Vīrusu reprodukcija šūnu sistēmās. Reprodukcijas stadijas

Vīrusa attiecības ar saimniekšūnu var attīstīties dažādos veidos. Parasti šīs attiecības var samazināt līdz trīs veidiem.

Produktīva infekcija: vīrusa reprodukcijas cikls saimniekšūnā beidzas ar jaunas, daudzskaitlīgas vīrusu paaudzes veidošanos, ko parasti pavada saimniekšūnas nāve.

Abortīva infekcija rodas, kad pēkšņi tiek pārtraukts vīrusa vairošanās cikls saimniekšūnā. Saimnieka šūna saglabā savu dzīvībai svarīgo aktivitāti.

Virogenia ko raksturo vīrusa nukleīnskābes integrācija (iegulšana) saimniekšūnas genomā, kas pēc tam noved pie šūnas DNS un vīrusa nukleīnskābes sinhronas replikācijas. Saimnieka šūna turpina dzīvot.

Vīrusu reprodukcija tiek veikta, to reprodukcijai saimniekšūnā. Reprodukcijas cikls ir process, kurā šūnu mehānismi tiek pakārtoti svešai vīrusu informācijai.

Funkcionāli vīrusu enzīmus var iedalīt 2 grupās: fermenti, kas veicina vīrusa nukleīnskābes iekļūšanu šūnā un rezultātā iegūto virionu izdalīšanos vidē, un fermenti, kas iesaistīti vīrusa nukleīnskābes transkripcijas un replikācijas procesos. .

reprodukcijas cikls var sadalīt atsevišķos posmos.

1. posms - vīrusu ķīmiskā absorbcija uz saimniekšūnas virsmas

Ķīmisorbcija ir iespējama tikai tad, ja šūna uz tās virsmas satur jutīgus receptorus, kas ir komplementāri konkrētā vīrusa receptoriem. Dzīvnieku un cilvēku šūnās pikorno- un arbovīrusu receptoru funkciju veic lipoproteīni, mikso- un paramiksovīrusiem un adenovīrusiem - mukoproteīni.

Vienkārši organizētos vīrusos receptori ir unikālas olbaltumvielu apakšvienību kombinācijas, kas atrodas uz kapsīda virsmas. Sarežģītāk organizētos vīrusos receptoru funkciju veic superkapsīda izaugumi tapas vai bārkstiņu veidā.

2. posms - vīrusa iekļūšana saimniekšūnā.

Veidi, kā vīrusi iekļūst šūnā, var būt dažādi. Tiek pieņemts, ka daudzi vīrusi šūnā iekļūst ar pinocitoze, vai viropeksis. Pinocitozes laikā vīrusa ķīmiskās sorbcijas reģionā šūnu membrāna veido invagināciju un norij vīrusu. Kā daļa no pinocītu vakuolas vīruss iekļūst citoplazmā.

Daži vīrusi iekļūst šūnās, saplūstot šūnu un vīrusu membrānām.

Fāga DNS iekļūšana baktēriju šūnā notiek, pateicoties fāga lizocīma daļējai šūnas membrānas iznīcināšanai un fāga atlikuma saraušanās reakcijai.

3. posms - vīrusa deproteinizācija.

Vīrusa deproteinizācijas process ietver tā nukleīnskābes izdalīšanos no kapsīda olbaltumvielām. Tiklīdz vīrusa nukleīnskābe tiek atbrīvota no kapsīdu proteīniem, sākas tā sauktais latentais periods - periods. aptumsums. Tiek pieņemts, ka aptumsuma periodā vīrusa nukleīnskābe iziet cauri šūnas citoplazmai uz kodola reģionu.

4. posms - vīrusu komponentu sintēze.

Šī posma procesu kopumu var iedalīt trīs posmos:

Pirmais posms ir sagatavošanās. Tas paredz divus mērķus: nomākt šūnas ģenētiskā aparāta darbību, apturēt šūnu proteīnu un nukleīnskābju sintēzi, nodot šūnas proteīnu sintēzes aparātu vīrusa genoma kontrolē; sagatavot apstākļus nukleīnskābju replikācijai un vīrusu kapsīdu proteīnu sintēzei.

Otrais posms ir vīrusa nukleīnskābes replikācija. Divpavedienu DNS - genoma vīrusiem raksturīgs tāds pats ģenētiskās informācijas ieviešanas veids kā citiem dzīviem organismiem. Pirms DNS replikācijas procesa notiek mRNS transkripcija. Vīrusa vēstnesis RNS tiek translēts ar šūnas ribosomām, un vīrusa polisomā, izmantojot mRNS šablonu, notiek agrīnu vīrusam raksturīgo proteīnu sintēze.

Tiklīdz tiek sintezētas agrīnas vīrusa specifiskās olbaltumvielas, sākas vīrusa DNS replikācijas process. Vīrusa divu virkņu DNS replikācija notiek pēc šūnu organismu DNS replikācijas principa daļēji konservatīvā veidā.

Vienpavedienu DNS replikācijas process sākas ar tā komplementārā pāra sintēzi. Rezultāts ir divpavedienu apļveida vecāku DNS.

RNS genoma vīrusu replikācijas mehānisma izpēte sākās 1961. gadā, kad tika atklāti RNS genoma fāgi.

RNS genoma vīrusos RNS molekula ir gan ģenētiskais materiāls, gan veic mRNS un DNS funkciju.

1970. gadā vienšūnu RNS vīrusos tika atrasts enzīms RNS atkarīgā DNS polimerāze, kas liecina par reversās transkripcijas procesa klātbūtni. Vēlāk tika pierādīts, ka onkogēnos RNS vīrusos atbilstoši to RNS matricai, piedaloties RNS atkarīgajiem
Virionā esošā DNS polimerāze tiek pārrakstīta DNS kopijā. DNS kopija no vienpavedienu formas pāriet replikatīvā divpavedienu formā, kas nodrošina vīrusa RNS replikāciju un nepieciešamo enzīmu sintēzi.

Trešais posms ir kapsīdu proteīnu sintēze.

Šis process atpaliek no vīrusu nukleīnskābju replikācijas procesa un sākas, kad replikācija ir pilnā sparā. Kapsīdu proteīnu sintēze notiek gan šūnas kodolā, gan citoplazmā. Vīrusam specifisko mRNS pārvērš šūnas ribosomas, un uz vīrusa polisomām tiek sintezēti prekursoru proteīni. No šī prekursoru proteīnu "fonda" veidojas vīrusa kapsīda proteīni.

5. posms – virionu salikšana jeb vīrusa morfoģenēze.

Vienkārši organizētos vīrusos kapsīda proteīna apakšvienības stingri sakārtotā savienojumā atrodas ap nukleīnskābi. Sarežģīti organizētos vīrusos virionu montāžas procesā piedalās arī šūnu struktūras, piemēram, kodolu un citoplazmas membrānas.

6. posms - vīrusa izdalīšanās no šūnas.

Šis process dažādiem vīrusiem ir atšķirīgs. DNS genoma fāgu atbrīvošanās notiek, kad šūna ir pilnībā lizēta ar fāga lizocīmu. Sarežģīti cilvēku un dzīvnieku vīrusi iziet no šūnas ar citoplazmas reģionu, izplūstot caur citoplazmas membrānu un apvalku, vienlaikus iegūstot superkapsīdu. Bieži vien vīrusu izdalīšanos no šūnas veicina tās sagremošana ar asins fagocītiem. Augu vīrusi no šūnas uz šūnu var iziet cauri starpšūnu savienojumiem – plazmodesmām.

Visbiežāk vīrusa vairošanās cikls beidzas ar produktīvu infekciju – lielas (100-200) pilnvērtīgu virionu populācijas veidošanos, ko parasti pavada saimnieka nāve.

Taksonomija, klasifikācija

PARAMIXOVĪRUSI

Paramiksovīrusi (Paramixoviridae dzimta no lat. para - par, myxa - gļotas) ir RNS vīrusu ģimene. Ģimenē ir elpceļu sincitiālais vīruss, masalu, parotīta, paragripas vīrusi, ko pārnēsā elpošanas mehānisms. Vēl nesen Paramyxoviridae ģimene saskaņā ar vispārpieņemto vīrusu klasifikāciju ietvēra trīs ģintis: Paramyxovirus, Morbillivirus, Pneumovirus. Bet nesen klasifikācija ir mainīta.

