprodukce jádra a proteinů s následným sestavením virionu. Tyto procesy se vyskytují v různých částech buňky, například v jádře a cytoplazmě (disjunktivní způsob reprodukce). Virová reprodukce je jedinečná forma exprese cizorodé infekce v buňkách lidí, zvířat, hmyzu a bakterií.

Morfogeneze je regulována morfogenetickými geny. Existuje přímý vztah mezi složitostí ultrastruktury virionu a jeho morfogenezí. Čím složitější je organizace virionu, tím delší je vývojová cesta, kterou virus prochází. Celý tento proces probíhá za pomoci speciálních enzymů. Protože Viry nemají vlastní metabolismus, potřebují enzymy. Ve virech však bylo nalezeno více než 10 enzymů různého původu a funkčního významu.

Podle původu: virion, indukovaný virem, buněčný, modifikovaný viry. První z nich jsou součástí mnoha virů obsahujících DNA a RNA. DNA-dependentní RNA polymeráza, proteinkináza, ATPáza, ribonukleáza, RNA-dependentní RNA polymeráza, exonukleáza a další.

Mezi virionové formy patří: hemoglutinin a neuraminidáza, lysozym.

Enzymy indukující viry jsou enzymy, jejichž struktura je zakódována v genomu a k syntéze dochází na hostitelském ribozomu – časných virionových proteinech.

Buněčné - zahrnují enzymy hostitelské buňky, nejsou specifické pro virus, nicméně při interakci s viry může být aktivita modifikována.

Podle funkčního významu se enzymy dělí do 2 skupin:

Podílí se na replikaci a transkripci;

Neuraminidáza, lysozym a ATPáza, které přispívají k průniku viru do buňky a uvolnění zralých virionů z buňky.

Reprodukce virionů je charakterizována změnou fází:

Transkripce – přepis DNA na RNA – se provádí pomocí enzymu RNA polymerázy, produkty jsou biosyntézou mRNA. Viry obsahující DNA, které se množí v jádře, využívají k transkripci buněčnou polymerázu. Viry obsahující RNA f-yu i-RNA provádí samotný genom. U některých virů obsahujících RNA se přenos genetické informace provádí podle vzorce RNA-RNA-protein. Do této skupiny virů patří - pikornoviry, kornoviry.

K syntéze proteinů dochází v důsledku translace do RNA.

Podle moderních údajů existují v reprodukčním cyklu 3 hlavní období:

1. Úvodní (přípravná) 2. Střední (latentní) 3. Závěrečná (konečná)

Každé z období zahrnuje několik fází:

První etapa

1. Adsorpce viru na buňku.

2. Průnik do buňky.

3. Deproteinizace (uvolnění nukleové kyseliny).

Druhá fáze

1. Biosyntéza časných virových proteinů

2. Biosyntéza virových složek

Třetí etapa

1. Tvorba zralých virionů

2. Uvolnění zralých virionů z buňky.

1. Adsorpce je fyzikální a chemický proces, který je důsledkem rozdílu náboje. Tato fáze je vratná, její výsledek je ovlivněn kyselostí média, teplotou a dalšími procesy.

Hlavní roli v adsorpci viru hraje interakce viru s komplementárními buněčnými receptory. Chemickou povahou patří k mukopolyproteinům. Stupeň adsorpční rychlosti ovlivňují hormony působící na receptory. K adsorpci viru nemusí dojít, což je způsobeno rozdílnou citlivostí buněk na viry. Citlivost je zase určena:

Přítomnost enzymů v buněčné membráně a cytoplazmě, které mohou zničit membránu a uvolnit nukleovou kyselinu.

Přítomnost enzymů, materiálu, který zajišťuje syntézu virových složek.

2. Průnik viru do buňky:

Virus proniká 3 způsoby - přímou injekcí (typické pro fágy); zničením buněčné membrány (cesta fúze je typická pro rostlinné viry); pinocytózou (charakteristické pro viry obratlovců).

3. Reprodukce virů obsahujících DNA.

Pod vlivem enzymů ve virech obsahujících DNA se syntetizuje mRNA a mRNA se posílá do ribozomů citlivé buňky. Na ribozomech buňky začíná syntéza raných virionových proteinů (obdařených vlastnostmi - enzymy, blokujícími buněčný metabolismus).

