Bir virüsün bir hücre ile etkileşimi. Virüslerin çoğaltılması (çoğalması). Virüs üremesinin aşamaları Viryon oluşumu süreci aşağıdaki adımlardan oluşur

Virüslerin konak hücrelerle etkileşimi ve virüslerin üremesi.

Virüsler hücrede karmaşık bir gelişim döngüsünden geçerler. Virüslerin morfogenezi, bu gelişimin ana aşamasıdır ve virüs gelişiminin şeklinin bir sonucu olarak bir virion oluşumuna yol açan morfogenez süreçlerinden oluşur. Virüsün gelişiminin ontogenezi ve üremesi genom tarafından düzenlenir.

1950'li yıllarda virüsün üremesinin üreme yoluyla gerçekleştiği tespit edildi, yani; nükleik ve proteinlerin çoğalması ve ardından viryonun birleşmesi. Bu işlemler, hücrenin farklı kısımlarında, örneğin çekirdekte ve sitoplazmada (ayırıcı üreme modu) meydana gelir. Viral üreme, insan, hayvan, böcek ve bakteri hücrelerinde yabancı bir enfeksiyonun benzersiz bir ifade şeklidir.

Morfogenez, morfogenetik genler tarafından düzenlenir. Virionun alt yapısının karmaşıklığı ile morfogenezi arasında doğrudan bir ilişki vardır. Virionun organizasyonu ne kadar karmaşıksa, virüsün gelişme yolu o kadar uzun olur. Tüm bu süreç özel enzimler yardımıyla gerçekleştirilir. Çünkü Virüslerin kendi metabolizmaları yoktur, enzimlere ihtiyaçları vardır. Bununla birlikte, virüslerde farklı orijinli ve fonksiyonel öneme sahip 10'dan fazla enzim bulunmuştur.

Menşeine göre: virion, virüs kaynaklı, hücresel, virüsler tarafından değiştirilmiş. İlki, virüs içeren birçok DNA ve RNA'nın parçasıdır. DNA'ya bağımlı RNA polimeraz, protein kinaz, ATPaz, ribonükleaz, RNA'ya bağımlı RNA polimeraz, ekzonükleaz ve diğerleri.

Virion formları şunları içerir: hemoglutinin ve nöraminidaz, lizozim.

Virüse neden olan enzimler, yapıları genomda kodlanan ve sentezleri konakçı ribozom - erken viryon proteinleri üzerinde meydana gelen enzimlerdir.

Hücresel - konakçı hücre enzimlerini içerir, virüse özgü değildir, ancak virüslerle etkileşime girdiğinde aktivite değiştirilebilir.

İşlevsel önemlerine göre, enzimler 2 gruba ayrılır:

Çoğaltma ve transkripsiyona dahil olan;

Virüsün hücre içine girmesine ve olgun viryonların hücreden salınmasına katkıda bulunan nöraminidaz, lizozim ve ATPaz.

Virionların üremesi, bir aşama değişikliği ile karakterize edilir:

Transkripsiyon - DNA'nın RNA'ya yeniden yazılması - enzim RNA polimeraz kullanılarak gerçekleştirilir, ürünler mRNA'nın biyosentezidir. Çekirdekte çoğalan DNA içeren virüsler, transkripsiyon için bir hücresel polimeraz kullanır. RNA içeren virüsler f-yu i-RNA genomunu kendisi gerçekleştirir. Bazı RNA içeren virüslerde, genetik bilgi aktarımı RNA-RNA-protein formülüne göre gerçekleştirilir. Bu virüs grubu şunları içerir - picornovirüsler, kornovirüsler.

Protein sentezi, RNA'ya translasyonun bir sonucu olarak gerçekleşir.

Modern verilere göre, üreme döngüsünde 3 ana dönem vardır:

1. Başlangıç ​​(hazırlık) 2. Orta (gizli) 3. Son (son)

Dönemlerin her biri birkaç aşama içerir:

İlk aşama

1. Virüsün hücreye adsorpsiyonu.

2. Hücreye nüfuz etme.

3. Deproteinizasyon (nükleik asit salınımı).

İkinci aşama

1. Erken viral proteinlerin biyosentezi

2. Viral bileşenlerin biyosentezi

Üçüncü sahne

1. Olgun viryonların oluşumu

2. Olgun viryonların hücreden salınması.

1. Adsorpsiyon, yük farkının bir sonucu olan fiziksel ve kimyasal bir süreçtir. Bu aşama tersine çevrilebilir; sonucu ortamın asitliği, sıcaklık ve diğer işlemlerden etkilenir.

Virüsün adsorpsiyonunda ana rol, virüsün tamamlayıcı hücre reseptörleri ile etkileşimi tarafından oynanır. Kimyasal yapıları gereği mukopoliproteinlere aittirler. Adsorpsiyon derecesi, reseptörler üzerinde etkili olan hormonlardan etkilenir. Hücrelerin virüslere karşı farklı duyarlılığı nedeniyle virüsün adsorpsiyonu gerçekleşmeyebilir. Duyarlılık ise şu şekilde belirlenir:

Hücre zarında ve sitoplazmada zarı yok edebilen ve nükleik asidi serbest bırakabilen enzimlerin varlığı.

Viral bileşenlerin sentezini sağlayan bir madde olan enzimlerin varlığı.

2. Virüsün hücre içine girmesi:

Virüs 3 şekilde nüfuz eder - doğrudan enjeksiyonla (fajlar için tipik); hücre zarını yok ederek (füzyon yolu bitki virüsleri için tipiktir); pinositoz yoluyla (omurgalı virüslerinin özelliği).

3. DNA içeren virüslerin üremesi.

DNA içeren virüslerdeki enzimlerin etkisi altında mRNA sentezlenir ve mRNA hassas bir hücrenin ribozomlarına gönderilir. Hücrenin ribozomlarında, erken viryon proteinlerinin sentezi başlar (özelliklere sahip - enzimler, hücresel metabolizmayı bloke eder).

Erken virion proteinleri, erken virion asitlerinin oluşumuna yol açar.

Erken virion proteinleri biriktikçe kendilerini bloke ederler ve süreç ribozomal aparat üzerinde yeniden düzenlenir. Virionlar toplanır ve yeni oluşan virionlar ana hücreyi terk eder.