Ģimene Paramiksovīrusi sadalīts divās apakšsaimēs, palielināja ģinšu skaitu:

1. Apakšdzimta Paramiksovirīni ietver dzemdības Respirovīruss(iepriekšējais nosaukums - Paramiksovīruss, morbillivīruss Un Rubulavīruss(jauna ģints);

2. Apakšdzimta Pneimovīrusi satur ģintis Pneimovīruss Un Metapneimovīruss.

2. Genoma morfoloģija, lielums, īpatnības

Viriona struktūra. Visiem Paramyxoviridae dzimtas pārstāvjiem ir līdzīga struktūra. Tas ir komplekss liela izmēra RNS genoma vīruss. Tipisks pārstāvis ir Sendai vīruss (tas ir patogēns pelēm), un šajā piemērā aplūkota paramiksovīrusu ultrastruktūra (5. att.). Virionam ir noapaļota forma, tā diametrs ir 150-300 nm. Ārpusē atrodas lipoproteīna superkapsīds ar daudziem divu veidu muguriņiem uz virsmas (4. att.). No iekšpuses superkapsīdam pievienojas matricas M-proteīna slānis. Viriona centrālajā daļā atrodas spirālveida simetrijas tipa nukleokapsīda virkne (RNP), kas salocīta brīvā bumbiņā.

Rīsi. 4 Paramiksovīrusa shēma 5 Sendai vīrusa elektronogramma

Genoms To attēlo liela lineāra vienpavediena mīnus RNS molekula, kas kodē 7 proteīnus. Starp tiem ir galvenais kapsīda proteīns NP, polimerāzes kompleksa L un P proteīni, nestrukturālais proteīns C (kas visi ir daļa no nukleokapsīda), kā arī M-proteīns un virsmas glikoproteīni. Tie ir piesaistes proteīni un saplūsmes proteīns (F-proteīns). Piestiprināšanas proteīni veido viena veida muguriņas, bet F-proteīns veido cita veida muguriņas. Dažādos paramiksovīrusos piesaistes proteīnus attēlo: HN (hemaglutinīna-neiraminidāze), H (hemaglutinīns) vai G-proteīns.

Paragripa. Pēc vīrusu proteīnu HN, NP, F antigēniem izšķir 4 galvenos paragripas vīrusu serotipus. 1., 2., 3. tips krusteniski reaģē ar antivielām pret cūciņu vīrusu. 4. tipa vīruss ir atšķirīgs, un tam ir 2 apakštipi (tādējādi tiek pieņemti 5 paragripas vīrusu veidi). Visiem paragripas vīrusiem ir HN proteīns, un tāpēc tiem piemīt hemaglutinācijas un neiraminidāzes aktivitāte. Paragripas vīruss 1, 2. tips aglutinē vistu eritrocītus, 3. paragripas vīruss aglutinē tikai jūrascūciņu eritrocītus.

Paramiksovīruss (5. att.) ar apvalka glikoproteīniem (HN, H vai G) saistās ar šūnas virsmu (1). F-proteīns nodrošina vīrusa apvalka saplūšanu ar šūnas plazmas membrānu, neveidojot endosomas. Genoma replikācija ir līdzīga mīnus RNS genoma vīrusu replikācijai: RNS polimerāze tiek ievadīta šūnā ar vīrusa nukleokapsīdu. Genoms tiek pārrakstīts atsevišķās mRNS (2) katram proteīnam un pilnā plus veidnē (3) genoma RNS. Jauni genomi mijiedarbojas ar L-, P- un NP-proteīniem, veidojot nukleokapsīdus. Sintezētais matricas proteīns pārvietojas uz šūnu membrānas iekšējo slāni. Apvalka glikoproteīna smailes prekursori tiek sintezēti uz ribosomām, kas saistītas ar endoplazmatiskā tīkla (ER) membrānām. Tie ir glikozilēti, pārvietojoties caur ER un Golgi aparātu (AG), integrējoties šūnu membrānā. Nukleokapsīds saistās ar matricas proteīnu un ar glikoproteīnu modificēto membrānu (superkapsīdu). Virions iziet no šūnas (4), veidojot pumpurus.

Rīsi. 5 Paramiksovīrusu pavairošana

Paramiksovīrusiem ir iespēja ar F-proteīna palīdzību nokļūt blakus esošajās šūnās, izraisot to saplūšanu. Šajā gadījumā veidojas daudzkodolu milzu šūnas - sincitija (simplasti). Šis mehānisms ļauj vīrusiem izplatīties tieši no šūnas uz šūnu, izvairoties no vīrusu neitralizējošu antivielu iedarbības. Simplastu veidošanās spēja ir raksturīga paramiksovīrusu iezīme.

Datu bāzes izlase: atbildes uz jautājumiem par testu BJD.docx , IISiT - jautājumi 2018 atbildes.docx , Testa jautājumi pašmācībai.docx , vadības teorijas jautājumi.docx , CST jautājumi eksāmenam.docx , 30 atbildes uz jautājumiem par skriešanu.pdf , Testa jautājumi.docx , testi, jautājumi 8РЯ.doc , Testa jautājumi un uzdevumi ar atbildēm piekļuvei datoram , Biznesa un zinātnes tēmas. Jautājumi testam.doc .
SATURS

Kontroles jautājumi:

1. DNS-genomisko vīrusu vairošanās: galvenie posmi, vairošanās pazīmes………………………………………………………..………………………… ..3

2. Vīrusu vairošanās pazīmes dzīvās sistēmās: laboratorijas dzīvnieki, vistu embriji, šūnu kultūras…………………………………………………………………….. ………16

3. Uzdevums ................................................... .................................................. ..20

Atsauces………………………………………………………………………………………….

1. DNS-genomisko vīrusu vairošanās: galvenie posmi, vairošanās pazīmes

Vīrusu pavairošana

Vīrusa reprodukcijas procesu nosacīti var iedalīt divās fāzēs. Pirmā fāze aptver notikumus, kas noved pie vīrusa adsorbcijas un iekļūšanas šūnā, tā iekšējās sastāvdaļas atbrīvošanās un modifikācijas tādā veidā, ka tas spēj izraisīt infekciju. Attiecīgi pirmajā fāzē ietilpst trīs posmi: 1) vīrusa adsorbcija uz šūnām; 2) vīrusa iekļūšana šūnās; 3) vīrusa izģērbšana šūnā. Šo posmu mērķis ir nodrošināt vīrusa nogādāšanu atbilstošajās šūnu struktūrās un tā iekšējās sastāvdaļas atbrīvošanu no aizsargapvalkiem. Kad šis mērķis ir sasniegts, sākas otrā reprodukcijas fāze, kuras laikā notiek vīrusa genoma ekspresija. Šajā fāzē ietilpst šādas darbības: 1) transkripcija, 2) ziņotāja RNS translācija, 3) genoma replikācija, 4) vīrusu komponentu montāža. Pēdējais reprodukcijas posms ir vīrusa atbrīvošanās no šūnas.

Pirmā reprodukcijas fāze.

I. Virionu adsorbcija uz šūnas virsmas.

Vīrusa mijiedarbība ar šūnu sākas ar adsorbcijas procesu, t.i., vīrusa daļiņu piesaisti šūnas virsmai. Adsorbcijas process ir iespējams atbilstošu receptoru klātbūtnē uz šūnas virsmas un vielām, kas tos "atpazīst" uz vīrusa virsmas. Paši sākotnējie adsorbcijas procesi ir nespecifiski un var būt balstīti uz pozitīvi un negatīvi lādētu grupu elektrostatisko mijiedarbību uz vīrusa un šūnas virsmas. Tomēr šūnu receptoru atpazīšana ar vīrusu proteīniem, kas noved pie vīrusa daļiņas pievienošanās šūnai, ir ļoti specifisks process. Proteīnus uz vīrusa virsmas, kas atpazīst noteiktas grupas uz šūnas plazmas membrānas un izraisa vīrusa daļiņas pieķeršanos tām, sauc par piesaistes proteīniem.