Rané virionové proteiny vedou k tvorbě časných virionových kyselin.

Jak se rané virionové proteiny hromadí, blokují se a proces se přeskupuje na ribozomálním aparátu. Viriony jsou sestaveny a nově vytvořené viriony opouštějí mateřskou buňku.

4. Výstup virionu z buňky:

1. Prosakují buněčnou membránou a oblékají se superkapsidou, která zahrnuje buněčné složky: lipidy, polysacharidy. V tomto případě si buňka zachová svou životně důležitou aktivitu a poté zemře. V některých případech se v procesu reprodukce mohou procesy vyskytovat několik let, ale životně důležitá aktivita je zachována. Při této metodě vyzrálé viriony opouštějí buňku postupně a na poměrně dlouhou dobu. Tato cesta je typická pro komplexní viry, které mají dvojitý plášť.

abnormální viry.

V procesu reprodukce se tvoří různé abnormální viry. Díky úsilí akademika Ždanova byly v posledních letech objeveny pseudoviry sestávající z RNA viru a buněčných proteinů, které tvoří kapsidu. Mají infekční vlastnosti, ale kvůli zvláštnosti kapsidy nejsou přístupné působení protilátek, které tvoří odpověď na tento virus.

Fenomén tvorby takových virů se vysvětluje dlouhodobým přenášením viru v přítomnosti specifických protilátek v těle.

Důvody pro vznik takových virionů jsou:

1. Vysoká multiplicita, v důsledku čehož buňka není schopna poskytnout všem potomkům energetický materiál.

2. Působení interferonu - ovlivňuje syntézu DNA a RNA virů.

Podobné informace.

-RNA viry vstupují do buňky fúzí (paramyxoviry) nebo viropexi (rhabdo- a orthomyxoviry). Pro efektivní reprodukci musí být virová RNA přeměněna na +RNA, analog buněčné mRNA (obr. 5-3).

-RNA viry. Reprodukce -RNA virů

rané fázi reprodukce. Po uvolnění genomu virová transkriptáza (RNA dependentní RNA polymeráza) spouští syntézu +RNA. V tomto případě slouží virový ribonukleoprotein (tj. RNA a vnitřní proteiny) jako „šablona“ pro virovou transkriptázu, v důsledku čehož se tvoří úplné a krátké molekuly-kopie +RNA.

pozdní reprodukční fáze. Plná plus vlákna slouží jako templáty pro syntézu molekul RNA, které tvoří genomy dceřiné populace. Krátká plus vlákna se podílejí na syntéze enzymů a proteinů. Virové proteiny (hemaglutinin a neuraminidáza) interagují s úseky buněčné membrány. Jsou zde také adsorbovány virové M-proteiny (matrix proteiny), které vykazují výraznou hydrofobicitu díky obsahu až 75 % neutrálních aminokyselin. Tato vlastnost jim dává schopnost interagovat s proteiny a lipidy buněčných membrán a zprostředkovat sestavení virových částic. M-protein na jedné straně rozpoznává místa inkluze virových glykoproteinů v membráně, na druhé straně je specificky rozpoznáván nukleokapsidou a váže se na ni. Sestavení dceřiných populací je dokončeno po připojení nukleokapsidu k buněčné membráně. K jejich uvolnění dochází pučením přes upravené úseky membrány. Pučící virové částice zachycují jeho fragmenty, které později slouží jako superkapsidy.

Reprodukce virů s dvouvláknovou RNA

Dvouvláknové RNA viry jsou reprezentovány čeledí Reoviridae (reo- a rotaviry). Nemají superkapsidu a jsou organizovány podle typu kubické symetrie. RNA-dependentní RNA polymeráza je spojena s virovou RNA. Viry se vyznačují prodlouženým reprodukčním cyklem a tendencí akumulovat produkty syntézy specifické pro virus uvnitř buněk. Po uvolnění genomu v cytoplazmě buněk syntetizuje RNA polymeráza molekuly mRNA (+RNA na jednom řetězci -RNA. V důsledku toho vzniká až 11 funkčních molekul mRNA, které velikostí odpovídají 11 segmentům jednoho řetězce -RNA Molekuly jsou translatovány na 11 primárních polypeptidových produktů.Jejich následné štěpení vede k vytvoření až 16 sekundárních polypeptidů v infikovaných buňkách.Sedm primárních a dva sekundární polypeptidy jsou součástí virových částic, zbývající primární a sekundární polypeptidy provádějí katalytické a regulační funkce. Paralelně virová RNA polymeráza syntetizovaná během translace spouští syntézu minus- řetězců na matrici +RNA, následovanou jejich spojením do dvouřetězcové molekuly RNA. Uvolnění výsledných virionů je doprovázeno buněčnou smrtí.