4. Virionun hücreden çıkışı:

1. Hücre zarından sızarlar ve hücre bileşenlerini içeren bir süperkapsid ile giyinirler: lipitler, polisakkaritler. Bu durumda hücre yaşamsal aktivitesini sürdürür ve ardından ölür. Bazı durumlarda, üreme sürecinde süreçler birkaç yıl sürebilir, ancak hayati aktivite korunur. Bu yöntemle, olgun virionlar yavaş yavaş ve nispeten uzun bir süre hücreyi terk eder. Bu yol, çift kabuğa sahip karmaşık virüsler için tipiktir.

anormal virüsler

Üreme sürecinde çeşitli anormal virüsler oluşur. Akademisyen Zhdanov'un çabalarıyla, son yıllarda bir RNA virüsü ve bir kapsid oluşturan hücre proteinlerinden oluşan psödovirüsler keşfedildi. Enfeksiyöz özelliklere sahiptirler, ancak kapsidin özelliği nedeniyle, bu virüse bir yanıt oluşturan antikorların etkisine uygun değildirler.

Bu tür virüslerin oluşum olgusu, vücutta spesifik antikorların varlığında uzun süreli virüs taşıma ile açıklanmaktadır.

Bu tür viryonların oluşum nedenleri şunlardır:

1. Hücrenin tüm yavrulara enerji materyali sağlayamaması sonucu yüksek çokluk.

2. İnterferonun etkisi - DNA ve RNA virüslerinin sentezini etkiler.

Benzer bilgiler.

-RNA virüsleri hücreye füzyon (paramiksovirüsler) veya viropeksis (rabdo- ve ortomiksovirüsler) yoluyla girer. Etkili üreme için viral RNA, hücresel mRNA'nın bir analoğu olan +RNA'ya dönüştürülmelidir (Şekil 5-3).

-RNA virüsleri. -RNA virüslerinin çoğaltılması

üremenin erken evresi. Genomun salınmasından sonra viral transkriptaz (RNA bağımlı RNA polimeraz) +RNA sentezini tetikler. Bu durumda, viral ribonükleoprotein (yani, RNA ve dahili proteinler) viral transkriptaz için bir "şablon" görevi görür ve sonuç olarak, +RNA'nın tam ve kısa molekülleri-kopyaları oluşur.

geç üreme aşaması. Tam artı sarmallar, yavru popülasyonun genomlarını oluşturan RNA moleküllerinin sentezi için şablon görevi görür. Kısa artı filamentler, enzimlerin ve proteinlerin sentezinde yer alır. Viral proteinler (hemaglutinin ve nöraminidaz) hücre zarının bölümleriyle etkileşime girer. Viral M-proteinleri (matris proteinleri) de burada adsorbe edilir ve %75'e varan nötr amino asit içeriği nedeniyle belirgin hidrofobiklik sergiler. Bu özellik, onlara hücre zarlarının proteinleri ve lipitleri ile etkileşime girme ve viral partiküllerin toplanmasına aracılık etme yeteneği verir. M-proteini bir yandan viral glikoproteinlerin zara dahil olduğu yerleri tanır, diğer yandan nükleokapsit tarafından spesifik olarak tanınır ve ona bağlanır. Yavru popülasyonların montajı, nükleokapsidin hücre zarına bağlanmasından sonra tamamlanır. Serbest bırakılmaları, zarın değiştirilmiş bölümlerinden tomurcuklanarak gerçekleşir. Tomurcuklanan viral parçacıklar, daha sonra süperkapsitler olarak hizmet edecek olan parçalarını yakalar.

Virüslerin çift sarmallı RNA ile çoğaltılması

Çift sarmallı RNA virüsleri Reoviridae ailesi (reo- ve rotavirüsler) tarafından temsil edilir. Süper kapsidi yoktur ve kübik simetri türüne göre düzenlenirler. RNA'ya bağımlı bir RNA polimeraz, viral RNA ile ilişkilidir. Virüsler, uzun bir üreme döngüsü ve hücreler içinde virüse özgü sentez ürünlerini biriktirme eğilimi ile ayırt edilir. Hücrelerin sitoplazmasında genomun salınmasından sonra, RNA polimeraz mRNA moleküllerini sentezler (bir iplikçik üzerinde +RNA -RNA. Sonuç olarak, bir iplikçik -RNA'nın 11 segmentine karşılık gelen 11'e kadar fonksiyonel mRNA molekülü oluşur. • Moleküller 11 birincil polipeptit ürününe çevrilir.Daha sonraki bölünmeleri, enfekte hücrelerde 16 adede kadar ikincil polipeptit oluşumuna yol açar.Yedi birincil ve iki ikincil polipeptit, viral partiküllerin bir parçasıdır, geri kalan birincil ve ikincil polipeptitler, katalitik ve düzenleyici işlevler.Paralel olarak, çeviri sırasında sentezlenen viral RNA polimeraz, matris +RNA üzerindeki eksi iplikçiklerin sentezini ve ardından bunların çift sarmallı bir RNA molekülüne bağlanmasını tetikler. Ortaya çıkan viryonların salınmasına hücre ölümü eşlik eder.

Virüs üremesi

Virüsler, ayrık (disjuncus'tan - ayrık) üreme-çoğaltma yöntemiyle karakterize edilir. Virüs soyu, konakçı hücre tarafından ayrı ayrı sentezlenen nükleik asitlerin ve protein alt birimlerinin birleşiminden kaynaklanır. Bir virüsün bir hücreye nüfuz etmesi ve kendi türünün çoğalması birkaç aşamada gerçekleşir: konakçı hücreye nüfuz etme, viral nükleik asitlerin replikasyonu için gerekli enzimlerin sentezi, viral parçaların sentezi, olgun virionların birleşmesi ve bileşimi , olgun viryonların hücreden çıkışı.

Faz I -- viryonun hücre yüzeyinde adsorpsiyonu.

İki aşamada ilerler: birincisi, hücre zarının bireysel bölümleri ile virüs arasında zıt yüklerin ortaya çıkması nedeniyle virüsün hücre yüzeyinde tutulduğu zaman, spesifik değildir. Virüsün hücre ile etkileşiminin bu aşaması geri dönüşümlüdür, ortamın pH'ı ve tuz bileşimi gibi faktörlerden etkilenir.