Vīrusi izmanto receptorus, kas paredzēti, lai šūnā ievadītu tās dzīvībai nepieciešamās vielas: barības vielas, hormonus, augšanas faktorus utt. Receptoriem var būt dažāda ķīmiskā daba un tie pārstāv olbaltumvielas, olbaltumvielu un lipīdu ogļhidrātu sastāvdaļu, lipīdus. Gripas vīrusu un paramiksovīrusu receptori ir sialskābe glikoproteīnu un glikolipīdu (gangliozīdu) sastāvā, rabdovīrusiem un reovīrusiem - arī ogļhidrātu sastāvdaļa olbaltumvielu un lipīdu sastāvā, pikornavīrusiem un adenovīrusiem - olbaltumvielas, dažiem vīrusiem - lipīdu adenovīrusiem. Specifiskiem receptoriem ir nozīme ne tikai vīrusa daļiņas piestiprināšanā pie šūnas virsmas. Tie nosaka vīrusa daļiņas tālāko likteni, tās intracelulāro transportēšanu un nogādāšanu noteiktās citoplazmas un kodola zonās, kur vīruss spēj ierosināt infekcijas procesu. Vīruss var pievienoties nespecifiskiem receptoriem un pat iekļūt šūnā, bet tikai pieķeršanās konkrētam receptoram novedīs pie infekcijas.

Vīrusa daļiņas pieķeršanās šūnas virsmai vispirms notiek, veidojot vienotu saiti starp vīrusa daļiņu un receptoru. Tomēr šāda piesaiste ir trausla, un vīrusa daļiņa var viegli atdalīties no šūnas virsmas - atgriezeniska adsorbcija. Lai notiktu neatgriezeniska adsorbcija, starp vīrusa daļiņu un daudzām receptoru molekulām jāparādās vairākām saitēm, t.i., jānotiek stabilai daudzvērtīgai piesaistei. Šūnu receptoru molekulu skaits adsorbcijas vietās var sasniegt pat 3000. Stabila vīrusa daļiņas saistīšanās ar šūnas virsmu daudzvērtīgas piesaistes rezultātā notiek, pateicoties receptoru molekulu brīvai kustībai plazmas membrānas lipīdu divslānī. , ko nosaka proteīna-lipīdu slāņa mobilitāte, "plūstamība". Lipīdu plūstamības palielināšanās ir viens no agrākajiem notikumiem vīrusa mijiedarbībā ar šūnu, kā rezultātā vīrusa un šūnas virsmas saskares vietā veidojas receptoru lauki un stabila vīrusa daļiņas saistīšanās ar šūnu. radušās grupas.

Specifisko receptoru skaits uz šūnas virsmas svārstās no 104 līdz 105 uz vienu šūnu. Vairāku vīrusu receptori var atrasties tikai ierobežotā saimniekšūnu komplektā, un tas var noteikt organisma jutību pret konkrētu vīrusu. Piemēram, pikornavīrusi adsorbējas tikai uz primātu šūnām. Citu vīrusu receptori, gluži pretēji, ir plaši sastopami dažādu veidu šūnu virsmās, piemēram, ortomiksovīrusu un paramiksovīrusu receptori, kas ir sialilu saturoši savienojumi. Tāpēc šiem vīrusiem ir salīdzinoši plašs šūnu klāsts, uz kurām var notikt vīrusu daļiņu adsorbcija. Vairāku togavīrusu receptori piemīt ārkārtīgi plaša saimnieku loka šūnām: šie vīrusi var adsorbēt un inficēt gan mugurkaulnieku, gan bezmugurkaulnieku šūnas.

II. Vīrusa iekļūšana šūnā.

Vēsturiski ir bijusi ideja par diviem alternatīviem mehānismiem dzīvnieku vīrusu iekļūšanai šūnā - ar viropeksi (endocitozi) un vīrusu un šūnu membrānu saplūšanu. Tomēr šie divi mehānismi viens otru neizslēdz, bet gan papildina.

Termins "viropeksis" nozīmē, ka vīrusa daļiņa nokļūst citoplazmā plazmas membrānas daļas invaginācijas rezultātā un vakuolas veidošanās rezultātā, kas satur vīrusa daļiņu.

receptoru endocitoze. Viropexis ir īpašs receptoru vai adsorbcijas endocitozes gadījums. Šis process ir parastais mehānisms, ar kura palīdzību no ārpusšūnu šķidruma šūnā nonāk uztura un regulējošie proteīni, hormoni, lipoproteīni un citas vielas. Receptoru endocitoze notiek specializētās plazmas membrānas zonās, kur ir īpašas bedres, kas no citoplazmas sāniem pārklātas ar īpašu proteīnu ar lielu molekulmasu - klatrīnu. Īpaši receptori atrodas bedres apakšā. Bedrītes nodrošina ātru invagināciju un ar klatrīnu pārklātu intracelulāru vakuolu veidošanos. Vielas iekļūšanas šūnā pusperiods ar šo mehānismu nepārsniedz 10 minūtes no adsorbcijas brīža. Vienā minūtē izveidojušos vakuolu skaits sasniedz vairāk nekā 2000. Tādējādi receptoru endocitoze ir labi koordinēts mehānisms, kas nodrošina svešu vielu ātru iekļūšanu šūnā.

Pārklātas vakuolas saplūst ar citām, lielākām citoplazmas vakuolām, veidojot receptorus saturošus receptorus, bet ne klatrīnu, kas savukārt saplūst ar lizosomām. Šādā veidā šūnā nonākušie proteīni parasti tiek transportēti uz lizosomām, kur tie tiek sadalīti aminoskābēs; tie var gan apiet lizosomas, gan uzkrāties citās šūnas daļās nesadalītā veidā. Alternatīva receptoru endocitozei ir šķidrā endocitoze, kad invaginācija nenotiek specializētās membrānas zonās. Lielākā daļa apvalkoto un neapvalkoto dzīvnieku vīrusu iekļūst šūnā ar receptoru endocitozes mehānismu. Endocitoze nodrošina vīrusa daļiņu intracelulāru transportēšanu endocītiskajā vakuolā, jo vakuola var pārvietoties jebkurā virzienā un saplūst ar šūnu membrānām (ieskaitot kodola membrānu), atbrīvojot vīrusa daļiņu atbilstošajos intracelulārajos reģionos. Tādā veidā, piemēram, kodolvīrusi nonāk kodolā, bet reovīrusi – lizosomās. Tomēr vīrusa daļiņas, kas iekļuvušas šūnā, ir daļa no vakuola, un tās atdala no citoplazmas ar tās sieniņām. Viņiem ir jāiziet vairāki posmi, lai tie varētu izraisīt infekcijas procesu.

Vīrusu un šūnu membrānu saplūšana. Lai vīrusa iekšējā sastāvdaļa varētu iziet cauri šūnas membrānai, vīruss izmanto membrānas saplūšanas mehānismu. Apvalkotos vīrusos saplūšana notiek vīrusa saplūsmes proteīna punktveida mijiedarbības dēļ ar šūnu membrānas lipīdiem, kā rezultātā vīrusa lipoproteīna apvalks integrējas ar šūnas membrānu, un vīrusa iekšējā sastāvdaļa atrodas tās otrā pusē. Vīrusos bez apvalka viens no virsmas proteīniem mijiedarbojas arī ar šūnu membrānas lipīdiem, izraisot iekšējās sastāvdaļas izkļūšanu caur membrānu. Lielākā daļa dzīvnieku vīrusu nonāk citozolā no receptorosomas.

Ja endocitozes laikā vīrusa daļiņa ir pasīva pasažiere, tad saplūšanas laikā tā kļūst par aktīvo procesa dalībnieku. Sapludinātais proteīns ir viens no tā virsmas proteīniem. Līdz šim šis proteīns ir identificēts tikai paramiksovīrusos un ortomiksovīrusos. Paramiksovīrusos šis proteīns (P-proteīns) ir viens no diviem glikoproteīniem, kas atrodami uz vīrusa daļiņas virsmas. Sapludinātā proteīna funkciju gripas vīrusā veic neliela hemaglutinējoša apakšvienība.

Paramiksovīrusi izraisa membrānas saplūšanu pie neitrāla pH, un šo vīrusu iekšējā sastāvdaļa var iekļūt šūnā tieši caur plazmas membrānu. Tomēr lielākā daļa vīrusu ar apvalku un bez apvalka izraisa membrānas saplūšanu tikai pie zema pH no 5,0 līdz 5,75. Ja šūnām tiek pievienotas vājas bāzes (amonija hlorīds, hlorokvīns u.c.), kas paaugstina pH līdz 6,0 endocītu vakuolos, membrānas saplūšana nenotiek, vīrusu daļiņas paliek vakuolos, un infekcijas process nenotiek. Membrānas saplūšanas stingrā atkarība no pH vērtībām ir saistīta ar vīrusu saplūšanas proteīnu konformācijas izmaiņām.