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 odděleně 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-vlákno RNA je funkce translace prováděna jeho kopiemi, jejichž syntéza se provádí 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). Při abortivní virové infekci 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 virem vyvolaných transformacích 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

1. Adsorpce - proces přichycení virových částic na buněčný povrch.
2. Injekce - průnik virové částice do buňky a uvolnění virové NK z proteinové kapsidy (u bakteriofágů - zavedení NK do buňky).
3. Replikace virových molekul NK – dochází díky nukleotidům v buňce.
4. Syntéza virových proteinů (kapsidové proteiny a enzymy) – probíhá na ribozomech buňky.
5. Sestavení virových částic – provádí se z virového NK a virových proteinů syntetizovaných postiženou buňkou.
6. Uvolnění virových částic z postižené buňky. U bakterií je často doprovázena lýzou (destrukcí) buňky, u eukaryot k ní dochází protruzí buněčné membrány a „vytlačením“ virových částic do okolí. Obecně existují 3 způsoby: a) lytický (všechny viry se dostanou do vnějšího prostředí, buňka odumře), b) perzistentní (postupný odchod), c) latentní (buňky virus nějakou dobu nezachytí).

1. Obecná představa o rozmnožování virů.

2. Typy interakce virů s buňkou.

3. Interakce podle typu akutní infekce.

4. Cytocidní infekce a buněčná smrt.

5. Buněčná odpověď na virovou infekci.

V životním cyklu virů se nukleová kyselina zkopíruje, následuje syntéza virových proteinů a samoorganizace složek do zralé virové částice a výstup z infikované buňky. Tento proces se nazývá reprodukce.

Poté, co virus vstoupí do hostitelské buňky a nukleová kyselina se uvolní z virionových obalů (infekce buňky), virový genom si uvědomí svůj patogenní potenciál, v důsledku čehož se na molekule virové nukleové kyseliny syntetizuje mRNA, která reguluje syntéza proteinu specifického pro virus. Následně dochází k replikaci virové nukleové kyseliny (syntéza velkého počtu kopií nukleové kyseliny), která se obléká do kapsidy z dříve syntetizovaných virově specifických proteinů za vzniku zralých virionů.

Syntéza mRNA (translace) a kopií nukleových kyselin (replikace) probíhá pomocí enzymů, tzv. polymeráz (replikázy), které mohou být buď virově specifické (kódované virovým genomem a syntetizované při reprodukci) nebo buněčná (část buňky a využívaná viry k vlastní reprodukci).

Během reprodukce virů zůstávají následující vzorce:

1. Buněčné nukleotidy (deoxyribonukleotidfosfáty a ribonukleotidfosfáty) slouží jako zdroj monomerů pro nukleové kyseliny.

2. Aminokyseliny slouží jako zdroj monomerů pro bílkoviny

3. Syntéza virových proteinů probíhá na ribozomech hostitelské buňky a nezávisí na syntéze nukleové kyseliny viru.

4. ATP buňky slouží jako zdroj energie pro syntézu.

Reprodukce virů probíhá v několika fázích:

I. Události vedoucí k adsorpci, vstupu viru do buňky, uvolnění virového genomu a jeho modifikaci tak, že se stane schopným vyvolat rozvoj infekce. Tato fáze se nazývá fáze infekce. To zahrnuje:

1. Adsorpce viru na buňku.

2. Průnik viru do buňky.

3. Deprotenizace (svlečení viru).

II. Fáze rozmnožování, ve které exprese virového genomu. To zahrnuje:

1. Přepis.

2. Vysílání.

3. Replikace genomu.

4. Montáž komponent virionů.

5. Uvolnění viru z buňky.

Když virus interaguje s buňkou, vyvine se infekce a formy této interakce mohou být různé.

