Le processus de formation du virion se compose d'étapes. L'interaction du virus avec la cellule
CONTENU
Questions de contrôle :
1. Reproduction des virus génomiques à ADN : principales étapes, caractéristiques de la reproduction……………………………………………………..……........……. ..3
2. Signes de reproduction du virus dans les systèmes vivants : animaux de laboratoire, embryons de poulet, cultures cellulaires…………………………………………......…………………….. … ……16
3. Tâche ....................................................... .................................................. . ..20
Références………………………………………………………………25
1. Reproduction de virus génomiques à ADN : principales étapes, caractéristiques de la reproduction
Reproduction virale
Le processus de reproduction du virus peut être conditionnellement divisé en deux phases. La première phase couvre les événements qui conduisent à l'adsorption et à l'entrée du virus dans la cellule, à la libération de son composant interne et à sa modification de telle sorte qu'il est capable de provoquer une infection. Ainsi, la première phase comprend trois étapes : 1) adsorption du virus sur les cellules ; 2) pénétration du virus dans les cellules ; 3) déshabillage du virus dans la cellule. Ces étapes visent à s'assurer que le virus est délivré aux structures cellulaires appropriées et que son composant interne est libéré des coques protectrices. Une fois cet objectif atteint, la deuxième phase de la reproduction commence, au cours de laquelle se produit l'expression du génome viral. Cette phase comprend les étapes suivantes : 1) transcription, 2) traduction de l'ARN messager, 3) réplication du génome, 4) assemblage des composants viraux. La dernière étape de la reproduction est la libération du virus de la cellule.
Première phase de reproduction.
I. Adsorption de virions sur la surface cellulaire.
L'interaction d'un virus avec une cellule commence par le processus d'adsorption, c'est-à-dire la fixation de particules virales à la surface cellulaire. Le processus d'adsorption est possible en présence de récepteurs appropriés à la surface de la cellule et de substances qui les « reconnaissent » à la surface du virus. Les tout premiers processus d'adsorption ne sont pas spécifiques et peuvent être basés sur l'interaction électrostatique de groupes chargés positivement et négativement à la surface du virus et de la cellule. Cependant, la reconnaissance des récepteurs cellulaires par les protéines virales conduisant à l'attachement de la particule virale à la cellule est un processus très spécifique. Les protéines à la surface du virus qui reconnaissent des groupes spécifiques sur la membrane plasmique de la cellule et provoquent l'attachement d'une particule virale à ceux-ci sont appelées protéines d'attachement.
Les virus utilisent des récepteurs destinés à faire passer dans la cellule les substances nécessaires à son activité vitale : nutriments, hormones, facteurs de croissance, etc. Les récepteurs peuvent avoir une nature chimique différente et représenter des protéines, la composante glucidique des protéines et des lipides, des lipides. Les récepteurs des virus de la grippe et des paramyxovirus sont l'acide sialique dans la composition des glycoprotéines et des glycolipides (gangliosides), pour les rhabdovirus et les réovirus - également un composant glucidique dans la composition des protéines et des lipides, pour les picornavirus et les adénovirus - des protéines, pour certains virus - des lipides. Les récepteurs spécifiques jouent un rôle non seulement dans la fixation d'une particule virale à la surface cellulaire. Ils déterminent le destin ultérieur de la particule virale, son transport intracellulaire et sa livraison à certaines zones du cytoplasme et du noyau, où le virus est capable d'initier le processus infectieux. Le virus peut se fixer à des récepteurs non spécifiques et même pénétrer dans la cellule, mais seule la fixation à un récepteur spécifique entraînera une infection.
La fixation d'une particule virale à la surface cellulaire se produit d'abord par la formation d'une liaison simple entre la particule virale et le récepteur. Cependant, une telle fixation est fragile et la particule virale peut facilement se détacher de la surface cellulaire - adsorption réversible. Pour qu'une adsorption irréversible se produise, des liaisons multiples doivent apparaître entre la particule virale et de nombreuses molécules réceptrices, c'est-à-dire qu'une fixation multivalente stable doit se produire. Le nombre de molécules de récepteurs cellulaires dans les sites d'adsorption peut atteindre jusqu'à 3000. La liaison stable d'une particule virale à la surface cellulaire à la suite d'un attachement multivalent se produit en raison de la possibilité de libre circulation des molécules de récepteur dans la bicouche lipidique de la membrane plasmique , qui est déterminée par la mobilité, la "fluidité" de la couche protéique-lipidique. Une augmentation de la fluidité lipidique est l'un des premiers événements de l'interaction d'un virus avec une cellule, ce qui entraîne la formation de champs récepteurs au site de contact entre le virus et la surface cellulaire et la fixation stable de la particule virale à la groupes résultants.
Le nombre de récepteurs spécifiques à la surface des cellules varie entre 104 et 105 par cellule. Les récepteurs d'un certain nombre de virus ne peuvent être présents que dans un ensemble limité de cellules hôtes, ce qui peut déterminer la sensibilité d'un organisme à un virus donné. Par exemple, les picornavirus ne sont adsorbés que sur des cellules de primates. Des récepteurs pour d'autres virus, au contraire, sont largement présents à la surface de cellules de divers types, tels que les récepteurs pour les orthomyxovirus et les paramyxovirus, qui sont des composés contenant des sialyles. Par conséquent, ces virus ont une gamme relativement large de cellules sur lesquelles l'adsorption de particules virales peut se produire. Les récepteurs d'un certain nombre de togavirus sont possédés par les cellules d'une gamme exceptionnellement large d'hôtes : ces virus peuvent adsorber et infecter les cellules des vertébrés et des invertébrés.
II. Entrée du virus dans la cellule.
Historiquement, il y a eu une idée de deux mécanismes alternatifs pour la pénétration des virus animaux dans la cellule - par viropexis (endocytose) et par fusion des membranes virales et cellulaires. Cependant, ces deux mécanismes ne s'excluent pas, mais se complètent.
Le terme "viropexis" signifie que la particule virale pénètre dans le cytoplasme à la suite de l'invagination d'une section de la membrane plasmique et de la formation d'une vacuole qui contient la particule virale.
endocytose des récepteurs. Viropexis est un cas particulier d'endocytose réceptrice ou d'adsorption. Ce processus est le mécanisme habituel par lequel les protéines nutritionnelles et régulatrices, les hormones, les lipoprotéines et d'autres substances pénètrent dans la cellule à partir du liquide extracellulaire. L'endocytose des récepteurs se produit dans des zones spécialisées de la membrane plasmique, où se trouvent des fosses spéciales recouvertes du côté du cytoplasme par une protéine spéciale de poids moléculaire élevé - la clathrine. Des récepteurs spécifiques sont situés au fond de la fosse. Les fosses permettent une invagination rapide et la formation de vacuoles intracellulaires recouvertes de clathrine. La demi-vie de pénétration d'une substance dans la cellule par ce mécanisme ne dépasse pas 10 min à partir du moment de l'adsorption. Le nombre de vacuoles formées en une minute atteint plus de 2000. Ainsi, l'endocytose des récepteurs est un mécanisme bien coordonné qui assure la pénétration rapide de substances étrangères dans la cellule.
Les vacuoles enrobées fusionnent avec d'autres vacuoles cytoplasmiques plus grandes pour former des récepteurs contenant des récepteurs mais pas de clathrine, qui à leur tour fusionnent avec des lysosomes. De cette manière, les protéines qui sont entrées dans la cellule sont généralement transportées vers les lysosomes, où elles sont décomposées en acides aminés ; ils peuvent à la fois contourner les lysosomes et s'accumuler dans d'autres parties de la cellule sous une forme non dégradée. Une alternative à l'endocytose des récepteurs est l'endocytose liquide, lorsque l'invagination ne se produit pas dans des zones spécialisées de la membrane. La plupart des virus animaux enveloppés et non enveloppés pénètrent dans la cellule par le mécanisme de l'endocytose des récepteurs. L'endocytose assure le transport intracellulaire de la particule virale dans la vacuole endocytaire, puisque la vacuole peut se déplacer dans n'importe quelle direction et fusionner avec les membranes cellulaires (y compris la membrane nucléaire), libérant la particule virale dans les sites intracellulaires appropriés. De cette manière, par exemple, les virus nucléaires pénètrent dans le noyau et les réovirus pénètrent dans les lysosomes. Cependant, les particules virales qui sont entrées dans la cellule font partie de la vacuole et sont séparées du cytoplasme par ses parois. Ils doivent passer par un certain nombre d'étapes avant de pouvoir provoquer un processus infectieux.
Fusion des membranes virales et cellulaires. Pour que le composant interne du virus traverse la membrane cellulaire, le virus utilise le mécanisme de fusion membranaire. Dans les virus enveloppés, la fusion est due à l'interaction ponctuelle de la protéine de fusion virale avec les lipides de la membrane cellulaire, à la suite de quoi l'enveloppe de la lipoprotéine virale s'intègre à la membrane cellulaire et le composant interne du virus se trouve de l'autre côté. Dans les virus non enveloppés, l'une des protéines de surface interagit également avec les lipides de la membrane cellulaire, provoquant le passage du composant interne à travers la membrane. La plupart des virus animaux pénètrent dans le cytosol à partir du récepteurosome.