İkinci aşama, spesifik virüs reseptörleri ve birbirini tamamlayıcı hücre reseptörleri etkileşime girdiğinde spesifiktir. Kimyasal yapıları gereği, hücre reseptörleri mukoproteinler (veya mukopolisakkaritler) ve lipoproteinler olabilir. Farklı virüsler, farklı reseptörlere sabitlenir: grip virüsleri, parainfluenza, adenovirüsler - mukoproteinler üzerinde ve kene kaynaklı ensefalit, çocuk felci virüsleri - lipoproteinler üzerinde.

Faz II - virüsün hücreye nüfuz etmesi. Virüslerin kendilerine duyarlı hücrelere nüfuz etme sürecinin elektronoskopi gözlemleri, bunun pinositoza veya daha yaygın olarak adlandırılan viropeksise benzeyen bir mekanizma yoluyla gerçekleştirildiğini gösterdi. Virüsün adsorpsiyon bölgesinde hücre duvarı hücreye çekilir, içinde virionun bulunduğu bir vakuol oluşur. Buna paralel olarak, hücresel enzimler (lipazlar ve proteazlar), virionun deproteinizasyonuna - protein kabuğunun çözünmesine ve nükleik asidin salınmasına - neden olur.

Faz III - gizli bir dönem (tutulma dönemi - kaybolma). Bu süre zarfında hücrede enfeksiyöz bir virüsün varlığını kimyasal, elektron mikroskobik veya serolojik yöntemlerle belirlemek imkansızdır. Bu fenomenin doğası ve mekanizmaları hakkında çok az şey bilinmektedir. Gizli fazda, virüsün nükleik asidinin hücrenin kromozomlarına nüfuz ettiği ve onlarla karmaşık genetik ilişkilere girdiği varsayılmaktadır.

Faz IV -- viryon bileşenlerinin sentezi. Bu aşamada virüs ve hücre tek bir bütündür, viral nükleik asit genetik bir işlev gerçekleştirir, erken proteinlerin oluşumunu indükler ve ribozomların işlevini değiştirir. Erken proteinler ayrılır:

a) hücre metabolizmasını baskılayan inhibitör proteinler (baskılayıcılar)

b) viral nükleik asitlerin sentezini sağlayan enzim proteinleri (polimerazlar).

Nükleik asitlerin ve proteinlerin sentezi, eş zamanlı olmayan bir şekilde ve hücrenin farklı yapısal kısımlarında ilerler. DNA veya RNA içeren virüslerde bu işlemlerin bazı farklılıkları ve özellikleri vardır.

Faz V, olgun viryonların oluşumudur. Virüsün "birleştirilmesi" işlemi, virüs parçacığının bileşenlerinin bağlanması sonucunda gerçekleştirilir. Kompleks virüslerde hücresel yapılar bu sürece katılır ve konakçı hücrenin lipid, karbonhidrat ve protein bileşenlerinin viral partiküle dahil edilmesi gerçekleşir.

Virionların oluşum süreci, onları oluşturan bileşenlerin sentezi başladıktan belli bir süre sonra başlar. Bu sürenin süresi oldukça değişkendir ve virüsün doğası tarafından önceden belirlenir - RNA içeren virüsler için genellikle DNA virüslerinden daha kısadır. Örneğin, tam aşı virüsü partiküllerinin üretimi, hücre enfeksiyonundan yaklaşık 5-6 saat sonra başlar ve sonraki 7-8 saat boyunca, yani viral DNA sentezi tamamlandıktan sonra devam eder.

Proteini viral nükleik asitten ayırmanın zorluğuyla kanıtlandığı gibi, nükleik asit ve karşılık gelen protein alt birimleri arasında çok güçlü bağlar oluşur. Viral parçacığın daha büyük gücü, onu oluşturan karbonhidratlar ve özellikle lipitler tarafından verilir.

Virionların oluşumu ve ayrıca virüs bileşenlerinin sentezi, çeşitli hücresel yapıların katılımıyla hücrede farklı yerlerde gerçekleşir. Oluşum süreci tamamlandıktan sonra, ana viryonun tüm özelliklerine sahip olan olgun bir yavru virüs parçacığı oluşur. Ancak bazen, ya sadece bir nükleik asitten ya da bir proteinden ya da oluşumu bir ara aşamada durmuş olan viral parçacıklardan oluşan eksik virüslerin oluşumu gözlenir.

Faz VI, olgun virionların hücreden salınmasıdır. Olgun virionların hücreden salınması için iki ana mekanizma vardır: 1) virionun tomurcuklanma yoluyla salınması. Bu durumda virionun dış zarfı, hücre zarından türetilir ve hem konakçı hücre materyalini hem de viral materyali içerir; 2) olgun viryonların zardaki boşluklardan hücreden çıkışı. Bu virüslerin dış kabuğu yoktur. Virüslerin salınması için böyle bir mekanizma ile, hücre kural olarak ölür ve ortamda çok sayıda virüs parçacığı belirir.

Virüslerin üremesinin özellikleri

1. Üretken viral enfeksiyon dönemleri

2. Virüs replikasyonu

3. Yayın

1. Üretken bir viral enfeksiyon 3 dönemde ortaya çıkar:

Başlangıç ​​dönemi, virüsün hücre üzerinde adsorpsiyonu, hücre içine girmesi, parçalanması (deproteinizasyon) veya virüsün "soyunma" aşamalarını içerir. Viral nükleik asit uygun hücre yapılarına iletildi ve lizozomal hücre enzimlerinin etkisi altında koruyucu protein kılıflarından salınır. Sonuç olarak, benzersiz bir biyolojik yapı oluşur: enfekte bir hücre 2 genom (kendi ve viral) ve 1 sentetik aparat (hücresel) içerir;

Bundan sonra, hücresel baskının ve viral genomun ekspresyonunun meydana geldiği orta ve son dönemler dahil olmak üzere ikinci grup virüs üreme süreçleri başlar. Hücresel genomun baskılanması, herhangi bir hücrede sentezlenen histonlar gibi düşük moleküler ağırlıklı düzenleyici proteinler tarafından sağlanır. Viral bir enfeksiyonla, bu süreç geliştirilir, artık hücre, genetik aparatın viral genom tarafından temsil edildiği ve sentetik aparatın hücrenin sentetik sistemleri tarafından temsil edildiği bir yapıdır.