Existují dvě formy interakce mezi virem a buňkou (v závislosti na délce pobytu v buňce a strategii genomu):

I. Autonomní typ interakce.

V tomto případě funguje virový genom autonomně od buněčného genomu. Viry, které se množí autonomně, jsou klasifikovány jako virulentní.

Na buněčné úrovni tento typ interakce může probíhat ve tvaru:

1. produktivní infekce – v tomto případě se tvoří nová generace virů.

2. abortivní infekce - v tomto případě se virová generace netvoří kvůli přítomnosti:

Vadný virus;

rezistentní buňka;

Virulentní virus v nízké dávce.

V závislosti na osudu infikované buňky se izolují také:

3. lytická infekce - v tomto případě dochází k buněčné smrti a generování virů vytvořených v procesu reprodukce opouští buňku.

4. nelytická infekce. V tomto případě nedochází k buněčné smrti a také není pozorována tvorba nové generace virů (abortivní infekce) nebo se tvoří omezený počet virionů, které buňku opouštějí a nezpůsobují její smrt (omezená infekce).

Na úrovni těla autonomní typ interakce se projevuje ve formě následujících infekcí:

1. Akutní infekce, charakterizovaná krátkou inkubační dobou, krátkým průběhem, plným rozvojem klinických příznaků a vytvořením imunity. Akutní infekce odpovídá autonomnímu produktivnímu lytickému typu interakce.

2. Inaparentní infekce (angl. Inaparent - neviditelná), charakterizovaná absencí vnějších klinických příznaků a doprovázená mírným rozmnožováním viru. Innaparentální infekce odpovídá autonomnímu produktivnímu nelytickému typu interakce

II. Integrační typ interakce.

Při tomto typu interakce je nukleová kyselina viru integrována do buněčného genomu a funguje jako součást buněčného genomu. Existuje několik mechanismů pro integraci virové nukleové kyseliny do buněčného genomu. Povinnou podmínkou integrace genomů je cirkularizace virové nukleové kyseliny (uzavření molekuly NA do kruhu). Tento jev je možný díky přítomnosti vzájemně komplementárních míst na obou koncích řetězce nukleové kyseliny.

Nukleová kyselina DNA genomických virů je integrována přímo do molekulární nukleové kyseliny (hepadnaviry, papovaviry atd.). Nukleová kyselina RNA genomových virů nemůže být integrována přímo do DNA buňky kvůli rozdílům v jejich chemické struktuře. V tomto ohledu viry obsahující RNA (retroviry) nejprve syntetizují řetězec DNA na řetězci RNA. Taková reverzní syntéza nukleových kyselin je možná pouze díky přítomnosti speciálního enzymu ve virionech retrovirů.

Virová nukleová kyselina integrovaná do buněčného genomu může přetrvávat velmi dlouhou dobu (až několik let). Tento stav dlouhodobé přítomnosti virového genomu v buňce se nazývá persistence. V tomto případě se změní dědičné vlastnosti buňky.

Oblast komplexní nukleové kyseliny, která obsahuje virově specifickou nukleotidovou sekvenci, se nazývá provirus. Za určitých podmínek dochází k aktivaci proviru, to znamená, že se vytvoří nová generace virionů, které opustí infikovanou buňku.

Na buněčné úrovni integrační typ interakce může probíhat také ve formě:

1. produktivní infekce

2. abortivní infekce

3. lytická infekce

4. nelytická infekce.

Na úrovni těla integrační typ interakce probíhá ve formě následujících infekcí:

1. Chronická infekce, charakterizovaná dlouhým průběhem, rozvojem klinických příznaků nízké intenzity, tvorbou nesterilní imunity.

2. Latentní infekce, charakterizovaná dlouhým asymptomatickým obdobím (přetrváváním) s periodickou exacerbací infekčního procesu pod vlivem faktorů různé povahy.

3. pomalá infekce způsobená previrovými částicemi - priony a charakterizovaná velmi dlouhou (až několikaletou) inkubační dobou, následovanou přechodem infekčního procesu do akutní fáze, poškozením nervového systému nezánětlivého charakteru, a neustálá smrt organismu.