Lizosomai pastāvīgi ir zema pH vērtība (4,9). Endocītu vakuolā (receptosomā) paskābināšanos rada no ATP atkarīgs "protonu sūknis", kas joprojām atrodas uz šūnas virsmas pārklājuma vakuola veidošanās laikā. Endocītu vakuola paskābināšanai ir liela nozīme fizioloģiskajiem ligandiem, kas iekļūst šūnā, jo zems pH veicina liganda disociāciju no receptora un receptoru pārstrādi.

Tas pats mehānisms, kas ir vīrusu un šūnu membrānu saplūšanas pamatā, izraisa vīrusa izraisītu hemolīzi un blakus esošo šūnu plazmas membrānu saplūšanu, veidojot daudzkodolu šūnas, simpplastus un sincitiju. Vīrusi izraisa divu veidu šūnu saplūšanu: 1) "saplūšanu no ārpuses" un 2) "saplūšanu no iekšpuses". "Fusion ārā" notiek pie liela infekcijas daudzuma un tiek konstatēta pirmajās stundās pēc inficēšanās. Šāda veida saplūšana, kas aprakstīta paramiksovīrusiem, notiek ar inficējošā vīrusa proteīnu starpniecību, un tai nav nepieciešama vīrusu komponentu intracelulāra sintēze. Gluži pretēji, “sintēzes saplūšana no iekšpuses” notiek ar nelielu infekciju skaitu, tiek konstatēta salīdzinoši vēlīnās infekcijas procesa stadijās, un to izraisa tikko sintezēti vīrusu proteīni. "Saplūšana no iekšpuses" ir aprakstīta daudziem vīrusiem: herpes vīrusiem, onkovīrusiem, lēnu infekciju patogēniem utt.. Šāda veida saplūšanu izraisa tie paši vīrusa glikoproteīni, kas nodrošina vīrusa iekļūšanu šūnā.

III. Izģērbšanās - vīrusu deproteinizācija

Šūnā iekļuvušajām vīrusa daļiņām ir jāizģērbjas, lai izraisītu infekcijas procesu. Izģērbšanās mērķis ir noņemt vīrusu aizsargapvalkus, kas novērš vīrusa genoma izpausmi. Izģērbšanās rezultātā tiek atbrīvota vīrusa iekšējā sastāvdaļa, kas var izraisīt infekcijas procesu. Izģērbšanos pavada vairākas raksturīgas pazīmes: vīrusa daļiņas sairšanas rezultātā izzūd infekciozā aktivitāte, dažos gadījumos parādās jutība pret nukleāzēm, rodas rezistence pret antivielu neitralizējošu iedarbību, tiek zaudēta fotosensitivitāte, lietojot vairākas narkotikas.

Izģērbšanās galaprodukti ir serdeņi, nukleokapsīdi vai nukleīnskābes. Attiecībā uz vairākiem vīrusiem ir pierādīts, ka atdalīšanas produkts nav kailas nukleīnskābes, bet gan nukleīnskābes, kas saistītas ar iekšējo vīrusa proteīnu. Piemēram, pikornavīrusu izģērbšanās galaprodukts ir RNS, kas kovalenti saistīta ar VPg proteīnu, adenovīrusu izģērbšanās galaprodukts ir DNS, kas kovalenti saistīta ar kādu no iekšējiem vīrusa proteīniem.

Dažos gadījumos vīrusu spēju izraisīt infekcijas procesu nosaka iespēja to izģērbties šīs sistēmas šūnā. Tādējādi šis posms ir viens no infekcijas ierobežošanas posmiem.

Vairāku vīrusu izģērbšanās notiek specializētās vietās šūnas iekšienē (lizosomas, Golgi aparāta struktūras, perinukleārā telpa, kodola poras uz kodola membrānas). Kad vīrusu un šūnu membrānas saplūst, iekļūšana šūnā tiek apvienota ar izģērbšanos.

Izģērbšanās un intracelulārais transports ir savstarpēji saistīti procesi: ja tiek traucēta pareiza intracelulārā transportēšana uz izģērbšanās vietām, vīrusa daļiņa nonāk lizosomā un tiek iznīcināta lizosomu enzīmu ietekmē.

Otrā reprodukcijas fāze .

I. Transkripcija.

Transkripcija tiek veikta ar īpaša enzīma - RNS polimerāzes palīdzību, kas saista nukleotīdus, veidojot 3-5'fosfodiestera tiltus. Šāda saistīšanās notiek tikai DNS veidnes klātbūtnē.

Šūnu transkripcijas produkti ir mRNS. Pati šūnu DNS, kas ir ģenētiskās informācijas nesēja, nevar tieši programmēt proteīnu sintēzi. Ģenētiskās informācijas pārnešanu no DNS uz ribosomām veic vēstnesis RNS. Tas ir molekulārās bioloģijas centrālās dogmas pamatā, kas izteikta ar šādu formulu:

DNS - transkripcija - RNS - translācija - proteīns,

kur bultiņas parāda ģenētiskās informācijas nodošanas virzienu.

Ģenētiskās informācijas ieviešana vīrusos. Vīrusa genoma stratēģija attiecībā uz mRNS sintēzi dažādiem vīrusiem ir atšķirīga. DNS saturošajos vīrusos mRNS tiek sintezēts uz vienas DNS virknes veidnes. Ģenētiskās informācijas pārsūtīšanas formula ir tāda pati kā šūnā:

DNS - transkripcija - RNS - translācija - proteīns.

DNS saturoši vīrusi, kas vairojas kodolā, transkripcijai izmanto šūnu polimerāzi. Šie vīrusi ietver papovavīrusus, adenovīrusus, herpes vīrusus. DNS saturoši vīrusi, kas vairojas citoplazmā, nevar izmantot šūnu enzīmu, kas atrodas kodolā. To genoma transkripciju veic vīrusam specifisks enzīms - DNS polimerāze, kas nonāk šūnā kā daļa no vīrusa. Šie vīrusi ietver baku vīrusus un iridovīrusus.

Fermenti, kas pārraksta vīrusa genomu. Vairāku DNS saturošu vīrusu transkripcija - papovavīrusi, adenovīrusi, herpes vīrusi, parvovīrusi, hepadnavīrusi. To veic šūnas kodolā, un šajā procesā plaši tiek izmantoti šūnu transkripcijas mehānismi - transkripcijas enzīmi un tālāka transkriptu modifikācija. Šo vīrusu transkripciju veic šūnu RNS polimerāze II, enzīms, kas transkribē šūnu genomu. Tomēr īpaša adenovīrusa transkriptu grupa tiek sintezēta, izmantojot citu šūnu enzīmu RNS polimerāzi III. Divās citās DNS saturošo dzīvnieku vīrusu ģimenēs, baku vīrusos un iridovīrusos, transkripcija notiek citoplazmā. Tā kā citoplazmā nav šūnu polimerāzes, šo vīrusu transkripcijai ir nepieciešams īpašs vīrusa enzīms - vīrusa RNS polimerāze. Šis enzīms ir strukturāls vīrusu proteīns.

transkripcijas regulēšana. Vīrusa genoma transkripcija tiek stingri regulēta visā infekcijas ciklā. Regulēšanu veic gan šūnu, gan vīrusu specifiski mehānismi. Dažiem vīrusiem, kas galvenokārt satur DNS, ir trīs transkripcijas periodi – ļoti agri, agri un vēlu. Pie šiem vīrusiem pieder bakas, herpes, papovavīrusi, adenovīrusi. Īpaši agrīnas un agrīnas transkripcijas rezultātā īpaši agrīnie un agrīnie gēni tiek selektīvi nolasīti, veidojot īpaši agrīnas vai agrīnas mRNS. Vēlīnās transkripcijas laikā tiek nolasīta vēl viena vīrusa genoma daļa - vēlīni gēni, veidojoties vēlīnām mRNS. Vēlo gēnu skaits parasti pārsniedz agrīno gēnu skaitu. Daudzi superagrīnie gēni ir gēni nestrukturāliem proteīniem - fermentiem un vīrusa genoma transkripcijas un replikācijas regulatoriem. Turpretim vēlīnie gēni parasti ir strukturālo proteīnu gēni. Parasti vēlīnās transkripcijas laikā tiek nolasīts viss genoms, bet pārsvarā ir vēlu gēnu transkripcija.

Transkripcijas regulēšanas faktors kodolvīrusos ir transkriptu transportēšana no kodola uz citoplazmu, uz mRNS funkcionēšanas vietu – polisomām.