Si pendant l'endocytose, la particule virale est un passager passif, alors pendant la fusion, elle devient un participant actif au processus. La protéine de fusion est l'une de ses protéines de surface. A ce jour, cette protéine n'a été identifiée que chez les paramyxovirus et les orthomyxovirus. Chez les paramyxovirus, cette protéine (protéine P) est l'une des deux glycoprotéines présentes à la surface de la particule virale. La fonction de la protéine de fusion dans le virus de la grippe est assurée par une petite sous-unité hémagglutinante.
Les paramyxovirus provoquent une fusion membranaire à pH neutre, et le composant interne de ces virus peut pénétrer directement dans la cellule à travers la membrane plasmique. Cependant, la plupart des virus enveloppés et non enveloppés provoquent une fusion membranaire uniquement à un pH bas de 5,0 à 5,75. Si des bases faibles (chlorure d'ammonium, chloroquine, etc.) sont ajoutées aux cellules, ce qui augmente le pH à 6,0 dans les vacuoles endocytaires, la fusion membranaire ne se produit pas, les particules virales restent dans les vacuoles et le processus infectieux ne se produit pas. La stricte dépendance de la fusion membranaire aux valeurs de pH est due aux changements conformationnels des protéines de fusion virales.
Le lysosome a constamment un pH bas (4,9). Dans la vacuole endocytaire (réceptosome), l'acidification est créée par une "pompe à protons" dépendante de l'ATP toujours à la surface de la cellule lors de la formation d'une vacuole enrobée. L'acidification de la vacuole endocytaire est d'une grande importance pour les ligands physiologiques pénétrant dans la cellule, car un pH bas favorise la dissociation du ligand du récepteur et le recyclage des récepteurs.
Le même mécanisme qui sous-tend la fusion des membranes virales et cellulaires provoque l'hémolyse induite par le virus et la fusion des membranes plasmiques des cellules adjacentes pour former des cellules multinucléées, des symplastes et des syncytia. Les virus provoquent deux types de fusion cellulaire : 1) "fusion de l'extérieur" et 2) "fusion de l'intérieur". La "fusion à l'extérieur" se produit à une multiplicité élevée d'infection et est détectée dans les premières heures après l'infection. Ce type de fusion, décrit pour les paramyxovirus, est médié par les protéines du virus infectant et ne nécessite pas de synthèse intracellulaire de composants viraux. Au contraire, la «fusion de l'intérieur» se produit à une faible multiplicité d'infection, se trouve à des stades relativement tardifs du processus infectieux et est due à des protéines virales nouvellement synthétisées. La « fusion de l'intérieur » est décrite pour de nombreux virus : virus de l'herpès, oncovirus, pathogènes des infections lentes, etc. Ce type de fusion est provoqué par les mêmes glycoprotéines virales qui assurent la pénétration du virus dans la cellule.
III. Déshabillage - déprotéinisation du virus
Les particules virales qui ont pénétré dans la cellule doivent se déshabiller pour provoquer un processus infectieux. Le but du déshabillage est de retirer les coques protectrices virales qui empêchent l'expression du génome viral. À la suite du déshabillage, le composant interne du virus est libéré, ce qui peut provoquer un processus infectieux. Le déshabillage s'accompagne d'un certain nombre de caractéristiques: à la suite de la désintégration de la particule virale, l'activité infectieuse disparaît, dans certains cas, une sensibilité aux nucléases apparaît, une résistance à l'effet neutralisant des anticorps apparaît, la photosensibilité est perdue lors de l'utilisation d'un certain nombre de drogues.
Les produits finaux du déshabillage sont des noyaux, des nucléocapsides ou des acides nucléiques. Pour un certain nombre de virus, il a été montré que le produit du stripping n'est pas des acides nucléiques nus, mais des acides nucléiques associés à une protéine virale interne. Par exemple, le produit final du déshabillage des picornavirus est l'ARN lié de manière covalente à la protéine VPg, le produit final du déshabillage des adénovirus est l'ADN lié de manière covalente à l'une des protéines virales internes.
Dans certains cas, la capacité des virus à provoquer un processus infectieux est déterminée par la possibilité de leur déshabillage dans la cellule de ce système. Ainsi, cette étape fait partie des étapes limitant l'infection.
Le déshabillage d'un certain nombre de virus se produit dans des zones spécialisées à l'intérieur de la cellule (lysosomes, structures de l'appareil de Golgi, espace périnucléaire, pores nucléaires sur la membrane nucléaire). Lorsque les membranes virale et cellulaire fusionnent, la pénétration dans la cellule s'accompagne d'un déshabillage.
Le déshabillage et le transport intracellulaire sont des processus interdépendants : si le transport intracellulaire approprié vers les sites de déshabillage est perturbé, la particule virale pénètre dans le lysosome et est détruite par les enzymes lysosomales.
Deuxième phase de reproduction .
I. Transcription.
La transcription est réalisée à l'aide d'une enzyme spéciale - l'ARN polymérase, qui lie les nucléotides en formant des ponts 3-5´phosphodiester. Une telle liaison ne se produit qu'en présence d'une matrice d'ADN.
Les produits de transcription dans les cellules sont des ARNm. L'ADN cellulaire lui-même, porteur de l'information génétique, ne peut programmer directement la synthèse des protéines. Le transfert de l'information génétique de l'ADN aux ribosomes est effectué par l'ARN messager. C'est la base du dogme central de la biologie moléculaire, qui s'exprime par la formule suivante :
ADN - transcription - ARN - traduction - protéine,
où les flèches indiquent le sens du transfert de l'information génétique.
Implémentation de l'information génétique dans les virus. La stratégie du génome viral par rapport à la synthèse d'ARNm est différente pour différents virus. Dans les virus contenant de l'ADN, l'ARNm est synthétisé sur la matrice de l'un des brins d'ADN. La formule de transfert de l'information génétique est la même que dans la cellule :
ADN - transcription - ARN - traduction - protéine.
Les virus contenant de l'ADN qui se reproduisent dans le noyau utilisent une polymérase cellulaire pour la transcription. Ces virus comprennent les papovavirus, les adénovirus, les virus de l'herpès. Les virus contenant de l'ADN qui se reproduisent dans le cytoplasme ne peuvent pas utiliser l'enzyme cellulaire située dans le noyau. La transcription de leur génome est réalisée par une enzyme spécifique du virus - l'ADN polymérase, qui pénètre dans la cellule en tant que partie du virus. Ces virus comprennent les poxvirus et les iridovirus.
Enzymes qui transcrivent le génome viral. Transcription d'un certain nombre de virus contenant de l'ADN - papovavirus, adénovirus, virus de l'herpès, parvovirus, hépadnavirus. Il est effectué dans le noyau cellulaire et, dans ce processus, les mécanismes de transcription cellulaire sont largement utilisés - enzymes de transcription et modifications ultérieures des transcrits. La transcription de ces virus est réalisée par l'ARN polymérase II cellulaire, une enzyme qui transcrit le génome cellulaire. Cependant, un groupe spécial de transcrits d'adénovirus est synthétisé à l'aide d'une autre enzyme cellulaire, l'ARN polymérase III. Dans deux autres familles de virus animaux contenant de l'ADN, les poxvirus et les iridovirus, la transcription se produit dans le cytoplasme. Puisqu'il n'y a pas de polymérases cellulaires dans le cytoplasme, la transcription de ces virus nécessite une enzyme virale spéciale, l'ARN polymérase virale. Cette enzyme est une protéine virale structurale.
régulation de la transcription. La transcription du génome viral est étroitement régulée tout au long du cycle infectieux. La régulation est effectuée à la fois par des mécanismes cellulaires et spécifiques au virus. Certains virus, pour la plupart contenant de l'ADN, ont trois périodes de transcription - très précoce, précoce et tardive. Ces virus comprennent la variole, l'herpès, les papovavirus, les adénovirus. En raison de la transcription ultra-précoce et précoce, les gènes ultra-précoces et précoces sont lus sélectivement avec la formation d'ARNm ultra-précoces ou précoces. Au cours de la transcription tardive, une autre partie du génome viral est lue - les gènes tardifs, avec la formation d'ARNm tardifs. Le nombre de gènes tardifs dépasse généralement le nombre de gènes précoces. De nombreux gènes superprécoces sont des gènes de protéines non structurelles - enzymes et régulateurs de la transcription et de la réplication du génome viral. En revanche, les gènes tardifs sont généralement des gènes de protéines structurelles. Habituellement, lors de la transcription tardive, le génome entier est lu, mais avec une prédominance de la transcription des gènes tardifs.
Le facteur de régulation de la transcription dans les virus nucléaires est le transport des transcrits du noyau vers le cytoplasme, vers le site de fonctionnement de l'ARNm - les polysomes.