Akutní infekce je infekce, která se vyznačuje krátkou inkubační dobou, plným rozvojem klinických příznaků a končící uzdravením nebo smrtí. U akutních virových infekcí je pozorován úplný cyklus reprodukce viru s uvolněním zralých virionů z postižené buňky a její následnou smrtí. Akutní infekce odpovídá autonomní produktivní lytické interakci viru s buňkou.

Akutní infekce vyžaduje virulentní virus a citlivou buňku. Fáze reprodukce viru u tohoto typu infekce zahrnují:

ADSORPCE připojení virové částice k povrchu buňky.

Pro adsorpci viry využívají receptory fyziologické regulace nezbytné pro život buňky.

Obvykle k interakci a adsorpci viru dochází náhodným kontaktem virionu s proteinem receptorového místa cytoplazmatické membrány buňky, častěji s glykoproteinem. Přítomnost těchto receptorů určuje specificitu (tropismus) viru. Tyto proteiny jsou častěji receptory pro vazbu fyziologických hormonů a dalších biologicky aktivních látek (např. virus vztekliny se váže na neuronové receptory odpovědné za vazbu acetylcholinu, virus neštovic se váže na receptory epiteliocytů pro vazbu růstového faktoru epidermálních buněk).

Virion také obsahuje specifické proteiny pro usnadnění připojení. Mohou to být speciální prohlubně na kapsidě (enteroviry) nebo proteinové výčnělky v rozích dvacetistěnu (adenoviry) nebo hroty na superkapsidě (chřipkový virus)

Pokud se virus naváže na neobvyklé receptory, pak k infekci buňky nedojde.

PENETRACE A DEPROTENIZACE VIRIONU- vstup viru do buněčné cytoplazmy.

K průniku viru dochází ihned po adsorpci. U různých virů je mechanismus pronikání odlišný. U některých virů tedy stačí průnik jedné nukleové kyseliny, u jiných je potřeba mechanismus, který zajistí průnik spolu s nukleovou kyselinou i virionových enzymů nezbytných pro další reprodukci virů (RNA-dependentní DNA polymerázy ). Obecně může tento proces trvat několik minut až několik hodin.

V současné době jsou známy tři mechanismy penetrace (penetrace do cytoplazmy) virů:

1. Mechanismus průniku charakteristický pro malé, jednoduše organizované viry. V tomto případě do ní po adsorpci kapsidy na cytoplazmatickou membránu buňky proniká pouze virová nukleová kyselina.

2. Mechanismus průniku charakteristický pro jednotlivé komplexní viry (paramyxoviry, orthomyxoviry). Zároveň se superkapsida díky své silné podobnosti integruje s cytoplazmatickou membránou buňky a do buňky proniká nahá kapsida s virovou RNA a virově specifickou polymerázou.

3. Mechanismus průniku, charakteristický pro nejsložitější viry. Současně endocytózou proniká do buňky kompletní virová částice, po níž následuje tvorba vezikul ( receptorosomy). Tento jev se nazývá viropexis. V tomto případě se virion váže na speciální buněčný povrchový protein, clathrin. Vytvořené vezikuly jsou odděleny od cytoplazmatické membrány a vstupují do cytoplazmy. Váčky pak splynou s lysozomy, jejichž enzymy svlékají virus; méně často se superkapsida integruje s membránou lysozomu, po čemž následuje uvolnění kapsidy do cytoplazmy buňky.

PŘEPIS, PŘEKLAD- přepis informace z DNA na RNA, syntéza proteinů na molekule RNA.

Transkripční mechanismus je odlišný pro RNA a DNA genomové viry.

U DNA-genomických virů tvoří mRNA samotná messenger DNA. Většina virů obsahujících DNA používá buněčný enzym, a proto k transkripci a replikaci v takových virech dochází uvnitř buněčného jádra. U virů čeledi Poxviridae k transkripci dochází za účasti virového enzymu (DNA-dependentní RNA polymeráza), který je součástí virionu a proniká do buňky spolu s virovou nukleovou kyselinou. V tomto případě virus nepotřebuje přítomnost buněčných enzymů a množí se v cytoplazmě buňky.

Životní cyklus všech DNA-genomických virů se řídí vzorem

DNA ® i-RNA ® protein.