Īpaši agrīnas herpes vīrusu transkripcijas produkts ir A proteīni. Viena vai vairāku no tiem funkcija ir nepieciešama nākamās gēnu grupas, kas kodē P-olbaltumvielas, transkripcijai. Savukārt P-proteīni ietver Y-proteīnus kodējošo pēdējās gēnu grupas transkripciju. Šāda veida regulēšanu sauc par "kaskādi".

II. Raidījums.

Šis ir process, kurā mRNS ietvertā ģenētiskā informācija tiek pārvērsta noteiktā aminoskābju secībā sintezētos vīrusa specifiskajos proteīnos. Olbaltumvielu sintēze šūnā notiek mRNS translācijas rezultātā uz ribosomām. Ribosomās informācijas plūsma (mRNS) saplūst ar aminoskābju plūsmu, kas nes pārneses RNS (tRNS). Šūnā ir daudz dažādu tRNS. Katrai aminoskābei ir jābūt savai tRNS.

tRNS molekula ir vienpavediena RNS ar sarežģītu kļavas lapu struktūru.

Specifiskas tRNS un aminoskābes saistīšanu veic enzīms aminoacilsintetāze. Viens tRNS gals saistās ar aminoskābi, bet otrs – ar mRNS nukleotīdiem, ar kuriem tie ir komplementāri. Trīs nukleotīdi uz mRNS kodē vienu aminoskābi un tiek saukti par "tripletu" vai "kodonu", savukārt trīs nukleotīdi, kas papildina tRNS kodonu, tiek saukti par "antikodonu".

Transkripcijas process sastāv no trim fāzēm: pagarinājuma uzsākšanas un izbeigšanas.

Tulkošanas uzsākšana ir viskritiskākais tulkošanas procesa posms, kura pamatā ir mRNS atpazīšana ribosomā un saistīšanās ar tās specifiskajām vietām. Ribosoma atpazīst mRNS, pateicoties "vāciņam" 5' galā, un slīd uz 3' galu, līdz tā sasniedz iniciācijas kodonu, no kura sākas translācija. Eikariotu šūnā iniciācijas kodoni ir AUG kodoni (adenīns, uracils, guanīns), kas kodē metionīnu. Visu polipeptīdu ķēžu sintēze sākas ar metionīnu. Īpaša vīrusa un RNS atpazīšana ar ribosomu tiek veikta vīrusam specifisku iniciācijas faktoru dēļ.

Mazā ribosomu apakšvienība vispirms saistās ar mRNS. Citi komponenti, kas nepieciešami translācijas sākšanai, ir pievienoti mRNS kompleksam ar mazo ribosomu apakšvienību. Tās ir vairākas olbaltumvielu molekulas, kuras sauc par "iniciācijas faktoriem". Ir vismaz trīs no tiem prokariotu šūnā un vairāk nekā deviņi eikariotu šūnā. Iniciatora faktori nosaka specifisku mRNS atpazīšanu no ribosomas. Rezultātā veidojas komplekss, kas nepieciešams tulkošanas uzsākšanai, ko sauc par "iniciācijas kompleksu". Iniciatora kompleksā ietilpst: mRNS; maza ribosomu apakšvienība; aminoacil-tRNS, kas satur iniciatora aminoskābi; ierosinošie faktori; vairākas GTP (guanozīna trifosfāta) molekulas.

Ribosomā informācijas plūsma tiek sapludināta ar aminoskābju plūsmu. Aminoacil-tRNS iekļūšana lielās ribosomas apakšvienības A centrā ir atpazīšanas sekas, un tās antikodons mijiedarbojas ar mRNS kodonu, kas atrodas mazajā ribosomu apakšvienībā. Kad mRNS virzās uz priekšu par vienu kodonu, tRNS tiek pārnesta uz peptidilcentru (P-centru), un tās aminoskābe tiek pievienota iniciatora aminoskābei, veidojot pirmo peptīda saiti. tRNS, kurā nav aminoskābes, atstāj ribosomu un atkal var darboties specifisku aminoskābju transportēšanā. Tās vietā no A centra uz P centru tiek pārnesta jauna tRNS, un veidojas jauna peptīdu saite. A centrā parādās brīvs mRNS kodons, kuram uzreiz pievienojas atbilstošā tRNS, un augošajai polipeptīdu ķēdei tiek pievienotas jaunas aminoskābes.

Translācijas pagarināšana ir polipeptīdu ķēdes pagarināšanas un veidošanas process, kura pamatā ir jaunu aminoskābju pievienošana, izmantojot peptīdu saiti. Notiek pastāvīga mRNS virknes stiepšanās caur ribosomu un tajā iegultās ģenētiskās informācijas "dekodēšana". Bieži vien mRNS vienlaikus darbojas vairākās ribosomās, no kurām katra sintezē vienu un to pašu polipeptīda virkni, ko kodē šī mRNS.

Translācijas pārtraukšana notiek brīdī, kad ribosoma sasniedz terminācijas kodonu mRNS (UAA, UGA, UAG). Tulkošana apstājas un polipeptīdu ķēde tiek atbrīvota no poliribosomas. Pēc translācijas beigām poliribosomas sadalās apakšvienībās, kuras var iekļaut jaunās poliribosomās.

Katra RNS darbojas vairākās ribosomās. Ribosomu grupu, kas strādā pie vienas mRNS molekulas, sauc par poliribosomu vai polisomu. Polisomas var sastāvēt no 4-6 līdz 20 vai vairāk ribosomām.

Vīrusam specifiskās polisomas var būt brīvas vai ar membrānu saistītas. Iekšējie proteīni parasti tiek sintezēti uz brīvām polisomām, glikoproteīni vienmēr tiek sintezēti uz membrānām saistītām polisomām.

Tā kā dzīvnieku vīrusa genomu attēlo molekula, kas kodē vairāk nekā vienu proteīnu, vīrusi saskaras ar nepieciešamību sintezēt vai nu garu mRNS, kas kodē vienu milzīgu prekursoru polipeptīdu, kas pēc tam konkrētos punktos jāsadala funkcionāli aktīvos proteīnos, vai īsas monocistroniskas mRNS, no kurām katra kodē vienu proteīnu. Tādējādi ir divi veidi, kā veidot vīrusu proteīnus:

pirmais - mRNS tiek pārveidots par milzu prekursoru polipeptīdu, kas pēc sintēzes tiek secīgi sagriezts nobriedušos funkcionāli aktīvos proteīnos;

otrais - mRNS tiek translēts, veidojot nobriedušus proteīnus vai proteīnus, kas pēc sintēzes ir tikai nedaudz modificēti.

Pirmais tulkošanas veids ir raksturīgs RNS saturošiem plus virknes vīrusiem - pikornavīrusiem un togavīrusiem. Viņu mRNS tiek pārvērsta milzu polipeptīdu ķēdē, tā sauktajā poliproteīnā, kas nepārtrauktas lentes veidā slīd no ribosomu "konveijera" un tiek sagriezta atsevišķos vēlamā izmēra proteīnos. Vīrusu proteīnu griešana ir daudzpakāpju process, ko veic gan vīrusam specifiskas, gan šūnu proteāzes.

Otrs proteīnu veidošanās veids ir raksturīgs DNS saturošiem vīrusiem un lielākajai daļai RNS saturošu vīrusu. Ar šo metodi viena genoma reģiona (gēna) selektīvās transkripcijas rezultātā tiek sintezētas īsas monocistroniskas mRNS. Tomēr šie vīrusi plaši izmanto proteīnu pēctranslācijas griešanas mehānismu.

Eikariotu šūnā daudzi proteīni, tostarp vīrusu proteīni, tiek pakļauti pēctranslācijas modifikācijām; nobrieduši funkcionāli aktīvie proteīni bieži nav identiski to nesen sintezētajiem prekursoriem. Plaši izplatītas ir pēctranslācijas kovalentās modifikācijas, piemēram, glikozilēšana, acilēšana, metilēšana, sulfonēšana (disulfīda saišu veidošanās), proteolītiskā griešana un, visbeidzot, fosforilēšana. Rezultātā 20 ģenētiski kodētu aminoskābju vietā no dažādām eikariotu orgānu šūnām tika izolēti aptuveni 140 aminoskābju atvasinājumi.

Glikozilēšana. Sarežģītu RNS un DNS saturošu vīrusu sastāvs satur proteīnus, kas satur kovalenti piesaistītas ogļhidrātu sānu ķēdes - glikoproteīnus. Glikoproteīni atrodas vīrusu membrānu sastāvā un atrodas uz vīrusa daļiņu virsmas.