2. Hücredeki olayların bundan sonraki seyri, viral nükleik asidin replikasyonunu (yeni viryonlar için genetik materyalin sentezi) ve içerdiği genetik bilginin uygulanmasını (yeni viryonlar için protein bileşenlerinin sentezi) amaçlar. DNA içeren virüslerde, hem prokaryotik hem de ökaryotik hücrelerde, viral DNA replikasyonu, hücresel DNA'ya bağımlı DNA polimerazın katılımıyla gerçekleşir. Bu durumda, tek sarmallı DNA içeren virüslerde, önce tamamlayıcı bir sarmal oluşur - yavru DNA molekülleri için bir matris görevi gören sözde replikatif form.

3. DNA'da bulunan virüsün genetik bilgisinin uygulanması şu şekilde gerçekleşir: DNA'ya bağımlı RNA polimerazın katılımıyla, virüse özgü proteinlerin sentezlendiği hücrenin ribozomlarına giren mRNA'lar sentezlenir. Genomu konakçı hücrenin sitoplazmasında kopyalanan çift sarmallı DNA içeren virüslerde, bu kendi genomik proteinidir. Genomları hücre çekirdeğinde kopyalanan virüsler, burada bulunan hücresel DNA'ya bağımlı RNA polimerazı kullanır.

RNA içeren virüslerde, genomlarının replikasyon süreçleri, genetik bilginin transkripsiyonu ve translasyonu başka şekillerde gerçekleştirilir. Hem eksi hem de artı iplikçikler olan viral RNA'nın replikasyonu, sentezi RNA'ya bağımlı RNA polimeraz tarafından sağlanan RNA'nın replikatif formu (orijinali tamamlayıcı) aracılığıyla gerçekleştirilir - bu, tüm RNA içeren genomik bir proteindir. virüsler var. Eksi sarmallı virüslerin (artı sarmallı) RNA'sının replikatif formu, yalnızca yavru viral RNA moleküllerinin (eksi sarmallı) sentezi için bir şablon görevi görmez, aynı zamanda mRNA'nın işlevlerini de yerine getirir, yani ribozomlara gider ve sağlar. viral proteinlerin sentezi (çeviri ).

Artı iplikli RNA içeren virüslerde, translasyon işlevi, sentezi viral RNA'ya bağımlı RNA polimerazların katılımıyla replikatif form (eksi iplik) aracılığıyla gerçekleştirilen kopyaları tarafından gerçekleştirilir.

Bazı RNA virüsleri (reovirüsler) tamamen benzersiz bir transkripsiyon mekanizmasına sahiptir. Spesifik bir viral enzim - ters transkriptaz (ters transkriptaz) tarafından sağlanır ve ters transkripsiyon olarak adlandırılır. Özü, ilk başta, tek bir DNA dizisi olan ters transkripsiyonun katılımıyla viral RNA matrisi üzerinde bir transkript oluşturulması gerçeğinde yatmaktadır. Üzerinde hücresel DNA bağımlı DNA polimeraz yardımıyla ikinci zincir sentezlenir ve çift zincirli bir DNA transkripti oluşur. Ondan, olağan şekilde, i-RNA'nın oluşumu yoluyla viral genomun bilgisi gerçekleştirilir.

Tarif edilen replikasyon, transkripsiyon ve translasyon işlemlerinin sonucu, virüsün genomunda kodlanan yavru viral nükleik asit moleküllerinin ve viral proteinlerin oluşumudur.

Bunu, virüs ve hücre arasındaki üçüncü, son etkileşim dönemi izler. Yeni viryonlar, hücrenin sitoplazmik retikulumunun zarları üzerindeki yapısal bileşenlerden (nükleik asitler ve proteinler) toplanır. Genomu bastırılmış (bastırılmış) bir hücre genellikle ölür. Yeni oluşan viryonlar pasif olarak (hücre ölümü sonucu) veya aktif olarak (tomurcuklanarak) hücreyi terk eder ve kendilerini hücre ortamında bulurlar.

Bu nedenle, viral nükleik asitlerin ve proteinlerin sentezi ve yeni viryonların montajı, belirli bir sırayla (zaman içinde ayrılmış) ve farklı hücre yapılarında (uzayda ayrılmış) meydana gelir ve bununla bağlantılı olarak, virüslerin üreme yöntemine ayırıcı denir. (ayrılmış). Abortif bir viral enfeksiyonla, virüsün hücre ile etkileşim süreci, hücresel genomun baskılanması meydana gelmeden önce şu veya bu nedenle kesintiye uğrar. Açıkçası bu durumda virüsün genetik bilgisi gerçekleşmeyecek ve virüsün üremesi gerçekleşmemekte ve hücre fonksiyonlarını değişmeden sürdürmektedir. virion hücre virüsü

Gizli bir viral enfeksiyon sırasında, her iki genom da hücrede aynı anda işlev görürken, virüs kaynaklı dönüşümler sırasında viral genom, hücresel olanın bir parçası haline gelir, işlev görür ve onunla birlikte miras alınır.