Transkripce RNA genomických virů může probíhat podle různých mechanismů v důsledku přítomnosti různých typů RNA v jednotlivých virech (jednovláknová RNA s pozitivním genomem, jednovláknová RNA s negativním genomem, dvouvláknová RNA).

U některých virů (pikornaviry apod.) plní funkci mRNA samotná RNA viru. Tento typ nukleové kyseliny se nazývá pozitivní. V tomto případě je RNA viru připojena k ribozomům buňky a začíná proces translace. Na ribozomech je syntetizována jedna obrovská molekula polypeptidu, která je poté rozdělena na samostatné fragmenty. Tyto fragmenty jsou modifikovány působením buněčných a virionových enzymů a takto modifikované polypeptidové molekuly jsou celé virové proteiny. Životní cyklus takových virů se řídí vzorem protein RNA®.

RNA-genomické viry s negativním genomem (paramyxoviry) využívají k transkripci RNA-dependentní polymerázu, která je součástí virionu. Tento enzym vybuduje na -vláknu RNA komplementární + řetězec RNA, který pak vstoupí do ribozomů a začne proces translace virového proteinu. Životní cyklus takových virů se řídí vzorem

RNA® i-RNA® protein.

U RNA genomických virů s dvouvláknovou molekulou RNA (reoviry) virionová transkriptáza štěpí molekulu a syntetizuje mRNA na záporná vlákna. Životní cyklus takových virů se také řídí vzorem

RNA® i-RNA® protein.

Do skupiny RNA genomických virů patří čeleď Retroviridae, která má zvláštní životní cyklus. U takových virů začíná proces transkripce syntézou záporných řetězců DNA na kladném řetězci RNA. Tento proces probíhá za účasti enzymu RNA-dependentní DNA polymerázy. Tato syntéza se provádí ve dvou fázích: nejprve se vytvoří hybrid RNA-DNA, poté se řetězec RNA hybridu zničí a uvolní se řetězec DNA. Následně je na tomto řetězci dokončeno druhé vlákno DNA (provirální DNA), na kterém je následně syntetizována mRNA. Životní cyklus takových virů se řídí vzorem RNA ® DNA ® i-RNA ® protein

Translace je proces překládání genetické informace do specifické sekvence aminokyselin v proteinu. Probíhá v několika fázích:

Zahájení. Proces rozpoznávání mRNA ribozomem a jejich vazba. Translace začíná, když se ribozom naváže na iniciační kodon, jsou zde také připojeny iniciační proteiny, které regulují proces translace. Virus také zavádí své inhibiční proteiny, které inhibují translaci buněčné mRNA;

Prodlužování - budování polypeptidového řetězce;

Terminace je ukončení translace, když ribozom dosáhne terminačního kodonu.

REPLIKACE- syntéza nových molekul nukleových kyselin viru.

K replikaci DNA-genomických virů dochází buď za účasti buněčných enzymů nebo jejich vlastních virově specifických enzymů. U malých DNA-genomických virů (parvoviry) obsahuje molekula nukleové kyseliny omezený počet genů (3) kódujících strukturní proteiny, takže k replikaci virové DNA se používá buněčný enzym. U větších virů je nukleová kyselina dostatečně velká na to, aby kódovala strukturální i funkční proteiny. Například v nukleové kyselině herpetických virů je asi 100 genů, z nichž některé kódují enzymy nezbytné pro replikaci virové DNA. Proto jsou v procesu transkripce a translace první syntetizované proteiny virově specifické polymerázy.

Replikační mechanismus RNA genomických virů je odlišný. U virů obsahujících jednovláknovou molekulu RNA se za účasti virových enzymů syntetizuje dočasná dvouvláknová RNA (replikativní forma): u virů s negativním genomem je dokončeno vlákno +, u virů s pozitivním genomem, a -vlákno je dokončeno. Poté se replikativní RNA rozdělí na dvě vlákna, na každém z nich se syntetizují nové dvouvláknové replikativní molekuly RNA a proces se opakuje, dokud se nevytvoří dostatečný počet kopií molekul RNA. Tento proces probíhá paralelně se syntézou virových proteinů, dokud nová generace virů neopustí postiženou buňku.