Polipeptīdu glikozilācija ir sarežģīts daudzpakāpju process, kura pirmie posmi sākas jau polipeptīdu sintēzes procesā, un pirmais ogļhidrātu atlikums tiek piesaistīts polipeptīdu ķēdei, kas vēl nav nolaidusies no ribosomas. Turpmākie glikozilācijas posmi notiek, secīgi pievienojot ogļhidrātu atlikumus ogļhidrātu ķēdei polipeptīda transportēšanas laikā uz plazmas membrānu. Ogļhidrātu atliekas tiek pievienotas pa vienam, un tikai tad, kad tiek uzsākta oligosaharīdu ķēdes sintēze, tiek pārnests “bloks”. Ogļhidrātu ķēdes galīgo veidošanos var pabeigt plazmas membrānā pirms vīrusa daļiņas montāžas.

Glikozilēšana ietekmē transportu; turklāt transportēšana ir nesaraujami saistīta glikoproteīniem ar pakāpenisku glikozilāciju. Pārliecinošs pierādījums tam ir glikozilācijas inhibitoru ietekme uz vīrusu reprodukciju; tie pilnībā nomāc polipeptīdu transportu, netraucējot vai neaizkavējot to sintēzi.

Ja glikozilāciju nomāc atbilstoši inhibitori (cukuru analogi, piemēram, 2-deoksiglikoze, antibiotika tunikamicīns), tiek bloķēta mikso-, rabdo-, α-vīrusu virionu komplektācija vai veidojas neinfekciozi herpes vīrusu un onkovīrusu virioni.

Sulfonēšana. Daži komplekso RNS un DNS vīrusu proteīni pēc translācijas tiek sulfonēti. Visbiežāk glikoproteīni tiek sulfonēti, bet sulfātu grupa saistās ar glikoproteīna ogļhidrātu atlikumiem.

Acilēšana. Vairāki kompleksu RNS saturošu vīrusu glikoproteīni (gripas vīrusa HA2, vezikulārā stomatīta vīrusa G proteīns, Ņūkāslas slimības vīrusa HN proteīns u.c.) satur kovalenti saistītas 1-2 taukskābju molekulas.

Griešana. Daudzi vīrusu proteīni un galvenokārt glikoproteīni iegūst funkcionālu aktivitāti tikai pēc tam, kad proteolītiskie enzīmi tos ir sagriezuši noteiktos punktos. Sagriešana notiek, veidojoties divām funkcionālām olbaltumvielu apakšvienībām (piemēram, gripas vīrusa hemaglutinīna lielām un mazām apakšvienībām, diviem Semliki meža vīrusa glikoproteīniem (E2 un E3)), vai arī veidojoties vienam funkcionāli aktīvam proteīnam. un neaktīvs enzīms, piemēram, paramiksovīrusu F un HN proteīni. Šķēlēšanu parasti veic šūnu fermenti. Daudzos sarežģītos dzīvnieku vīrusos ar glikoproteīniem griešana ir nepieciešama, lai veidotos aktīvās piesaistes olbaltumvielas un saplūšanas olbaltumvielas un tādējādi vīruss iegūtu spēju inficēt šūnu. Tikai pēc šo olbaltumvielu sagriešanas vīrusa daļiņa iegūst infekciozu aktivitāti. Tādējādi mēs varam runāt par vairāku vīrusu proteolītisko aktivāciju, ko veic ar šūnu enzīmu palīdzību.

Fosforilēšana. Fosfoproteīnus satur gandrīz visi dzīvnieku vīrusi - RNS - un DNS saturoši, vienkārši un sarežģīti. Lielākā daļa vīrusu satur proteīna kināzes, bet fosforilāciju var veikt gan vīrusu, gan šūnu fermenti. Parasti olbaltumvielas, kas saistītas ar vīrusa genomu un veic regulējošu lomu tā ekspresijā, tiek fosforilētas. Interferona aktīvās darbības mehānisms ir saistīts ar fosforilācijas procesu.

III. Replikācija.

Replikācija ir genomam homologu nukleīnskābju molekulu sintēze. Šūnā notiek DNS replikācija, kā rezultātā veidojas meitas divpavedienu DNS. Replikācija notiek DNS nesavērtajos reģionos un vienlaikus notiek abās daļās no 5'-gala līdz 3'-galam.

Tā kā abām DNS virknēm ir pretēja polaritāte un replikācijas vieta (“dakša”) pārvietojas vienā virzienā, vienu virkni veido pretējā virzienā atsevišķi fragmenti, kurus sauc par Okazaki fragmentiem (pēc zinātnieka, kurš pirmais ierosināja šāds modelis). Pēc sintēzes Okazaki fragmenti ar ligāzi tiek “sašūti kopā” vienā pavedienā.

DNS replikāciju veic DNS polimerāzes. Lai sāktu replikāciju, ir nepieciešama iepriekšēja īsas RNS daļas sintēze uz DNS veidnes, ko sauc par primeru. DNS virknes sintēze sākas ar sēklu, pēc kuras RNS tiek ātri izņemta no augšanas vietas.

Vīrusa DNS replikācija. DNS saturošu vīrusu genoma replikāciju galvenokārt katalizē šūnu fragmenti, un tā mehānisms ir līdzīgs šūnu DNS replikācijas mehānismam.

Katra no jauna sintezētā DNS molekula sastāv no viena vecāka un vienas tikko sintezētas virknes. Šādu replikācijas mehānismu sauc par daļēji konservatīvu.

Vīrusos, kas satur cirkulāru divpavedienu DNS (papovavīrusi), tiek nogriezta viena no DNS virknēm, kas noved pie attīšanas un superspirāļu noņemšanas noteiktā molekulas daļā.

Var redzēt molekulas apakšējo superspolēto daļu, nesavērpto daļu lielā laukumā un jaunizveidotās replikācijas cilpas.

Vienpavedienu DNS (parvovīrusu saimes) replikācijas laikā veidojas divpavedienu formas, kas ir starpposma replikācijas formas.

replikācijas kompleksi. Tā kā iegūtās DNS un RNS virknes kādu laiku ir saistītas ar matricu, inficētajā šūnā veidojas replikācijas kompleksi, kuros notiek viss genoma replikācijas (un dažos gadījumos arī transkripcijas) process. Replikatīvais komplekss satur genomu, replikāzi un tikko sintezētās nukleīnskābju ķēdes, kas saistītas ar matricu. Tikko sintezētās genoma molekulas nekavējoties tiek saistītas ar vīrusu proteīniem, tāpēc antigēni tiek atrasti replikācijas kompleksos. Replikācijas procesā rodas daļēji divpavedienu struktūra ar vienpavedienu “astēm”, tā sauktais replikatīvais prekursors.

Replikācijas kompleksi ir saistīti ar šūnu struktūrām, vai nu jau esošām, vai vīrusu izraisītām. Piemēram, pikornavīrusu replikācijas kompleksi ir saistīti ar endoplazmatiskā tīkla membrānām, baku vīrusi ir saistīti ar citoplazmas matricu, adenovīrusu un herpes vīrusu replikatīvie kompleksi kodolos ir saistīti ar jaunizveidotām šķiedru struktūrām un ir saistīti ar kodola membrānām. Inficētajās šūnās var rasties pastiprināta to šūnu struktūru proliferācija, ar kurām saistīti replikācijas kompleksi, vai to veidošanās no jau esoša materiāla. Piemēram, gluda membrānas proliferācija notiek šūnās, kas inficētas ar pikornavīrusiem. Mikrotubulas uzkrājas šūnās, kas inficētas ar reovīrusiem; šūnās, kas inficētas ar baku vīrusiem, veidojas citoplazmas matrica.