Le produit de la transcription ultra-précoce des virus de l'herpès sont les protéines A. La fonction d'un ou plusieurs d'entre eux est nécessaire à la transcription du groupe suivant de gènes codant pour les protéines P. À leur tour, les protéines P incluent la transcription du dernier groupe de gènes tardifs codant pour les protéines Y. Ce type de régulation est appelé "cascade".
II. Diffuser.
Il s'agit du processus de traduction de l'information génétique contenue dans l'ARNm en une séquence d'acides aminés spécifique dans des protéines synthétisées spécifiques au virus. La synthèse des protéines dans une cellule résulte de la traduction de l'ARNm sur les ribosomes. Dans les ribosomes, le flux d'information (en ARNm) se confond avec le flux d'acides aminés qui amènent l'ARN de transfert (ARNt). Il existe une grande variété d'ARNt dans la cellule. Chaque acide aminé doit avoir son propre ARNt.
La molécule d'ARNt est un ARN simple brin avec une structure complexe de feuille d'érable.
La liaison d'un ARNt et d'un acide aminé spécifiques est réalisée par l'enzyme aminoacyl synthétase. Une extrémité de l'ARNt se lie à l'acide aminé et l'autre extrémité aux nucléotides de l'ARNm dont ils sont complémentaires. Trois nucléotides sur un ARNm codent pour un acide aminé et sont appelés "triplet" ou "codon", tandis que trois nucléotides complémentaires d'un codon sur un ARNt sont appelés "anticodon".
Le processus de transcription comprend trois phases : initiation et terminaison de l'élongation.
L'initiation de la traduction est l'étape la plus critique du processus de traduction, basée sur la reconnaissance de l'ARNm par le ribosome et la liaison à ses sites spécifiques. Le ribosome reconnaît l'ARNm grâce à la "coiffe" à l'extrémité 5' et glisse vers l'extrémité 3' jusqu'à ce qu'il atteigne le codon d'initiation à partir duquel la traduction commence. Dans une cellule eucaryote, les codons d'initiation sont les codons AUG (adénine, uracile, guanine), codant pour la méthionine. La synthèse de toutes les chaînes polypeptidiques commence par la méthionine. La reconnaissance spécifique du virus et de l'ARN par le ribosome est réalisée grâce à des facteurs d'initiation spécifiques au virus.
La petite sous-unité ribosomique se lie d'abord à l'ARNm. D'autres composants nécessaires au début de la traduction sont attachés au complexe d'ARNm avec la petite sous-unité ribosomique. Il s'agit de plusieurs molécules protéiques, appelées "facteurs initiateurs". Il y en a au moins trois dans une cellule procaryote et plus de neuf dans une cellule eucaryote. Des facteurs initiateurs déterminent la reconnaissance d'ARNm spécifiques par le ribosome. Il en résulte la formation d'un complexe nécessaire à l'initiation de la traduction, appelé "complexe d'initiation". Le complexe initiateur comprend : l'ARNm ; petite sous-unité ribosomale; aminoacyl-ARNt portant l'acide aminé initiateur; facteurs déclenchants ; plusieurs molécules de GTP (guanosine triphosphate).
Dans le ribosome, le flux d'informations se confond avec le flux d'acides aminés. L'entrée de l'aminoacyl-ARNt dans le centre A de la grande sous-unité ribosomique est une conséquence de la reconnaissance, et son anticodon interagit avec le codon de l'ARNm situé dans la petite sous-unité ribosomale. Lorsque l'ARNm avance d'un codon, l'ARNt est transféré au centre peptidyle (centre P) et son acide aminé est attaché à l'acide aminé initiateur pour former la première liaison peptidique. L'ARNt exempt d'acide aminé quitte le ribosome et peut à nouveau fonctionner dans le transport d'acides aminés spécifiques. À sa place, un nouvel ARNt est transféré du centre A au centre P et une nouvelle liaison peptidique est formée. Un codon d'ARNm vacant apparaît dans le centre A, auquel l'ARNt correspondant se fixe immédiatement, et de nouveaux acides aminés sont ajoutés à la chaîne polypeptidique en croissance.
L'allongement de la traduction est un processus d'allongement, de constitution d'une chaîne polypeptidique, basé sur l'ajout de nouveaux acides aminés à l'aide d'une liaison peptidique. Il y a un étirement constant du brin d'ARNm à travers le ribosome et un "décodage" de l'information génétique qui y est intégrée. Souvent, l'ARNm fonctionne simultanément sur plusieurs ribosomes, dont chacun synthétise le même brin polypeptidique codé par cet ARNm.
La terminaison de la traduction se produit au moment où le ribosome atteint le codon de terminaison dans l'ARNm (UAA, UGA, UAG). La traduction s'arrête et la chaîne polypeptidique est libérée du polyribosome. Après la fin de la traduction, les polyribosomes se désintègrent en sous-unités qui peuvent être incorporées dans de nouveaux polyribosomes.
Chaque ARN fonctionne sur plusieurs ribosomes. Un groupe de ribosomes travaillant sur une seule molécule d'ARNm est appelé polyribosome ou polysome. Les polysomes peuvent être constitués de 4 à 6 à 20 ribosomes ou plus.
Les polysomes spécifiques du virus peuvent être libres ou liés à la membrane. Les protéines internes sont généralement synthétisées sur des polysomes libres, les glycoprotéines sont toujours synthétisées sur des polysomes liés à la membrane.
Étant donné que le génome d'un virus animal est représenté par une molécule codant pour plus d'une protéine, les virus sont confrontés à la nécessité de synthétiser soit un long ARNm codant pour un polypeptide précurseur géant, qui doit ensuite être coupé à des points spécifiques en protéines fonctionnellement actives, soit ARNm monocistroniques courts, chacun codant pour une protéine. Ainsi, il existe deux façons de former des protéines virales :
le premier - l'ARNm est traduit en un polypeptide précurseur géant qui, après synthèse, est séquentiellement coupé en protéines fonctionnellement actives matures;
le second - l'ARNm est traduit avec la formation de protéines matures ou de protéines qui ne sont que légèrement modifiées après synthèse.
Le premier mode de traduction est caractéristique des virus à brin plus contenant de l'ARN - les picornavirus et les togavirus. Leur ARNm est traduit en une chaîne polypeptidique géante, la soi-disant polyprotéine, qui glisse sous la forme d'un ruban continu à partir du "convoyeur" ribosomique et est découpée en protéines individuelles de la taille souhaitée. La coupe des protéines virales est un processus en plusieurs étapes effectué par des protéases spécifiques au virus et cellulaires.
La deuxième façon de former des protéines est caractéristique des virus contenant de l'ADN et de la plupart des virus contenant de l'ARN. Avec cette méthode, de courts ARNm monocistroniques sont synthétisés à la suite de la transcription sélective d'une région du génome (gène). Cependant, ces virus utilisent largement le mécanisme de coupure post-traductionnelle des protéines.
Dans une cellule eucaryote, de nombreuses protéines, y compris virales, subissent des modifications post-traductionnelles ; les protéines matures fonctionnellement actives ne sont souvent pas identiques à leurs précurseurs nouvellement synthétisés. Les modifications covalentes post-traductionnelles telles que la glycosylation, l'acylation, la méthylation, la sulfonation (formation de liaisons disulfure), la coupure protéolytique et enfin la phosphorylation sont très répandues. En conséquence, au lieu de 20 acides aminés codés génétiquement, environ 140 dérivés d'acides aminés ont été isolés à partir de diverses cellules de différents organes d'eucaryotes.
Glycosylation. La composition des virus complexes contenant de l'ARN et de l'ADN contient des protéines contenant des chaînes latérales d'hydrates de carbone liées par covalence - des glycoprotéines. Les glycoprotéines sont situées dans la composition des membranes virales et sont localisées à la surface des particules virales.
La glycosylation des polypeptides est un processus complexe en plusieurs étapes, dont les premières étapes commencent déjà dans le processus de synthèse des polypeptides, et le premier résidu glucidique est attaché à la chaîne polypeptidique qui n'est pas encore descendue du ribosome. Les étapes ultérieures de la glycosylation se produisent par fixation séquentielle de résidus glucidiques à la chaîne glucidique pendant le transport du polypeptide vers la membrane plasmique. Les résidus glucidiques sont attachés un par un, et ce n'est que lorsque la synthèse de la chaîne oligosaccharidique est initiée que le "bloc" est transféré. La formation finale de la chaîne glucidique peut être achevée au niveau de la membrane plasmique avant l'assemblage de la particule virale.
La glycosylation affecte le transport ; de plus, le transport est inextricablement lié pour les glycoprotéines avec une glycosylation par étapes. Une preuve convaincante en est l'effet des inhibiteurs de la glycosylation sur la reproduction virale ; ils suppriment complètement le transport des polypeptides sans perturber ni inhiber leur synthèse.
Lorsque la glycosylation est supprimée par des inhibiteurs appropriés (analogues de sucres tels que le 2-désoxyglycose, l'antibiotique tunikamycine), l'assemblage des virions des virus mixo, rhabdo, α est bloqué ou des virions non infectieux des virus de l'herpès et des oncovirus se forment.