V RNA genomických virech obsahujících dvouvláknovou RNA je molekula nukleové kyseliny reprezentována samostatnými fragmenty, z nichž každý kóduje samostatnou molekulu mRNA. Na konci translačního cyklu jsou všechny molekuly mRNA dočasně spojeny a za účasti replikázy je syntetizována dvouvláknová RNA.

MONTÁŽ VIRION. Pozdní geny všech virů kódují strukturální proteiny kapsidy. Nejprve se vytvoří prokapsidy, tedy nezralé kapsidy bez nukleové kyseliny. Poté je nukleová kyselina viru zabudována do prokapsid, a tak se vytvoří zralý virion. U malých genomických virů RNA probíhá syntéza RNA a proteinů a jejich asociace současně. U poxvirů je proces sestavení virionů složitější. Zahrnují buněčné složky ve složení viru - samostatné úseky cytoplazmatické membrány.

Viry mají oddělenou (disjunktivní) syntézu proteinů a nukleových kyselin.

EXIT VIRU Z BUŇKY. Jednoduše organizované viry opouštějí buňku jednoduchou lýzou hostitelské buňky. U komplexně organizovaných virů dochází k tvorbě superkapsidy v okamžiku výstupu z buňky. V tomto případě je nukleokapsida zabudována do cytoplazmatické membrány. Pak pučením vzniká superkapsida viru, která kapsidu překryje v okamžiku odtržení od povrchu buňky.

Infekce buňky virem může vést k rozvoji patologických změn v buňce. Virus se množí v buňce a způsobuje výskyt CPP a CPE. Jedná se o specifickou morfologickou destrukci (CPD) nebo nedestruktivní funkční patologii (CPE).

Viry, které způsobují CPP, se nazývají cytopatické.

Lytická (cytocidní) infekce je typ infekce, při které jsou v infikované buňce pozorovány morfologické změny s následnou destrukcí a smrtí. Vysoká produkce je charakteristická pro virus při cytocidní infekci.

Je známo několik mechanismů poškození buněk viry:

1. Mnoho virů inhibuje syntézu buněčné DNA, RNA a proteinu. Výjimečně aktivní jsou v tomto ohledu jednotlivé cytocidní viry (pikornaviry, herpesviry, adenoviry). Nicméně. Mechanismus inhibice buněčného metabolismu nebyl dosud objasněn.

2. V procesu intracelulární reprodukce může dojít k destrukci lysozomů ve fázi uvolnění viru z nich do cytoplazmy buňky. To vede k uvolnění hydrolytických enzymů s následnou destrukcí buněk.

3. Infekce buňky viry může vést k výraznému narušení struktury cytoplazmatické membrány v důsledku zabudování virově specifických proteinů do ní. To vede k napadení infikované buňky imunitním systémem těla. Při mnoha infekcích způsobených herpetickými viry se 50-100 buněk spojí do jednoho obra, napadeného imunitním systémem těla.

4. Vysoké koncentrace virových proteinů, které jsou pozorovány u chřipky a jiných infekcí, mají výrazný toxický účinek na buňku.

5. U mnoha virových infekcí se tvoří intracelulární inkluze, což je důsledek koncentrace virových částic nebo jejich proteinů uvnitř jádra nebo cytoplazmy. Často intracelulární inkluze přímo způsobují buněčnou smrt.

6. Herpesviry, stejně jako některé další, způsobují poruchy v buněčném genomu, což vede k jeho smrti.

Nejčastěji se na mechanismu rozvoje CPP podílí několik z výše uvedených faktorů.

Reakce virů na infekci může být čtyř typů:

1. Poškození buňky a její smrt (vznik CPP). Buňky bobtnají, získávají nepravidelný tvar a objevuje se zrnitost. Následně se zvětšuje, tvoří se intracelulární inkluze. Může dojít k poškození membrány nebo buněčné fúze za vzniku symplastů.

2. Syntéza interferonových proteinů, které zabraňují infekci zdravých buněk virem.

3. Reprodukce viru bez viditelných patologických změn v buňce, která je pozorována u latentních infekcí. Vyžaduje virulentní virus a necitlivou buňku.

4. Když virus vstoupí do buňky, je pozorována buněčná proliferace. Pro jeho výskyt je nutný onkogenní virus, přičemž genom viru se integruje (integruje) do buněčného genomu.