Replikācijas kompleksos vienlaikus ar genoma molekulu sintēzi notiek transkripcija un notiek nukleokapsīdu un serdeņu montāža, dažās infekcijās arī vīrusu daļiņas.

replikācijas regulēšana. Jaunizveidoto genoma RNS molekulu var izmantot dažādos veidos. To var saistīt ar kapsīdu proteīniem un kļūt par daļu no viriona, kalpot par veidni jaunu genoma molekulu sintēzei vai mRNS veidošanai, un, visbeidzot, plus virknes vīrusos tas var darboties kā mRNS un saistīties ar ribosomas. Šūnā ir mehānismi, kas regulē genoma molekulu izmantošanu. Regulēšana notiek pēc pašregulācijas principa un tiek realizēta, mijiedarbojoties vīrusa RNS un proteīniem, pateicoties proteīna-nukleīnskābes un proteīna-olbaltumvielu atpazīšanas iespējai. Piemēram, pikornavīrusu gala proteīna loma ir inhibēt mRNS translāciju un atlasīt molekulas virionu veidošanai. Olbaltumvielu, kas saistās ar genoma RNS 5' galu, savukārt atpazīst kapsīda proteīni, un tas kalpo kā signāls vīrusa daļiņas salikšanai ar šīs RNS molekulas piedalīšanos. Pēc tāda paša principa genoma RNS molekulas tiek atlasītas no vīrusiem ar mīnusu. RNS molekula ir daļa no viriona vai kalpo kā replikācijas veidne. Lai to pārslēgtu uz transkripciju, ir jāaizliedz proteīnu un nukleīnskābju mijiedarbība. Adenovīrusa DNS replikācija ietver proteīna molekulu, kas saistās ar vīrusa DNS galu un ir nepieciešama replikācijas uzsākšanai. Tādējādi vīrusu proteīnu sintēze ir nepieciešama replikācijas uzsākšanai: proteīnu sintēzes inhibitoru klātbūtnē nenotiek pāreja no transkripcijas uz replikāciju.

IV. vīrusu daļiņu montāža.

Vīrusu daļiņu komponentu sintēze šūnā ir atvienota un var noritēt dažādās kodola un citoplazmas struktūrās. Vīrusus, kas replikējas kodolā, sauc par kodolvīrusiem. Tie galvenokārt ir DNS saturoši vīrusi: adenovīrusi, papovavīrusi, parvovīrusi, herpes vīrusi.

Vīrusus, kas replikējas citoplazmā, sauc par citoplazmas. Tie ietver DNS saturošu variola vīrusu un lielāko daļu RNS saturošo vīrusu, izņemot ortomiksovīrusus un retrovīrusus. Taču šis dalījums ir ļoti relatīvs, jo abu vīrusu vairošanās procesā ir stadijas, kas notiek attiecīgi citoplazmā un kodolā.

Kodolā un citoplazmā vīrusam raksturīgo molekulu sintēzi var arī atsaistīt. Tā, piemēram, dažu proteīnu sintēze tiek veikta uz brīvām polisomām, bet citu - uz polisomām, kas saistītas ar membrānām. Vīrusu nukleīnskābes tiek sintezētas saistībā ar šūnu struktūrām prom no polisomām, kas sintezē vīrusu proteīnus. Ar šādu disjunktīvu pavairošanas metodi vīrusa daļiņas veidošanās ir iespējama tikai tad, ja vīrusa nukleīnskābes un proteīni pietiekamā koncentrācijā spēj atpazīt viens otru dažādu šūnu proteīnu un nukleīnskābju daudzveidībā un spontāni apvienoties savā starpā. , t.i., spēj patstāvīgi salikt.

Pašsavienošanās pamatā ir specifiska proteīna-nukleīna un proteīna-olbaltumvielu atpazīšana, kas var notikt hidrofobās, sāls un ūdeņraža saišu, kā arī steriskās atbilstības rezultātā. Proteīna-nukleīnskābes atpazīšana ir ierobežota ar nelielu nukleīnskābes molekulas reģionu, un to nosaka unikālas nukleotīdu sekvences vīrusa genoma nekodētajā daļā. Ar šo genoma reģiona atpazīšanu ar vīrusu kapsīdu proteīniem sākas vīrusa daļiņas montāžas process. Atlikušo olbaltumvielu molekulu pievienošana tiek veikta specifiskas proteīna-olbaltumvielu mijiedarbības vai nespecifiskas proteīna-nukleīnskābju mijiedarbības dēļ.

Dzīvnieku vīrusu struktūras daudzveidības dēļ arī virionu veidošanās veidi ir dažādi, tomēr var formulēt šādus vispārīgus montāžas principus:

Vienkārši sakārtotos vīrusos veidojas provirions, kas pēc tam proteīnu modifikāciju rezultātā pārvēršas par virioniem. Sarežģītos vīrusos montāža tiek veikta vairākos posmos. Pirmkārt, veidojas nukleokapsīdi jeb serdeņi, ar kuriem mijiedarbojas ārējo apvalku proteīni.

Sarežģītu vīrusu montāža (izņemot baku vīrusu un reovīrusu montāžu) tiek veikta uz šūnu membrānām. Kodolvīrusu montāža notiek, piedaloties kodola membrānām, citoplazmas vīrusu montāža - ar endoplazmatiskā tīkla jeb plazmas membrānas membrānu piedalīšanos, kur visi vīrusa daļiņas komponenti nonāk neatkarīgi viens no otra.

Vairākiem sarežģītiem vīrusiem ir īpaši hidrofobi proteīni, kas darbojas kā starpnieki starp izveidotajiem nukleokapsīdiem un vīrusu apvalkiem. Šādas olbaltumvielas ir matricas proteīni vairākos "mīnusa" virknes vīrusos (ortomiksovīrusos, paramiksovīrusos, rabdovīrusos).

Nukleokapsīdu, serdeņu, provirionu un virionu salikšana nenotiek intracelulārajā šķidrumā, bet gan šūnā jau esošajā vai vīrusa izraisītā (“rūpnīcas”).

Sarežģītie vīrusi savu daļiņu veidošanai izmanto vairākus saimniekšūnas elementus, piemēram, lipīdus, dažus enzīmus, DNS genoma 5V40 - histonus, apvalkotajos RNS genoma vīrusos - aktīnu, un arenovīrusos tika atrastas pat ribosomas. Šūnu molekulām vīrusa daļiņā ir noteiktas funkcijas, taču to iekļaušana virionā var būt arī nejauša piesārņojuma rezultāts, piemēram, vairāku šūnu membrānas enzīmu vai šūnu nukleīnskābju iekļaušana.

DNS saturošu vīrusu montāža. Ir dažas atšķirības DNS saturošu vīrusu komplektācijā no RNS saturošu vīrusu montāžas. Tāpat kā ar RNS saturošiem vīrusiem, arī DNS saturošu vīrusu montāža ir daudzpakāpju process, kurā veidojas starpposma formas, kas atšķiras no nobriedušiem virioniem polipeptīdu sastāvā. Pirmais montāžas solis ir DNS saistīšana ar iekšējiem proteīniem un serdeņu vai nukleokapsīdu veidošanās. Šajā gadījumā DNS ir savienota ar iepriekš izveidotiem "tukšiem" kapsīdiem.

DNS saistīšanās ar kapsīdiem rezultātā parādās jauna starpformu klase, ko sauc par nepilnīgajām formām. Papildus nepilnīgām formām ar atšķirīgu DNS saturu morfoģenēzē ir vēl viena starpforma - nenobrieduši virioni, kas atšķiras no nobriedušiem ar to, ka satur nesagrieztus polipeptīdu prekursorus. Tādējādi vīrusu morfoģenēze ir cieši saistīta ar olbaltumvielu modifikāciju (apstrādi).

Kodolvīrusu salikšana sākas kodolā, parasti saistoties ar kodola membrānu. Herpes vīrusa starpposma formas veidojas kodolā caur iekšējo kodola membrānu perinukleārajā telpā, un vīruss tādā veidā iegūst apvalku, kas ir kodola membrānas atvasinājums. Virionu turpmāka pabeigšana un nobriešana notiek endoplazmatiskā retikuluma membrānās un Golgi aparātā, no kurienes vīruss tiek transportēts uz šūnas virsmu citoplazmas pūslīšu sastāvā.

Netopošos lipīdus saturošajos vīrusos - baku vīrusos virionu salikšana notiek jau aprakstītajās citoplazmas vīrusu "rūpnīcās". Vīrusu lipīdu apvalks "rūpnīcās" veidojas no šūnu lipīdiem autonomas pašsavienošanās ceļā, tāpēc membrānu lipīdu sastāvs būtiski atšķiras no lipīdu sastāva šūnu membrānās.

V. Vīrusu daļiņu izdalīšanās no šūnas.

Ir divi veidi, kā vīrusa pēcnācēji var atstāt šūnu:

1) ar "sprādzienu";

2) ar pumpuru veidošanos.