Kaynakça

1. V. A. Sergeev ve diğ., Veterinary Virology. - Moskova, 2002.

2. Viroloji. Fields B. tarafından düzenlendi, Knight D., cilt. 1-3, M., 1989.

3. Gosmanov R.G., Kolychev N.M. Veterinerlik virolojisi. M.: Kolos. - 2003.

4. Belousova R.V., Preobrazhenskaya E.A., Tretyakova I.V. Veterinerlik virolojisi: Üniversiteler için bir ders kitabı (ed. Belousova R.V.). - M.: Kolos. - 2007

1. Adsorpsiyon - viral partiküllerin hücre yüzeyine bağlanma süreci.
2. Enjeksiyon - viral bir partikülün hücreye nüfuz etmesi ve viral NK'nın protein kapsidinden salınması (bakteriyofajlarda - NK'nın hücreye girmesi).
3. Viral NK moleküllerinin replikasyonu - hücredeki nükleotitler nedeniyle gerçekleşir.
4. Viral proteinlerin sentezi (kapsid proteinleri ve enzimler) - hücrenin ribozomlarında gerçekleşir.
5. Viral parçacıkların montajı - etkilenen hücre tarafından sentezlenen viral NK ve viral proteinlerden gerçekleştirilir.
6. Etkilenen hücreden viral partiküllerin salınması. Bakterilerde buna genellikle hücrenin parçalanması (yok edilmesi) eşlik eder; ökaryotlarda hücre zarının dışarı çıkması ve viral partiküllerin çevreye "dışarı itilmesi" ile oluşur. Genel olarak 3 yol vardır: a) litik (tüm virüsler dış ortama girer, hücre ölür), b) kalıcı (kademeli çıkış), c) gizli (hücreler virüsü bir süre algılamaz).

1. Virüslerin üremesine ilişkin genel fikir.

2. Virüslerin bir hücre ile etkileşim türleri.

3. Akut enfeksiyon tipine göre etkileşim.

4. Sitosidal enfeksiyon ve hücre ölümü.

5. Viral bir enfeksiyona hücre tepkisi.

Virüslerin yaşam döngüsünde, nükleik asit kopyalanır, ardından viral proteinlerin sentezi ve bileşenlerin olgun bir viral partikül halinde kendi kendine organizasyonu ve enfekte olmuş hücreden çıkışı gelir. Bu sürece üreme denir.

Virüs konakçı hücreye girdikten ve nükleik asit virion zarflarından salındıktan (hücrenin enfeksiyonu) sonra, virüs genomu patojenik potansiyelini fark eder ve bunun sonucunda mRNA, düzenleyen viral nükleik asit molekülü üzerinde sentezlenir. virüse özgü proteinin sentezi. Daha sonra, olgun viryonların oluşumu ile daha önce sentezlenmiş virüse özgü proteinlerden bir kapsid içinde giyinen viral nükleik asidin replikasyonu (nükleik asidin çok sayıda kopyasının sentezi) meydana gelir.

mRNA (translasyon) ve nükleik asit kopyalarının (replikasyon) sentezi, virüse özgü (viral genom tarafından kodlanan ve üreme sırasında sentezlenen) olabilen polimerazlar (replikazlar) adı verilen enzimler yardımıyla gerçekleştirilir. hücresel (hücrenin bir parçası ve virüsler tarafından kendi üremeleri için kullanılır).

Virüslerin çoğalması sırasında aşağıdaki kalıplar kalır:

1. Hücre nükleotitleri (deoksiribonükleotit fosfatlar ve ribonükleotit fosfatlar), nükleik asitler için bir monomer kaynağı olarak hizmet eder.

2. Amino asitler, proteinler için bir monomer kaynağı görevi görür

3. Viral proteinlerin sentezi, konakçı hücrenin ribozomlarında gerçekleşir ve virüsün nükleik asidinin sentezine bağlı değildir.

4. ATP hücreleri, sentez için bir enerji kaynağı görevi görür.

Virüslerin çoğalması birkaç aşamada gerçekleşir:

I. Adsorpsiyona, virüsün hücreye girmesine, viral genomun salınmasına ve enfeksiyon gelişimine neden olacak şekilde değiştirilmesine yol açan olaylar. Bu aşama denir enfeksiyon aşaması. O içerir:

1. Virüsün hücreye adsorpsiyonu.

2. Virüsün hücreye nüfuz etmesi.

3. Deprotenizasyon (virüsün soyunması).

II. İçinde bulunduğu üreme aşaması viral genom ifadesi. O içerir:

1. Transkripsiyon.

2. Yayın.

3. Genomun replikasyonu.

4. Virion bileşenlerinin montajı.

5. Virüsün hücreden salınması.

Bir virüs bir hücre ile etkileşime girdiğinde enfeksiyon gelişir ve bu etkileşimin biçimleri farklı olabilir.

Virüs ve hücre arasında iki etkileşim şekli vardır (hücrede kalma süresine ve genomun stratejisine bağlı olarak):

I. Özerk etkileşim türü.

Bu durumda viral genom, hücre genomundan otonom olarak işlev görür. Otonom olarak üreyen virüsler şu şekilde sınıflandırılır: öldürücü.

hücre seviyesinde bu tür bir etkileşim şu şekilde ilerleyebilir:

1. üretken enfeksiyon - bu durumda yeni nesil virüsler oluşur.

2. abortif enfeksiyon - bu durumda, aşağıdakilerin varlığı nedeniyle viral oluşum oluşmaz:

Arızalı virüs;

dirençli hücre;

Düşük dozda öldürücü virüs.

Enfekte hücrenin kaderine bağlı olarak aşağıdakiler de izole edilir:

3. litik enfeksiyon - bu durumda hücre ölümü meydana gelir ve üreme sürecinde oluşan virüslerin oluşumu hücreyi terk eder.

4. litik olmayan enfeksiyon. Bu durumda hücre ölümü gerçekleşmez ve yeni nesil virüslerin oluşumu da gözlenmez (abortif enfeksiyon) veya hücreyi terk eden ve hücrenin ölümüne neden olmayan sınırlı sayıda viryon oluşur (sınırlı enfeksiyon).

Vücut seviyesindeözerk etkileşim türü, aşağıdaki enfeksiyonlar şeklinde kendini gösterir:

1. Kısa bir kuluçka süresi, kısa bir seyir, klinik belirtilerin tam gelişimi ve bağışıklık oluşumu ile karakterize akut enfeksiyon. Akut enfeksiyon, otonom üretken bir litik etkileşim tipine karşılık gelir.

2. Görünmeyen enfeksiyon (engl. Görünmez - görünmez), dış klinik belirtilerin yokluğu ile karakterize edilir ve virüsün hafif bir şekilde çoğalması eşlik eder. Doğuştan gelen enfeksiyon, otonom, üretken, litik olmayan bir etkileşim türüne karşılık gelir.