Sulfonation. Certaines protéines des virus complexes à ARN et à ADN sont sulfonées après traduction. Le plus souvent, les glycoprotéines subissent une sulfonation, tandis que le groupe sulfate se lie aux résidus glucidiques de la glycoprotéine.
Acylation. Un certain nombre de glycoprotéines de virus complexes contenant de l'ARN (HA2 du virus de la grippe, protéine G du virus de la stomatite vésiculeuse, protéine HN du virus de la maladie de Newcastle, etc.) contiennent 1 à 2 molécules d'acides gras liées par covalence.
Coupe. De nombreuses protéines virales, et principalement des glycoprotéines, n'acquièrent une activité fonctionnelle qu'après avoir été coupées en des points spécifiques par des enzymes protéolytiques. Le tranchage se produit soit avec la formation de deux sous-unités protéiques fonctionnelles (par exemple, les grandes et petites sous-unités de l'hémagglutinine du virus de la grippe, deux glycoprotéines (E2 et E3) du virus de la forêt Semliki), soit avec la formation d'une protéine fonctionnellement active et une enzyme inactive, par exemple les protéines F et HN des paramyxovirus. Le tranchage est généralement effectué par des enzymes cellulaires. Dans de nombreux virus animaux complexes avec des glycoprotéines, la coupe est nécessaire pour la formation de protéines de fixation actives et de protéines de fusion et, par conséquent, pour que le virus acquière la capacité d'infecter une cellule. Ce n'est qu'après avoir coupé ces protéines que la particule virale acquiert une activité infectieuse. Ainsi, on peut parler de l'activation protéolytique d'un certain nombre de virus, réalisée à l'aide d'enzymes cellulaires.
Phosphorylation. Les phosphoprotéines sont contenues dans presque tous les virus animaux - ARN - et contenant de l'ADN, simples et complexes. La plupart des virus contiennent des protéines kinases, mais la phosphorylation peut être effectuée par des enzymes virales et cellulaires. Habituellement, les protéines associées au génome viral et jouant un rôle régulateur dans son expression sont phosphorylées. Le mécanisme de l'action active de l'interféron est associé au processus de phosphorylation.
III. Réplication.
La réplication est la synthèse de molécules d'acide nucléique homologues au génome. La réplication de l'ADN se produit dans la cellule, entraînant la formation d'ADN double brin fille. La réplication se produit sur les régions non torsadées de l'ADN et se déroule simultanément sur les deux brins de l'extrémité 5' à l'extrémité 3'.
Étant donné que les deux brins d'ADN sont de polarité opposée et que le site de réplication ("fourche") se déplace dans la même direction, un brin est construit dans la direction opposée par des fragments séparés, appelés fragments d'Okazaki (d'après le scientifique qui a d'abord proposé un tel modèle). Après synthèse, les fragments d'Okazaki sont "cousus ensemble" par une ligase en un seul fil.
La réplication de l'ADN est réalisée par des ADN polymérases. Pour démarrer la réplication, la synthèse préliminaire d'une courte section d'ARN sur une matrice d'ADN, appelée amorce, est nécessaire. La synthèse d'un brin d'ADN commence par la graine, après quoi l'ARN est rapidement retiré du site de croissance.
Réplication de l'ADN viral. La réplication du génome des virus contenant de l'ADN est principalement catalysée par des fragments cellulaires et son mécanisme est similaire à celui de la réplication de l'ADN cellulaire.
Chaque molécule d'ADN nouvellement synthétisée est constituée d'un parent et d'un brin nouvellement synthétisé. Un tel mécanisme de réplication est dit semi-conservatif.
Dans les virus contenant de l'ADN double brin circulaire (papovavirus), l'un des brins d'ADN est coupé, ce qui entraîne le déroulement et l'élimination des superenroulements dans une certaine partie de la molécule.
On peut voir la partie superenroulée inférieure de la molécule, la partie non tordue sur une grande surface et les boucles de réplication nouvellement formées.
Lors de la réplication de l'ADN simple brin (famille des parvovirus), il se produit la formation de formes double brin, qui sont des formes réplicatives intermédiaires.
complexes de réplication. Étant donné que les brins d'ADN et d'ARN résultants restent associés à la matrice pendant un certain temps, des complexes réplicatifs se forment dans la cellule infectée, dans laquelle l'ensemble du processus de réplication (et dans certains cas également de transcription) du génome est effectué. Le complexe réplicatif contient le génome, la réplicase et les chaînes d'acide nucléique nouvellement synthétisées associées à la matrice. Les molécules génomiques nouvellement synthétisées sont immédiatement associées aux protéines virales, de sorte que les antigènes se trouvent dans les complexes de réplication. Au cours du processus de réplication, une structure partiellement double brin avec des «queues» simple brin apparaît, appelée précurseur réplicatif.
Les complexes réplicatifs sont associés à des structures cellulaires, soit préexistantes, soit induites par des virus. Par exemple, les complexes réplicatifs de picornavirus sont associés aux membranes du réticulum endoplasmique, les poxvirus sont associés à la matrice cytoplasmique, les complexes réplicatifs d'adénovirus et de virus de l'herpès dans les noyaux sont associés à des structures fibreuses nouvellement formées et sont associés à des membranes nucléaires. Dans les cellules infectées, une prolifération accrue de structures cellulaires avec lesquelles des complexes de réplication sont associés, ou leur formation à partir de matériel préexistant, peut se produire. Par exemple, la prolifération des membranes lisses se produit dans les cellules infectées par des picornavirus. Les microtubules s'accumulent dans les cellules infectées par les réovirus ; dans les cellules infectées par les virus de la variole, la formation d'une matrice cytoplasmique se produit.
Dans les complexes de réplication, simultanément à la synthèse des molécules génomiques, la transcription se produit et l'assemblage des nucléocapsides et des noyaux se produit, et dans certaines infections, des particules virales également.
régulation de la réplication. La molécule d'ARN génomique nouvellement formée peut être utilisée de diverses manières. Il peut être associé à des protéines de capside et faire partie du virion, servir de matrice pour la synthèse de nouvelles molécules génomiques ou pour la formation d'ARNm, et enfin, dans les virus à brin positif, il peut fonctionner comme ARNm et se lier à les ribosomes. Il existe des mécanismes dans la cellule qui régulent l'utilisation des molécules génomiques. La régulation suit le principe de l'autorégulation et est réalisée par l'interaction de l'ARN viral et des protéines en raison de la possibilité de reconnaissance protéine-acide nucléique et protéine-protéine. Par exemple, le rôle de la protéine terminale des picornavirus est d'inhiber la traduction de l'ARNm et de sélectionner des molécules pour la formation de virions. La protéine qui se lie à l'extrémité 5' de l'ARN génomique est, à son tour, reconnue par les protéines de capside et sert de signal pour l'assemblage de la particule virale avec la participation de cette molécule d'ARN. Par le même principe, les molécules d'ARN génomique sont sélectionnées parmi les virus à brin « moins ». La molécule d'ARN fait partie du virion ou sert de matrice pour la réplication. Pour passer à la transcription, il faut interdire l'interaction protéine-acide nucléique. La réplication de l'ADN de l'adénovirus implique une molécule protéique qui se lie à l'extrémité de l'ADN viral et est nécessaire pour initier la réplication. Ainsi, la synthèse de protéines virales est nécessaire à l'initiation de la réplication : en présence d'inhibiteurs de la synthèse protéique, il n'y a pas de passage de la transcription à la réplication.
IV. assemblage de particules virales.
La synthèse des composants des particules virales dans la cellule est déconnectée et peut se dérouler dans différentes structures du noyau et du cytoplasme. Les virus qui se répliquent dans le noyau sont appelés virus nucléaires. Ce sont principalement des virus à ADN : adénovirus, papovavirus, parvovirus, virus de l'herpès.
Les virus qui se répliquent dans le cytoplasme sont dits cytoplasmiques. Ceux-ci comprennent le virus variolique contenant de l'ADN et la plupart des virus contenant de l'ARN, à l'exception des orthomyxovirus et des rétrovirus. Cependant, cette division est très relative, car dans la reproduction des deux virus, il y a des étapes qui se produisent respectivement dans le cytoplasme et le noyau.
Au sein du noyau et du cytoplasme, la synthèse de molécules spécifiques au virus peut également être découplée. Ainsi, par exemple, la synthèse de certaines protéines est réalisée sur des polysomes libres, et d'autres - sur des polysomes associés à des membranes. Les acides nucléiques viraux sont synthétisés en association avec des structures cellulaires éloignées des polysomes qui synthétisent les protéines virales. Avec un tel mode de reproduction disjonctif, la formation d'une particule virale n'est possible que si les acides nucléiques et protéines viraux sont capables, à concentration suffisante, de se reconnaître dans la variété des protéines et acides nucléiques cellulaires et de se combiner spontanément entre eux. , c'est-à-dire capables de s'auto-assembler.