II. Entegrasyon etkileşim türü.

Bu tür etkileşimde virüsün nükleik asidi, hücresel genoma entegre olur ve hücresel genomun bir parçası olarak işlev görür. Viral nükleik asidi hücresel genoma entegre etmek için çeşitli mekanizmalar vardır. Genomların entegrasyonu için zorunlu bir koşul, viral nükleik asidin daireselleşmesidir (NA molekülünün bir daire içinde kapanması). Bu fenomen, nükleik asit zincirinin her iki ucunda birbirini tamamlayan sitelerin varlığı nedeniyle mümkün hale gelir.

DNA genomik virüslerinin nükleik asidi, doğrudan moleküler nükleik aside (hepadnavirüsler, papovavirüsler, vb.) entegre edilir. RNA genomik virüslerinin nükleik asidi, kimyasal yapılarındaki farklılıklar nedeniyle doğrudan hücrenin DNA'sına entegre edilemez. Bu bağlamda, RNA içeren virüsler (retrovirüsler) önce RNA zinciri üzerinde bir DNA zinciri sentezlerler. Nükleik asitlerin böyle bir ters sentezi, yalnızca retrovirüslerin viryonlarında özel bir enzimin varlığı nedeniyle mümkündür.

Hücresel genoma entegre olan viral nükleik asit çok uzun bir süre (birkaç yıla kadar) varlığını sürdürebilir. Hücrede viral genomun bu uzun süreli mevcudiyet durumuna kalıcılık denir. Bu durumda, hücrenin kalıtsal özellikleri değişir.

Virüse özgü nükleotit dizisini içeren kompleks nükleik asit bölgesine provirüs adı verilir. Belirli koşullar altında, provirüsün aktivasyonu gerçekleşir, yani enfekte olmuş hücreyi terk eden yeni nesil viryonlar oluşur.

hücre seviyesinde entegrasyon türü etkileşim şu şekilde de ilerleyebilir:

1. üretken enfeksiyon

2. abortif enfeksiyon

3. litik enfeksiyon

4. litik olmayan enfeksiyon.

Vücut seviyesinde etkileşimin entegrasyon türü aşağıdaki enfeksiyonlar şeklinde ilerler:

1. Uzun bir seyir, düşük yoğunluklu klinik belirtilerin gelişimi, steril olmayan bağışıklık oluşumu ile karakterize kronik enfeksiyon.

2. Çeşitli yapıdaki faktörlerin etkisi altında enfeksiyöz sürecin periyodik olarak alevlenmesi ile uzun bir asemptomatik dönem (süreklilik) ile karakterize edilen gizli enfeksiyon.

3. Previral partiküllerin neden olduğu yavaş enfeksiyon - prionlar ve çok uzun (birkaç yıla kadar) kuluçka dönemi ile karakterize edilir, ardından enfeksiyöz sürecin akut faza geçişi, inflamatuar olmayan nitelikteki sinir sisteminde hasar; ve organizmanın sürekli ölümü.

Akut enfeksiyon, kısa bir kuluçka süresi, klinik belirtilerin tam gelişimi ve iyileşme veya ölümle sonuçlanan bir enfeksiyondur. Akut viral enfeksiyonlarda, olgun virionların etkilenen hücreden salınması ve ardından ölümü ile tam bir virüs üreme döngüsü gözlenir. Akut enfeksiyon, virüsün hücre ile otonom üretken bir litik etkileşimine karşılık gelir.

Akut enfeksiyon, öldürücü bir virüs ve duyarlı bir hücre gerektirir. Bu enfeksiyon türünde viral üremenin aşamaları şunları içerir:

ADSORPSİYON viral parçacığın hücre yüzeyine bağlanması.

Adsorpsiyon için virüsler, hücrenin yaşamı için gerekli olan fizyolojik düzenleme reseptörlerini kullanır.

Genellikle, virüsün etkileşimi ve adsorpsiyonu, viryonun hücrenin sitoplazmik zarının reseptör bölgesinin proteini ile, daha sıklıkla bir glikoprotein ile kazara temasıyla gerçekleşir. Bu reseptörlerin varlığı, virüsün özgüllüğünü (tropizm) belirler. Bu proteinler daha sıklıkla fizyolojik hormonları ve diğer biyolojik olarak aktif maddeleri bağlamak için reseptörlerdir (örneğin, kuduz virüsü asetilkolin bağlanmasından sorumlu nöron reseptörlerine bağlanır, çiçek virüsü epidermal hücre büyüme faktörünü bağlamak için epiteliyosit reseptörlerine bağlanır).

Virion ayrıca bağlanmayı kolaylaştırmak için spesifik proteinler içerir. Bunlar, kapsid üzerindeki özel çöküntüler (enterovirüsler) veya ikosahedronun köşelerindeki protein çıkıntıları (adenovirüsler) veya süperkapsid üzerindeki sivri uçlar (influenza virüsü) olabilir.

Virüs alışılmadık reseptörlere bağlanırsa, hücrede enfeksiyon oluşmaz.

VİRYONUN NÜFÜR EDİLMESİ VE PROTENİZASYONU- virüsün hücre sitoplazmasına girişi.

Virüs penetrasyonu, adsorpsiyondan hemen sonra gerçekleşir. Farklı virüsler için penetrasyon mekanizması farklıdır. Bu nedenle, bazı virüsler için bir nükleik asidin penetrasyonu yeterlidir, diğerleri için ise, virüslerin daha fazla üremesi için gerekli olan virion enzimlerinin (RNA'ya bağımlı DNA polimerazlar) nükleik asitle birlikte penetrasyonunu sağlamak için bir mekanizmaya ihtiyaç vardır. ). Genel olarak, bu işlem birkaç dakikadan birkaç saate kadar sürebilir.

Şu anda, virüslerin üç penetrasyon mekanizması (sitoplazmaya nüfuz etme) bilinmektedir:

1. Küçük, basit bir şekilde organize edilmiş virüslerin penetrasyon mekanizması özelliği. Bu durumda, kapsidin hücrenin sitoplazmik zarına adsorpsiyonundan sonra, içine sadece viral nükleik asit nüfuz eder.

2. Tek tek karmaşık virüslerin (paramiksovirüsler, ortomiksovirüsler) karakteristik penetrasyon mekanizması. Aynı zamanda süperkapsid, güçlü benzerlikleri nedeniyle hücrenin sitoplazmik zarı ile bütünleşir ve virüs RNA'sı ve virüse özgü polimeraz ile çıplak kapsid hücreye nüfuz eder.