L'auto-assemblage est basé sur une reconnaissance protéine-nucléique et protéine-protéine spécifique, qui peut se produire à la suite de liaisons hydrophobes, sel et hydrogène, ainsi que d'une conformité stérique. La reconnaissance protéine-acide nucléique est limitée à une petite région de la molécule d'acide nucléique et est déterminée par des séquences nucléotidiques uniques dans la partie non codante du génome viral. Avec cette reconnaissance de la région du génome par les protéines de la capside virale, le processus d'assemblage de la particule virale commence. La fixation des molécules de protéines restantes est réalisée en raison d'interactions protéine-protéine spécifiques ou d'interactions protéine-acide nucléique non spécifiques.
En raison de la diversité de la structure des virus animaux, les voies de formation des virions sont également diverses, cependant, les principes généraux d'assemblage suivants peuvent être formulés :
Dans les virus simplement disposés, des provirions se forment qui, à la suite de modifications protéiques, se transforment en virions. Dans les virus complexes, l'assemblage s'effectue en plusieurs étapes. Tout d'abord, des nucléocapsides ou des noyaux sont formés, avec lesquels les protéines des coquilles externes interagissent.
L'assemblage des virus complexes (à l'exception de l'assemblage des virus de la variole et des réovirus) s'effectue sur les membranes cellulaires. L'assemblage des virus nucléaires se produit avec la participation des membranes nucléaires, l'assemblage des virus cytoplasmiques - avec la participation des membranes du réticulum endoplasmique ou de la membrane plasmique, où tous les composants de la particule virale arrivent indépendamment les uns des autres.
Un certain nombre de virus complexes ont des protéines hydrophobes spéciales qui agissent comme intermédiaires entre les nucléocapsides formées et les enveloppes virales. De telles protéines sont des protéines matricielles dans un certain nombre de virus à brin "moins" (orthomyxovirus, paramyxovirus, rhabdovirus).
L'assemblage des nucléocapsides, noyaux, provirions et virions ne se produit pas dans le liquide intracellulaire, mais préexistant dans la cellule ou induit par le virus ("usines").
Les virus compliqués utilisent un certain nombre d'éléments de la cellule hôte pour construire leurs particules, par exemple, des lipides, certaines enzymes, dans l'ADN-génomique 5V40 - histones, dans des virus enveloppés à ARN-génomique - actine, et même des ribosomes ont été trouvés dans les arénovirus. Les molécules cellulaires ont certaines fonctions dans la particule virale, mais leur inclusion dans le virion peut également être le résultat d'une contamination accidentelle, telle que l'inclusion d'un certain nombre d'enzymes de la membrane cellulaire ou d'acides nucléiques cellulaires.
Assemblage de virus contenant de l'ADN. Il existe certaines différences dans l'assemblage des virus contenant de l'ADN par rapport à l'assemblage des virus contenant de l'ARN. Comme pour les virus contenant de l'ARN, l'assemblage de virus contenant de l'ADN est un processus en plusieurs étapes avec la formation de formes intermédiaires qui diffèrent des virions matures dans la composition des polypeptides. La première étape de l'assemblage est l'association de l'ADN avec des protéines internes et la formation de noyaux ou nucléocapsides. Dans ce cas, l'ADN est connecté à des capsides "vides" préformées.
Suite à la liaison de l'ADN aux capsides, une nouvelle classe de formes intermédiaires apparaît, appelées formes incomplètes. En plus des formes incomplètes avec une teneur en ADN différente, il existe une autre forme intermédiaire dans la morphogenèse - les virions immatures, qui diffèrent des virions matures en ce qu'ils contiennent des précurseurs polypeptidiques non coupés. Ainsi, la morphogenèse des virus est étroitement liée à la modification (traitement) des protéines.
L'assemblage des virus nucléaires commence dans le noyau, généralement par association avec la membrane nucléaire. Formées dans le noyau, des formes intermédiaires du virus de l'herpès bourgeonnent dans l'espace périnucléaire à travers la membrane nucléaire interne, et le virus acquiert ainsi une enveloppe dérivée de la membrane nucléaire. L'achèvement et la maturation supplémentaires des virions se produisent dans les membranes du réticulum endoplasmique et dans l'appareil de Golgi, d'où le virus est transporté à la surface cellulaire dans le cadre des vésicules cytoplasmiques.
Dans les virus contenant des lipides non bourgeonnants - les virus de la variole, l'assemblage des virions se produit dans les "usines" virales cytoplasmiques déjà décrites. L'enveloppe lipidique des virus dans les "usines" est formée à partir de lipides cellulaires par auto-assemblage autonome, de sorte que la composition lipidique des membranes diffère considérablement de la composition des lipides dans les membranes cellulaires.
V. Libération de particules virales de la cellule.
La descendance virale peut quitter la cellule de deux manières :
1) par « explosion » ;
2) par bourgeonnement.
La sortie de la cellule par explosion est associée à la destruction de la cellule, à la violation de son intégrité, à la suite de quoi les particules virales matures à l'intérieur de la cellule se retrouvent dans l'environnement. Cette façon de quitter la cellule est inhérente aux virus qui ne contiennent pas de membrane lipoprotéique (picorna-, reo-, parvo-, papova-, adénovirus). Cependant, certains de ces virus peuvent être transportés à la surface des cellules avant la mort cellulaire. La sortie des cellules par bourgeonnement est inhérente aux virus contenant une membrane lipoprotéique, qui est un dérivé des membranes cellulaires. Avec cette méthode, la cellule peut rester viable pendant longtemps et produire une progéniture virale jusqu'à ce que ses ressources soient complètement épuisées.
Les virus sont caractérisés par une méthode disjonctive (de disjuncus - désuni) de reproduction-multiplication. La descendance virale résulte de l'assemblage d'acides nucléiques et de sous-unités protéiques, qui sont synthétisés séparément par la cellule hôte.
La pénétration du virus dans la cellule et la reproduction de son espèce se déroule en plusieurs phases :
1. pénétration dans la cellule hôte,
2.synthèse des enzymes nécessaires à la réplication des acides nucléiques viraux,
3. synthèse de parties virales,
4. assemblage et composition des virions matures,
5. libération de virions matures de la cellule.
étapes de la reproduction virale.
1 - adsorption du virion sur la cellule ; 2 - pénétration du virion dans la cellule par viropexis ;
3 - virus à l'intérieur de la vacuole de la cellule; 4 - `déshabillage du virion viral ; 5 - réplication de l'acide nucléique viral ; 6 - synthèse de protéines virales sur les ribosomes cellulaires ; 7 - formation du virion; 8 - sortie du virion de la cellule par bourgeonnement.
La phase I - adsorption du virion sur la surface cellulaire.
Il procède en deux étapes : le premier n'est pas spécifique, lorsque le virus est maintenu à la surface de la cellule à l'aide de forces électrostatiques, c'est-à-dire en raison de l'apparition de charges opposées entre des sections individuelles de la membrane cellulaire et le virus. Cette phase de l'interaction du virus avec la cellule est réversible, elle est influencée par des facteurs tels que le pH et la composition saline du milieu.
La deuxième étape est spécifique lorsque des récepteurs viraux spécifiques et des récepteurs cellulaires complémentaires interagissent. Par nature chimique, les récepteurs cellulaires peuvent être des mucoprotéines (ou mucopolysaccharides) et des lipoprotéines. Différents virus sont fixés sur différents récepteurs: virus de la grippe, parainfluenza, adénovirus - sur les mucoprotéines, et encéphalite à tiques, virus de la poliomyélite - sur les lipoprotéines.
Phase II - l'entrée du virus dans la cellule. Les observations par électronoscopie du processus de pénétration des virus dans les cellules qui leur sont sensibles ont montré qu'il s'effectue par un mécanisme ressemblant à la pinocytose ou, comme on l'appelle plus communément, à la viropexis. Au site d'adsorption du virus, la paroi cellulaire est aspirée dans la cellule, une vacuole se forme, dans laquelle se trouve le virion. Parallèlement, des enzymes cellulaires (lipases et protéases) provoquent la déprotéinisation du virion - la dissolution de l'enveloppe protéique et la libération de l'acide nucléique.
Phase III - période de latence (période d'éclipse - disparition). Pendant cette période, il est impossible de déterminer la présence d'un virus infectieux dans la cellule ni par des méthodes chimiques, ni par microscopie électronique, ni par des méthodes sérologiques. On sait peu de choses sur la nature de ce phénomène et ses mécanismes. On suppose qu'en phase latente, l'acide nucléique du virus pénètre dans les chromosomes de la cellule et entre dans des relations génétiques complexes avec eux.
Phase IV - synthèse des composants du virion. Dans cette phase, le virus et la cellule ne font qu'un, l'acide nucléique viral remplit une fonction génétique, induit la formation de protéines précoces et modifie la fonction des ribosomes. Les premières protéines sont divisées en:
UN) protéines inhibitrices(répresseurs) qui inhibent le métabolisme cellulaire
b) protéines enzymatiques(polymérase), assurant la synthèse des acides nucléiques viraux.
La synthèse des acides nucléiques et des protéines se déroule de manière non simultanée et dans différentes parties structurelles de la cellule. Dans les virus contenant de l'ADN ou de l'ARN, ces processus présentent certaines différences et caractéristiques.