3. En karmaşık virüslerin özelliği olan penetrasyon mekanizması. Aynı zamanda, tam bir viral partikül, endositoz yoluyla hücreye nüfuz eder ve bunu veziküllerin oluşumu takip eder ( reseptörler). Bu fenomen denir viropeksis. Bu durumda virion, özel bir hücre yüzey proteini olan klatrin'e bağlanır. Oluşan veziküller sitoplazmik zardan ayrılarak sitoplazmaya girerler. Veziküller daha sonra enzimleri virüsü soyan lizozomlarla birleşir; daha az yaygın olarak, süperkapsid lizozom zarı ile bütünleşir, ardından kapsidin hücrenin sitoplazmasına salınması gelir.

ÇEVİRİ, ÇEVİRİ- DNA'dan RNA'ya bilgilerin yeniden yazılması, bir RNA molekülünde protein sentezi.

Transkripsiyon mekanizması, RNA ve DNA genomik virüsleri için farklıdır.

DNA-genomik virüslerde, haberci DNA'nın kendisi mRNA'yı oluşturur. DNA içeren virüslerin çoğu hücresel bir enzim kullanır ve bu nedenle bu tür virüslerde transkripsiyon ve replikasyon hücre çekirdeğinde gerçekleşir. Poxviridae ailesinden virüslerde, transkripsiyon, virionun bir parçası olan ve viral nükleik asitle birlikte hücreye nüfuz eden bir viral enzimin (DNA'ya bağımlı RNA polimeraz) katılımıyla gerçekleşir. Bu durumda virüs, hücresel enzimlerin varlığına ihtiyaç duymaz ve hücrenin sitoplazmasında çoğalır.

Tüm DNA-genomik virüslerin yaşam döngüsü, modeli takip eder

DNA ® i-RNA ® proteini.

RNA genomik virüslerinin transkripsiyonu, tek tek virüslerde farklı RNA türlerinin varlığına bağlı olarak farklı mekanizmalara göre ilerleyebilir (pozitif genomlu tek sarmallı RNA, negatif genomlu tek sarmallı RNA, çift sarmallı RNA).

Bazı virüslerde (pikornavirüsler vb.), virüsün RNA'sı, mRNA'nın işlevini yerine getirir. Bu tip nükleik asit pozitif olarak adlandırılır. Bu durumda virüsün RNA'sı hücrenin ribozomlarına bağlanır ve translasyon işlemi başlar. Ribozomlarda dev bir polipeptit molekülü sentezlenir ve daha sonra ayrı parçalara bölünür. Bu fragmanlar, hücresel ve virion enzimlerinin etkisiyle modifiye edilir ve bu tür modifiye edilmiş polipeptit molekülleri, bütün viral proteinlerdir. Bu tür virüslerin yaşam döngüsü şu modeli takip eder: RNA® proteini.

Negatif genomlu RNA-genomik virüsler (paramiksovirüsler), transkripsiyon için virionun bir parçası olan RNA'ya bağımlı polimerazı kullanır. Bu enzim, daha sonra ribozomlara giren RNA'nın -ipli üzerinde tamamlayıcı bir + iplikli RNA oluşturur ve viral proteinin translasyonu süreci başlar. Bu tür virüslerin yaşam döngüsü şu modeli takip eder:

RNA® i-RNA® proteini.

Çift sarmallı bir RNA molekülüne (reovirüsler) sahip RNA genomik virüslerinde, virion transkriptaz molekülü böler ve mRNA'yı eksi sarmallara sentezler. Bu tür virüslerin yaşam döngüsü de aynı modeli takip eder.

RNA® i-RNA® proteini.

RNA genomik virüs grubu, özel bir yaşam döngüsüne sahip olan Retroviridae ailesini içerir. Bu tür virüslerde, transkripsiyon işlemi, RNA'nın artı sarmalı üzerinde eksi DNA sarmallarının sentezi ile başlar. Bu işlem, RNA'ya bağımlı DNA polimeraz enziminin katılımıyla gerçekleşir. Bu sentez iki aşamada gerçekleştirilir: önce bir RNA-DNA hibriti oluşur, ardından hibridin RNA ipliği yok edilir ve DNA ipliği serbest kalır. Daha sonra, bu sarmal üzerinde ikinci bir DNA sarmalı (proviral DNA) tamamlanır ve üzerinde mRNA sentezlenir. Bu tür virüslerin yaşam döngüsü şu modeli takip eder: RNA ® DNA ® i-RNA ® proteini

Çeviri, genetik bilgiyi bir proteindeki belirli bir amino asit dizisine çevirme işlemidir. Birkaç aşamada gerçekleşir:

Başlatma mRNA'nın ribozomu tarafından tanınma süreci ve bağlanmaları. Çeviri, ribozom başlatma kodonuna bağlandığında başlar, çeviri sürecini düzenleyen başlatıcı proteinler de buraya bağlanır. Virüs ayrıca, hücresel mRNA'nın translasyonunu engelleyen inhibitör proteinlerini de ortaya koyar;

Uzama - bir polipeptit zinciri oluşturmak;

Sonlandırma, ribozom sonlandırma kodonuna ulaştığında çevirinin sona ermesidir.

ÇOĞALTMA- virüsün yeni nükleik asit moleküllerinin sentezi.

DNA-genomik virüslerin replikasyonu, ya hücresel enzimlerin katılımıyla ya da kendi virüse özgü enzimlerinin katılımıyla gerçekleşir. Küçük DNA-genomik virüslerde (parvovirüsler), nükleik asit molekülü yapısal proteinleri kodlayan sınırlı sayıda gen (3) içerir, bu nedenle viral DNA'yı kopyalamak için bir hücresel enzim kullanılır. Daha büyük virüslerde, nükleik asit hem yapısal hem de işlevsel proteinleri kodlayacak kadar büyüktür. Örneğin, herpes virüslerinin nükleik asidinde, bazıları virüs DNA replikasyonu için gerekli enzimleri kodlayan yaklaşık 100 gen vardır. Bu nedenle transkripsiyon ve translasyon sürecinde ilk sentezlenen proteinler virüse özgü polimerazlardır.