Phase V - formation de virions matures. Le processus "d'assemblage" du virus est réalisé à la suite de la connexion des composants de la particule virale. Dans les virus complexes, les structures cellulaires participent à ce processus et l'inclusion des composants lipidiques, glucidiques et protéiques de la cellule hôte dans la particule virale se produit.
Le processus de formation des virions commence après un certain temps après le début de la synthèse de leurs composants constitutifs. La durée de cette période est assez variable et est prédéterminée par la nature du virus - pour les virus contenant de l'ARN, elle est généralement plus courte que pour les virus à ADN. Par exemple, la production de particules complètes de virus de la vaccine commence environ 5 à 6 heures après l'infection des cellules et se poursuit pendant les 7 à 8 heures suivantes, c'est-à-dire après que la synthèse de l'ADN viral est déjà terminée.
Des liaisons très fortes se forment entre l'acide nucléique et les sous-unités protéiques correspondantes, comme en témoigne la difficulté à séparer la protéine de l'acide nucléique viral. La plus grande force de la particule virale est donnée par ses glucides constitutifs et surtout les lipides.
La formation de virions, ainsi que la synthèse de composants viraux, se produisent à différents endroits de la cellule, avec la participation de diverses structures cellulaires. Une fois le processus de formation terminé, une particule virale fille mature est formée, qui possède toutes les propriétés du virion parent. Mais parfois, il y a la formation de soi-disant virus incomplets, qui consistent soit uniquement en acide nucléique, soit en protéine, soit en particules virales dont la formation s'est arrêtée à un stade intermédiaire.
Phase VI - libération de virions matures de la cellule. Il existe deux mécanismes principaux pour la libération des virions matures de la cellule :
1) sortie du virion par bourgeonnement. Dans ce cas, l'enveloppe externe du virion est dérivée de la membrane cellulaire et contient à la fois du matériel cellulaire hôte et du matériel viral;
2) sortie des virions matures de la cellule par des lacunes dans la membrane. Ces virus n'ont pas d'enveloppe extérieure. Avec un tel mécanisme de libération de virus, la cellule meurt en règle générale et un grand nombre de particules virales apparaissent dans le milieu.
La mort d'une cellule infectée peut être causée par trois mécanismes :
1. le travail du virus, "épuisant" la cellule;
2. réaction protectrice de la cellule, qui déclenche le programme génétique de sa mort (apoptose) ;
3. le système immunitaire du corps, détruisant la cellule infectée.
En plus du type productif d'interaction entre le virus et la cellule, il est possible coexistence intégrative ou virogénie. La virogénie est caractérisée par l'intégration (incorporation) de l'acide nucléique du virus dans le génome cellulaire, ainsi que la réplication et le fonctionnement du génome viral en tant que partie intégrante du génome cellulaire. L'intégration avec le génome cellulaire nécessite l'émergence d'une forme circulaire d'ADN double brin du virus. L'ADN viral intégré dans le chromosome d'une cellule s'appelle un provirus. Le provirus se réplique dans le chromosome et passe dans le génome des cellules filles, c'est-à-dire l'état de virogénie est héréditaire. Sous l'influence de certains facteurs physiques ou chimiques, le provirus peut entrer dans un état autonome avec le développement d'un type productif d'interaction avec la cellule. Des informations génétiques supplémentaires du provirus lors de la virogénie confèrent de nouvelles propriétés à la cellule, qui peuvent être à l'origine du développement de tumeurs, de maladies auto-immunes et chroniques. La capacité des virus à s'intégrer au génome cellulaire est à la base de la persistance (du latin persisto - rester, rester) des virus dans le corps et du développement d'infections virales persistantes. Par exemple, le virus de l'hépatite B peut provoquer des lésions persistantes avec le développement d'hépatites chroniques et souvent de tumeurs hépatiques.
Types d'interaction du virus avec la cellule. Phases de reproduction du virus.
Il existe trois types d'interaction entre un virus et une cellule.:
type productif- se termine par la formation d'une nouvelle génération de virions et la mort (lyse) des cellules infectées (forme cytolytique). Certains virus sortent des cellules sans les détruire (forme non cytolytique).
type avorté- ne se termine pas par la formation de nouveaux virions, car le processus infectieux dans la cellule est interrompu à l'une des étapes.
Type intégratif ou virogénie- caractérisée par l'incorporation (intégration) d'ADN viral sous forme de provirus dans le chromosome cellulaire et leur coexistence (co-réplication).
Reproduction virale :
1.adsorption du virus sur la cellule- fixation des virus à la surface cellulaire. Le virus est adsorbé sur certaines parties de la membrane cellulaire - les soi-disant récepteurs. ;
2. pénétration du virus dans la cellule-deux voies : viropexis et fusion de l'enveloppe virale avec la membrane cellulaire. Avec viropexis, après adsorption de virus, il se produit une invagination (invagination) d'une section de la membrane cellulaire et la formation d'une vacuole intracellulaire contenant une particule virale. La vacuole avec le virus peut être transportée dans n'importe quelle direction vers différentes parties du cytoplasme ou du noyau cellulaire. Le processus de fusion est réalisé par l'une des protéines virales de surface de l'enveloppe capside ou supercapside. ;
3. "déshabiller" le virus- élimination des membranes virales protectrices et libération du composant interne du virus pouvant provoquer un processus infectieux. Les produits finaux du "déshabillage" sont le noyau, la nucléocapside ou l'acide nucléique du virus. ;
3. biosynthèse des composants viraux dans la cellule- L'acide nucléique viral qui a pénétré dans la cellule porte une information génétique qui entre en compétition avec succès avec l'information génétique de la cellule. Il perturbe le travail des systèmes cellulaires, supprime le métabolisme de la cellule et l'oblige à synthétiser de nouvelles protéines virales et acides nucléiques qui sont utilisés pour construire la descendance virale.
La mise en œuvre de l'information génétique du virus s'effectue conformément aux processus de transcription, traduction et réplication ;
4. la formation de virus-Il existe les principes généraux suivants pour assembler des virus avec des structures différentes :
1. La formation de virus est un processus en plusieurs étapes avec la formation de formes intermédiaires ;
2. L'assemblage de virus disposés simplement consiste en l'interaction de molécules d'acide nucléique viral avec des protéines de capside et la formation de nucléocapsides (par exemple, les virus de la poliomyélite). Dans les virus complexes, les nucléocapsides sont d'abord formées, avec lesquelles les protéines d'enveloppe de la supercapside interagissent (par exemple, les virus de la grippe);
3. La formation de virus ne se produit pas dans le liquide intracellulaire, mais sur les membranes nucléaires ou cytoplasmiques de la cellule ;
4. Les virus organisés de manière complexe en cours de formation comprennent des composants de la cellule hôte (lipides, glucides) ;
5. sortie des virus d'une cellule - Le premier type - explosif - se caractérise par la libération simultanée d'un grand nombre de virus. Dans ce cas, la cellule meurt rapidement. Ce mode de sortie est caractéristique des virus qui n'ont pas d'enveloppe de supercapside. Le deuxième type est en herbe. Il est inhérent aux virus qui ont une coquille de supercapside. Au stade final de l'assemblage, les nucléocapsides des virus complexes se fixent sur la membrane plasmique cellulaire modifiée par les protéines virales et la dépassent progressivement. À la suite de la saillie, un "rein" contenant une nucléocapside est formé. Le "rein" se sépare alors de la cellule. Ainsi, l'enveloppe externe de ces virus se forme lors de leur sortie de la cellule. .
L'activité bactérienne est caractérisée par la croissance- la formation de composants structuraux et fonctionnels de la cellule et l'augmentation de la cellule bactérienne elle-même, ainsi que la reproduction- l'autoreproduction, entraînant une augmentation du nombre de cellules bactériennes dans la population.
les bactéries se multiplient par fission binaire en deux, moins souvent par bourgeonnement. Les actinomycètes, comme les champignons, peuvent se reproduire par des spores. Les actinomycètes, étant des bactéries ramifiées, se reproduisent par fragmentation de cellules filamenteuses. Les bactéries Gram-positives se divisent par croissance des cloisons de division synthétisées dans la cellule, et les bactéries Gram-négatives se divisent par constriction, à la suite de la formation de figures en forme d'haltère, à partir desquelles deux cellules identiques sont formées.
Division cellulaire précédée réplication du chromosome bactérien selon un type semi-conservatif (la chaîne d'ADN double brin s'ouvre et chaque brin est complété par un brin complémentaire), conduisant au dédoublement des molécules d'ADN du noyau bactérien - le nucléoïde.
La réplication de l'ADN se produit en trois étapes : initiation, allongement ou croissance de la chaîne et terminaison.
Reproduction de bactéries dans un milieu nutritif liquide. Les bactéries ensemencées dans un certain volume invariable du milieu nutritif, se multipliant, consomment des nutriments, ce qui conduit ensuite à l'épuisement du milieu nutritif et à l'arrêt de la croissance bactérienne. La culture de bactéries dans un tel système est appelée culture périodique et la culture est appelée périodique. Si les conditions de culture sont maintenues par un apport continu de milieu nutritif frais et la sortie du même volume de fluide de culture, alors une telle culture est dite continue, et la culture est dite continue.
Lors de la croissance de bactéries sur un milieu nutritif liquide, une croissance de culture proche du fond, diffuse ou de surface (sous la forme d'un film) est observée. La croissance d'une culture périodique de bactéries cultivées sur un milieu nutritif liquide est divisée en plusieurs phases, ou périodes :
1. phase de latence;
2. phase de croissance logarithmique ;
3. phase de croissance stationnaire, ou concentration maximale
bactéries;
4. phase de mort bactérienne.
Phase de latence- la période entre le semis des bactéries et le début de la reproduction. La durée de la phase de latence est en moyenne de 4 à 5 heures.Dans le même temps, les bactéries grossissent et se préparent à la division. la quantité d'acides nucléiques, de protéines et d'autres composants augmente.
Phase de croissance logarithmique (exponentielle) est une période de division intensive des bactéries. Sa durée est d'environ 5 à 6 heures.Dans des conditions de croissance optimales, les bactéries peuvent se diviser toutes les 20 à 40 minutes. Au cours de cette phase, les bactéries sont les plus vulnérables, ce qui s'explique par la grande sensibilité des composants métaboliques d'une cellule en croissance rapide aux inhibiteurs de la synthèse des protéines, aux acides nucléiques, etc.
Vient ensuite la phase de croissance stationnaire., auquel le nombre de cellules viables reste inchangé, constituant le niveau maximum (concentration en M). Sa durée s'exprime en heures et varie selon le type de bactéries, leurs caractéristiques et leur culture.
La phase de mort complète le processus de croissance bactérienne, caractérisé par la mort de bactéries dans des conditions d'épuisement des sources du milieu nutritif et d'accumulation de produits métaboliques de bactéries dans celui-ci. Sa durée varie de 10 heures à plusieurs semaines. L'intensité de la croissance et de la reproduction des bactéries dépend de nombreux facteurs, dont la composition optimale du milieu nutritif, le potentiel redox, le pH, la température, etc.
Reproduction de bactéries sur un milieu nutritif dense. Les bactéries qui se développent sur des milieux nutritifs denses forment des colonies arrondies isolées avec des bords réguliers ou irréguliers (formes S et R), de consistance et de couleur différentes, selon le pigment bactérien.
Les pigments hydrosolubles diffusent dans le milieu nutritif et le colorent. Un autre groupe de pigments est insoluble dans l'eau mais soluble dans les solvants organiques. Et, enfin, il existe des pigments qui ne sont insolubles ni dans l'eau ni dans les composés organiques.
Les pigments les plus courants parmi les micro-organismes sont les carotènes, les xanthophylles et les mélanines. Les mélanines sont des pigments noirs, bruns ou rouges insolubles synthétisés à partir de composés phénoliques. Les mélanines, ainsi que la catalase, la superoxyde cismutase et les peroxydases, protègent les micro-organismes des effets des radicaux toxiques du peroxyde d'oxygène. De nombreux pigments ont des effets antimicrobiens de type antibiotique.
Pas fait par fission binaire. Dans les années 50 du siècle dernier, il a été établi que la reproduction est réalisée par la méthode de reproduction (traduit de l'anglais reproduire - faire une copie, reproduire), c'est-à-dire en reproduisant des acides nucléiques, ainsi que la synthèse de protéines, suivie de la collection de virions. Ces processus se produisent dans différentes parties de la cellule du soi-disant hôte (par exemple, dans le noyau ou le cytoplasme). Cette méthode disjointe de reproduction du virus est appelée disjonctive. C'est ce sur quoi nous nous attarderons plus en détail dans notre article.
processus de reproduction
Ce processus a ses propres caractéristiques de reproduction virale et se distingue par un changement successif de certaines étapes. Considérons-les séparément.
Étapes
La reproduction virale dans une cellule se déroule en plusieurs phases, qui sont décrites ci-dessous :
- La première phase est l'adsorption du virus, dont il a été question plus haut, sur la surface de la cellule, qui est sensible à ce virus.
- La seconde est la pénétration du virus dans les cellules hôtes par la méthode viropexis.
- Le troisième est une sorte de "déshabillage" des virions, la libération d'acide nucléique de la capside et de la supercapside. Dans un certain nombre de virus, l'acide nucléique pénètre dans les cellules par la fusion de l'enveloppe du virion et de la cellule hôte. Dans ce cas, les troisième et deuxième phases sont combinées en une seule.
Adsorption
Cette étape de la reproduction virale fait référence à la pénétration d'une particule virale dans les cellules. L'adsorption commence à la surface cellulaire par l'interaction des récepteurs cellulaires et viraux. Traduit du latin, le mot "récepteurs" signifie "recevoir". Ce sont des formations sensibles spéciales qui perçoivent les irritations. Les récepteurs sont des molécules ou des complexes moléculaires situés à la surface des cellules, et sont également capables de reconnaître des groupes chimiques spécifiques, des molécules ou d'autres cellules, et de les lier. Dans les virions les plus complexes, ces récepteurs sont situés sur la coque externe sous la forme d'une excroissance ou d'une villosité en forme de pointe ; dans les virions simples, ils sont généralement situés à la surface de la capside.
Le mécanisme d'adsorption à la surface d'une cellule réceptrice repose sur l'interaction des récepteurs avec les récepteurs dits complémentaires de la cellule « hôte ». Les récepteurs et les cellules du virion sont des structures spécifiques situées à la surface.
Les adénovirus et les myxovirus s'adsorbent directement sur les récepteurs des mucoprotéines, tandis que les arbovirus et les picornavirus s'adsorbent sur les récepteurs des lipoprotéines.
Dans le virion du myxovirus, la neuraminidase détruit le récepteur de la mucogphotéine et clive les acides N-acétylneuraminiques de l'oligosaccharide, qui contient du galactose et de la galactosamine. Leurs interactions à ce stade sont réversibles, car elles sont fortement affectées par la température, la réaction du milieu et les composants salins. L'adsorption du virion est empêchée par l'héparine et les polysaccharides sulfatés, qui portent une charge négative, mais leur effet inhibiteur est supprimé par certains polycaryons (ecmolin, DEAE-dextran, sulfate de protamine), qui neutralisent la charge négative des polysaccharides sulfatés.
Entrée du virion dans la cellule hôte
La voie d'introduction d'un virus dans une cellule qui lui est sensible ne sera pas toujours la même. De nombreux virions sont capables de pénétrer dans les cellules par pinocytose, ce qui en grec signifie "boire", "boire". Avec cette méthode, la vacuole pinocytaire semble attirer le virion directement dans la cellule. Les virions restants peuvent entrer dans la cellule directement à travers sa membrane.
Le contact de l'enzyme neuraminidase avec les mucoprotéines cellulaires favorise l'entrée des virions dans la cellule chez les myxovirus. Les résultats d'études récentes prouvent que l'ADN et l'ARN des virions ne sont pas séparés de l'enveloppe externe, c'est-à-dire que les virions pénètrent entièrement dans les cellules sensibles par pinocytose ou viropexis. À ce jour, cela a été confirmé en ce qui concerne le virus de la variole, la vaccine, ainsi que d'autres virus qui choisissent des organismes animaux comme habitat. En parlant de phages, ils infectent les cellules avec de l'acide nucléique. Le mécanisme d'infection repose sur le fait que les virions contenus dans les vacuoles cellulaires sont hydrolysés par des enzymes (lipases, protéases), au cours desquelles l'ADN est libéré de la membrane du phage et pénètre dans la cellule.
Pour l'expérience, une cellule a été infectée avec un acide nucléique qui a été isolé de certains virus, et un cycle complet de reproduction du virion a été induit. Cependant, dans des conditions naturelles, l'infection par un tel acide ne se produit pas.
Désintégration
La prochaine étape de la reproduction du virus est la désintégration, qui est la libération de NK de la capside et de l'enveloppe externe. Une fois que le virion est entré dans les cellules, la capside subit quelques modifications, acquérant une sensibilité à la protéase cellulaire, puis elle est détruite, libérant simultanément NK. Dans certains bactériophages, l'AN libre pénètre dans les cellules. Le virus phytopathogène pénètre par les dommages dans la paroi cellulaire, puis il est adsorbé sur le récepteur cellulaire interne avec la libération simultanée de NA.
Réplication de l'ARN et synthèse des protéines virales
L'étape suivante de la reproduction virale est la synthèse d'une protéine spécifique du virus, qui se produit avec la participation de ce que l'on appelle l'ARN messager (dans certains virus, ils font partie des virions, et dans certains, ils ne sont synthétisés que dans les cellules infectées directement sur la matrice d'ADN ou d'ARN du virion). La réplication virale NK se produit.