RNA genomik virüslerinin replikasyon mekanizması farklıdır. Tek sarmallı bir RNA molekülü içeren virüslerde, viral enzimlerin katılımıyla, geçici bir çift sarmallı RNA (kopyalayıcı form) sentezlenir: negatif genomlu virüslerde, bir + iplik tamamlanır, pozitif genomlu virüslerde, a-şerit tamamlandı. Daha sonra replikatif RNA, her biri üzerinde yeni çift sarmallı replikatif RNA moleküllerinin sentezlendiği iki zincire ayrılır ve RNA moleküllerinin yeterli sayıda kopyası oluşana kadar işlem tekrarlanır. Bu süreç, yeni nesil virüsler etkilenen hücreden ayrılana kadar viral proteinlerin sentezine paralel olarak gerçekleşir.

Çift sarmallı RNA içeren RNA genomik virüslerinde, nükleik asit molekülü, her biri ayrı bir mRNA molekülünü kodlayan ayrı fragmanlarla temsil edilir. Çeviri döngüsünün sonunda, tüm mRNA molekülleri geçici olarak birleştirilir ve replikazın katılımıyla çift sarmallı RNA sentezlenir.

VİRYON MONTAJI. Tüm virüslerin geç genleri, kapsidin yapısal proteinlerini kodlar. Önce prokapsitler, yani nükleik asit içermeyen olgunlaşmamış kapsitler oluşur. Daha sonra virüsün nükleik asidi prokapsidlerin içine gömülür ve böylece olgun bir virion oluşur. Küçük RNA genomik virüslerinde, RNA ve protein sentezi ve bunların birleşmesi eş zamanlı olarak devam eder. Poxvirüslerde, virion birleştirme işlemi daha karmaşıktır. Virüsün bileşimindeki hücresel bileşenleri içerirler - sitoplazmik zarın ayrı bölümleri.

Virüsler ayrı (ayırıcı) protein ve nükleik asit sentezine sahiptir.

VİRÜSÜN HÜCREDEN ÇIKIŞI. Basitçe organize edilmiş virüsler, konakçı hücrenin basit bir şekilde parçalanmasıyla hücreden çıkar. Karmaşık bir şekilde organize olan virüslerde, hücreden çıkış anında bir süperkapsid oluşumu meydana gelir. Bu durumda, nükleokapsit, sitoplazmik zara gömülür. Daha sonra, tomurcuklanma ile, hücre yüzeyinden ayrılma anında kapsidi kaplayan virüsün bir süperkapsid'i oluşur.

Bir hücrenin bir virüsle enfeksiyonu, hücrede patolojik değişikliklerin gelişmesine yol açabilir. Hücrede çoğalan virüs, CPP ve CPE görünümüne neden olur. Bu, spesifik bir morfolojik yıkım (CPD) veya tahribatsız fonksiyonel patolojidir (CPE).

CPP'ye neden olan virüslere sitopatik denir.

Litik (sitosidal) enfeksiyon, enfekte hücrede morfolojik değişikliklerin gözlendiği, ardından yıkımı ve ölümün görüldüğü bir enfeksiyon türüdür. Sitosidal enfeksiyonda yüksek üretim virüsün karakteristiğidir.

Virüslerin neden olduğu çeşitli hücre hasarı mekanizmaları bilinmektedir:

1. Birçok virüs, hücresel DNA, RNA ve protein sentezini engeller. Bireysel sitosidal virüsler (pikornavirüsler, herpesvirüsler, adenovirüsler) bu açıdan son derece aktiftir. Fakat. Hücre metabolizmasının inhibisyon mekanizması henüz aydınlatılamamıştır.

2. Hücre içi üreme sürecinde, lizozomların imhası, onlardan hücrenin sitoplazmasına virüs salınımı aşamasında meydana gelebilir. Bu, hidrolitik enzimlerin salınmasına ve ardından hücre yıkımına yol açar.

3. Bir hücrenin virüslerle enfeksiyonu, virüse özgü proteinlerin içine dahil edilmesi nedeniyle sitoplazmik zarın yapısının önemli ölçüde bozulmasına yol açabilir. Bu, vücudun bağışıklık sistemi tarafından enfekte hücrenin saldırısına yol açar. Herpes virüslerinin neden olduğu birçok enfeksiyonda, 50-100 hücre, vücudun bağışıklık sistemi tarafından saldırıya uğrayan tek bir deve dönüşür.

4. İnfluenza ve diğer enfeksiyonlarda gözlenen yüksek konsantrasyonlarda viral proteinler, hücre üzerinde belirgin bir toksik etkiye sahiptir.

5. Birçok viral enfeksiyonda, çekirdek veya sitoplazma içindeki viral partiküllerin veya bunların proteinlerinin konsantrasyonunun bir sonucu olan hücre içi inklüzyonlar oluşur. Çoğu zaman, hücre içi inklüzyonlar doğrudan hücre ölümüne neden olur.

6. Herpes virüsleri ve diğerleri, hücre genomunda bozukluklara neden olarak hücrenin ölümüyle sonuçlanır.

Çoğu zaman, yukarıdaki faktörlerin birçoğu CPP'nin gelişim mekanizmasında yer alır.

Virüslerin enfeksiyona tepkisi dört tip olabilir:

1. Hücrenin hasar görmesi ve ölümü (CPP oluşumu). Hücreler şişer, düzensiz bir şekil alır ve tanecikler ortaya çıkar. Daha sonra büyür, hücre içi inklüzyonlar oluşur. Semplast oluşturmak için zar veya hücre füzyonunda hasar meydana gelebilir.

2. Sağlıklı hücrelerin virüs tarafından enfeksiyonunu önleyen interferon proteinlerinin sentezi.

3. Gizli enfeksiyonlarda gözlenen hücrede gözle görülür patolojik değişiklikler olmadan virüsün çoğalması. Öldürücü bir virüs ve duyarsız bir hücre gerektirir.

4. Virüs bir hücreye girdiğinde hücre çoğalması gözlenir. Oluşması için onkojenik bir virüs gerekirken, virüs genomu hücresel genomla bütünleşir (entegre olur).