Le processus de reproduction des virus à ARN commence après l'entrée des nucléoprotéines dans la cellule, où les polysomes viraux sont formés en complexant l'ARN avec les ribosomes. Après cela, des protéines précoces sont également synthétisées, qui devraient inclure des répresseurs du métabolisme cellulaire, ainsi que des ARN polymérases qui sont traduites avec la molécule d'ARN parente. Dans le cytoplasme des plus petits virus, ou dans le noyau, l'ARN viral double brin est formé en complexant la chaîne mère plus ("+" - chaîne d'ARN) avec la chaîne nouvellement synthétisée, ainsi que complémentaire avec elle chaîne moins ("- ” - chaîne d'ARN) . La connexion de ces brins d'acide nucléique provoque la formation d'une seule structure d'ARN simple brin, appelée forme réplicative. Les synthèses d'ARN viral sont réalisées par des complexes de réplication, dans lesquels participent la forme réplicative de l'ARN, l'enzyme ARN polymérase et les polysomes.
Il existe 2 types d'ARN polymérases. Celles-ci incluent : l'ARN polymérase I, qui catalyse la formation de la forme réplicative directement sur la matrice du brin plus, ainsi que l'ARN polymérase II, qui participe à la synthèse de l'ARN viral simple brin sur la matrice de type réplicatif. La synthèse des acides nucléiques dans les petits virus se produit dans le cytoplasme. Comme pour le virus de la grippe, la protéine interne et l'ARN sont synthétisés dans le noyau. L'ARN est ensuite libéré du noyau et pénètre dans le cytoplasme, dans lequel, avec les ribosomes, il commence à synthétiser la protéine virale.
Une fois que les virions pénètrent dans les cellules, ils suppriment la synthèse des acides nucléiques, ainsi que des protéines cellulaires. Lors de la reproduction sur une matrice, l'ARNm est également synthétisé dans le noyau, qui porte des informations pour la synthèse des protéines. Le mécanisme de synthèse des protéines virales s'effectue au niveau du ribosome cellulaire et la source de construction sera le fonds d'acides aminés. L'activation des acides aminés est réalisée par des enzymes, à l'aide de l'ARNm, ils sont transférés directement aux ribosomes (polysomes), dans lesquels ils se trouvent déjà dans la molécule de protéine synthétisée.
Ainsi, dans les cellules infectées, la synthèse des acides nucléiques et des protéines du virion s'effectue dans le cadre d'un complexe réplicatif-transcriptif, qui est régulé par un certain système de mécanismes.
Morphogenèse du virion
La formation de virions ne peut se produire que dans le cas d'une connexion strictement ordonnée de polypeptides viraux structuraux, ainsi que de leur NA. Et ceci est assuré par ce que l'on appelle l'auto-assemblage de molécules protéiques à proximité du NC.
Formation de virions
La formation du virion se produit avec la participation de certains composants structurels qui composent la cellule. Les virus de l'herpès, de la poliomyélite et de la vaccine sont produits dans le cytoplasme, tandis que les adénovirus sont produits dans le noyau. La synthèse de l'ARN viral, ainsi que la formation de la nucléocapside, se produisent directement dans le noyau et l'hémagglutinine se forme dans le cytoplasme. Après cela, la nucléocapside se déplace du noyau vers le cytoplasme, dans lequel se produit la formation de l'enveloppe du virion. La nucléocapside est recouverte à l'extérieur de protéines virales, et les hémagglutinines et la neuraminidase sont incluses dans le virion. C'est ainsi que se forme la progéniture, par exemple le virus de la grippe.
Libération du virion de la cellule hôte
Les particules virales sont libérées de la cellule "hôte" simultanément (lors de la destruction cellulaire) ou progressivement (sans aucune destruction cellulaire).
C'est sous cette forme que se produit la reproduction des virus. Les virions sont libérés des cellules, généralement de deux manières.
Première méthode
La première méthode implique ce qui suit: après la maturation absolue des virions directement à l'intérieur de la cellule, ils s'arrondissent, des vacuoles s'y forment, puis la membrane cellulaire est également détruite. À l'issue de ces processus, les virions sont libérés tous en même temps et complètement des cellules (picornavirus). Cette méthode est appelée lytique.
Deuxième méthode
La deuxième méthode implique la libération de virions à mesure qu'ils mûrissent pendant 2 à 6 heures sur la membrane cytoplasmique (myxovirus et arbovirus). La sécrétion des myxovirus à partir de la cellule est facilitée par la neuraminidase, qui détruit la membrane cellulaire. Au cours de cette méthode, 75 à 90 % des virions sont libérés spontanément dans le milieu de culture et les cellules meurent progressivement.
la reproduction les virus s'effectuent en plusieurs étapes se remplaçant successivement : adsorption du virus sur la cellule ; pénétration du virus dans la cellule; "déshabiller" le virus ; biosynthèse des composants viraux dans la cellule; la formation de virus; libération de virus de la cellule.
Adsorption . L'interaction d'un virus avec une cellule commence par le processus d'adsorption, c'est-à-dire la fixation des virus à la surface cellulaire. Il s'agit d'un processus très spécifique. Le virus est adsorbé sur certaines parties de la membrane cellulaire - les soi-disant récepteurs. Les récepteurs cellulaires peuvent avoir une nature chimique différente, représentant des protéines, des composants glucidiques des protéines et des lipides, des lipides. Le nombre de récepteurs spécifiques à la surface d'une cellule varie de 104 à 105. Par conséquent, des dizaines voire des centaines de particules virales peuvent être adsorbées sur la cellule.Pénétration dans la cellule. Il existe deux façons pour les virus animaux de pénétrer dans une cellule : la viropexis et la fusion de l'enveloppe virale avec la membrane cellulaire. Avec viropexis, après adsorption de virus, il se produit une invagination (invagination) d'une section de la membrane cellulaire et la formation d'une vacuole intracellulaire contenant une particule virale. La vacuole avec le virus peut être transportée dans n'importe quelle direction vers différentes parties du cytoplasme ou du noyau cellulaire. Le processus de fusion est réalisé par l'une des protéines virales de surface de l'enveloppe capside ou supercapside. Apparemment, les deux mécanismes de pénétration du virus dans la cellule ne s'excluent pas, mais se complètent. Le processus de "déshabillage" consiste à retirer les membranes virales protectrices et à libérer le composant interne du virus pouvant provoquer un processus infectieux. Le "déshabillage" des virus se produit progressivement, en plusieurs étapes, dans certaines zones du cytoplasme ou du noyau de la cellule, pour lesquelles la cellule utilise un ensemble d'enzymes spéciales. Dans le cas de la pénétration du virus par fusion de l'enveloppe virale avec la membrane cellulaire, le processus de pénétration du virus dans la cellule est combiné avec la première étape de son "déshabillage". Les produits finaux du "déshabillage" sont le noyau, la nucléocapside ou l'acide nucléique du virus Biosynthèse des composants du virus. L'acide nucléique viral qui a pénétré dans la cellule porte des informations génétiques qui concurrencent avec succès les informations génétiques de la cellule. Il perturbe le travail des systèmes cellulaires, supprime le métabolisme de la cellule et l'oblige à synthétiser de nouvelles protéines virales et acides nucléiques qui sont utilisés pour construire la descendance virale.La mise en œuvre de l'information génétique du virus est réalisée conformément aux processus de transcription, traduction et réplication. Formation (assemblage) de virus. Les acides nucléiques viraux et les protéines synthétisés ont la capacité de se "reconnaître" spécifiquement et, si leur concentration est suffisante, de se combiner spontanément grâce à des liaisons hydrophobes, salines et hydrogène. Il existe les principes généraux suivants pour assembler des virus avec des structures différentes :
1. La formation de virus est un processus en plusieurs étapes avec la formation de formes intermédiaires ;
2. L'assemblage de virus disposés simplement consiste en l'interaction de molécules d'acide nucléique viral avec des protéines de capside et la formation de nucléocapsides (par exemple, les virus de la poliomyélite). Dans les virus complexes, les nucléocapsides sont d'abord formées, avec lesquelles les protéines d'enveloppe de la supercapside interagissent (par exemple, les virus de la grippe);
3. La formation de virus ne se produit pas dans le liquide intracellulaire, mais sur les membranes nucléaires ou cytoplasmiques de la cellule ;
4. Les virus organisés de manière complexe en cours de formation comprennent des composants de la cellule hôte (lipides, glucides).
La libération de virus de la cellule. Il existe deux principaux types de sortie de la descendance virale de la cellule. Le premier type - explosif - se caractérise par la libération simultanée d'un grand nombre de virus. Dans ce cas, la cellule meurt rapidement. Ce mode de sortie est caractéristique des virus qui n'ont pas d'enveloppe de supercapside. Le deuxième type est en herbe. Il est inhérent aux virus qui ont une coquille de supercapside. Au stade final de l'assemblage, les nucléocapsides des virus complexes se fixent sur la membrane plasmique cellulaire modifiée par les protéines virales et la dépassent progressivement. À la suite de la saillie, un "rein" contenant une nucléocapside est formé. Le "rein" se sépare alors de la cellule. Ainsi, l'enveloppe externe de ces virus se forme lors de leur sortie de la cellule. Avec ce mécanisme, une cellule peut produire un virus pendant longtemps, en conservant dans une certaine mesure ses fonctions de base.