Izeja no šūnas ar sprādzienu ir saistīta ar šūnas iznīcināšanu, tās integritātes pārkāpšanu, kā rezultātā šūnā esošās nobriedušās vīrusa daļiņas nonāk vidē. Šis šūnas atstāšanas veids ir raksturīgs vīrusiem, kas nesatur lipoproteīnu membrānu (pikorna-, reo-, parvo-, papova-, adenovīrusi). Tomēr dažus no šiem vīrusiem var transportēt uz šūnu virsmu pirms šūnu nāves. Izeja no šūnām, veidojot pumpurus, ir raksturīga vīrusiem, kas satur lipoproteīnu membrānu, kas ir šūnu membrānu atvasinājums. Izmantojot šo metodi, šūna var palikt dzīvotspējīga ilgu laiku un radīt vīrusu pēcnācējus, līdz tās resursi ir pilnībā izsmelti.

Vīrusu reprodukcijas procesu nosacīti var iedalīt 2 fāzēs . Pirmais posms ietver 3 posmus: 1) vīrusu adsorbcija uz jutīgām šūnām; 2) vīrusa iekļūšana šūnā; 3) vīrusu deproteinizācija . Otrajā fāzē ietilpst vīrusa genoma realizācijas stadijas: 1) transkripcija, 2) translācija, 3) replikācija, 4) vīrusa daļiņu montāža, nobriešana un 5) vīrusa izdalīšanās no šūnas.

Vīrusa mijiedarbība ar šūnu sākas ar adsorbcijas procesu, t.i., ar vīrusa piesaisti šūnas virsmai.

Adsorbcija ir viriona proteīna (antireceptoru) specifiska saistīšanās ar komplementāru šūnas virsmas struktūru – šūnas receptoru. Pēc ķīmiskās būtības receptori, uz kuriem ir fiksēti vīrusi, pieder pie divām grupām: mukoproteīniem un lipoproteīniem. Gripas vīrusi, paragripas, adenovīrusi ir fiksēti uz mukoproteīna receptoriem. Enterovīrusi, herpes vīrusi, arbovīrusi adsorbējas uz šūnas lipoproteīnu receptoriem. Adsorbcija notiek tikai noteiktu elektrolītu, īpaši Ca2+ jonu, klātbūtnē, kas neitralizē vīrusa un šūnu virsmas pārmērīgos anjonu lādiņus un samazina elektrostatisko atgrūšanos.vīruss un šūna, un tad notiek viriona piesaistes proteīna specifiskā mijiedarbība ar specifiskas grupas uz šūnas plazmas membrānas. Vienkārši cilvēku un dzīvnieku vīrusi kapsīdā satur piesaistes proteīnus. Sarežģīti organizētos vīrusos piesaistes proteīni ir daļa no superkapsīda. Tie var izpausties kā pavedieni (šķiedras adenovīrusos) vai tapas, sēnēm līdzīgas struktūras mikso-, retro-, rabdo- un citos vīrusos. Sākotnēji rodas viriona vienota saite ar receptoru - šāda piesaiste ir trausla - adsorbcija ir atgriezeniska. Lai notiktu neatgriezeniska adsorbcija, starp vīrusa receptoru un šūnu receptoru jāparādās vairākām saitēm, t.i., stabilai daudzvērtīgai piesaistei. Specifisko receptoru skaits uz vienas šūnas virsmas ir 10 4 -10 5 . Dažu vīrusu, piemēram, arbovīrusu, receptori. ir atrodami gan mugurkaulnieku, gan bezmugurkaulnieku šūnās; citiem vīrusiem tikai vienas vai vairāku sugu šūnās.

Cilvēka un dzīvnieku vīrusu iekļūšana šūnā notiek divos veidos: 1) viropeksis (pinocitoze); 2) vīrusa superkapsīda apvalka saplūšana ar šūnas membrānu. Bakteriofāgiem ir savs iespiešanās mehānisms, tā sauktā šļirce, kad fāga proteīna izaugšanas kontrakcijas rezultātā šūnā it kā tiek ievadīta nukleīnskābe.

Vīrusa hemiomas vīrusa atbrīvošanās no vīrusu aizsargapvalkiem deproteinizācija notiek vai nu ar vīrusu enzīmu palīdzību, vai ar šūnu enzīmu palīdzību. Deproteinizācijas galaprodukti ir nukleīnskābes vai nukleīnskābes, kas saistītas ar iekšējo vīrusa proteīnu. Tad notiek vīrusa reprodukcijas otrā fāze, kas noved pie vīrusu komponentu sintēzes.

Transkripcija ir informācijas pārrakstīšana no vīrusa DNS vai RNS uz mRNS saskaņā ar ģenētiskā koda likumiem.

Tulkošana ir process, kurā mRNS ietvertā ģenētiskā informācija tiek pārvērsta noteiktā aminoskābju secībā.

Replikācija ir vīrusa genomam homologu nukleīnskābju molekulu sintēzes process.

Ģenētiskās informācijas ieviešana DNS saturošajos vīrusos notiek tāpat kā šūnās:

DNS transkripcijas un RNS translācijas proteīns

RNS transkripcijas un RNS translācijas proteīns

Vīrusos ar pozitīvu RNS genomu (togavīrusi, pikornavīrusi) transkripcijas nav:

RNS translācijas proteīns

Retrovīrusiem ir unikāls ģenētiskās informācijas pārnešanas veids:

RNS reversās transkripcijas DNS transkripcijas i-RNS translācijas proteīns

DNS integrējas ar saimniekšūnas genomu (provīrusu).

Pēc tam, kad šūna ir ražojusi vīrusu komponentus, sākas pēdējais vīrusa vairošanās posms, vīrusa daļiņu montāža un virionu atbrīvošanās no šūnas. Virionu atbrīvošana no šūnas tiek veikta divos veidos: 1) ar šūnas "eksploziju", kā rezultātā šūna tiek iznīcināta. Šis ceļš ir raksturīgs vienkāršiem vīrusiem (pikorna-, reo-, papova- un adenovīrusiem), 2) iziet no šūnām, veidojot pumpurus. Raksturīgs superkapsīdu saturošiem vīrusiem. Izmantojot šo metodi, šūna nemirst uzreiz, tā var dot vairākus vīrusu pēcnācējus, līdz tās resursi ir izsmelti.

Vīrusu kultūras metodes

Vīrusu audzēšanai laboratorijas apstākļos izmanto šādus dzīvos objektus: 1) šūnu kultūras (audi, orgāni); 2) vistas embriji; 3) laboratorijas dzīvnieki.

Šūnu kultūras

Visizplatītākās ir viena slāņa šūnu kultūras, kuras var iedalīt 1) primārajās (galvenokārt tripsinizētajās), 2) daļēji transplantējamās (diploīdās) un 3) transplantējamās.

Izcelsme tos klasificē embrionālos, neoplastiskos un no pieaugušiem organismiem; pēc morfoģenēzes- uz fibroblastiem, epitēlija utt.

Primārs šūnu kultūras ir jebkura cilvēka vai dzīvnieka audu šūnas, kurām ir iespēja augt kā vienslānis uz plastmasas vai stikla virsmas, kas pārklāta ar īpašu barotni. Šādu kultūru dzīves ilgums ir ierobežots. Katrā gadījumā tos iegūst no audiem pēc mehāniskas slīpēšanas, apstrādes ar proteolītiskajiem enzīmiem un šūnu skaita standartizācijas. Primārās kultūras, kas iegūtas no pērtiķu nierēm, cilvēka embrija nierēm, cilvēka amnija, vistu embrijiem, plaši izmanto vīrusu izolēšanai un uzkrāšanai, kā arī vīrusu vakcīnu ražošanai.

daļēji transplantējams (vai diploīds ) šūnu kultūras - viena veida šūnas, kas spēj izturēt līdz 50-100 pasāžām in vitro, vienlaikus saglabājot savu sākotnējo diploīdu hromosomu komplektu. Cilvēka embriju fibroblastu diploīdu celmi tiek izmantoti gan vīrusu infekciju diagnosticēšanai, gan vīrusu vakcīnu ražošanā.

pārstādīts šūnu līnijām ir raksturīga potenciāla nemirstība un heteroploīds kariotips.

Pārstādīto līniju avots var būt primārās šūnu kultūras (piemēram, SOC, PES, VNK-21 - no diennakti vecu Sīrijas kāmju nierēm; PMS - no jūrascūciņas nierēm utt.), kuru atsevišķas šūnas uzrāda tendenci uz nebeidzamu reprodukciju in vitro. Izmaiņu kopumu, kas izraisa šādu pazīmju parādīšanos no šūnām, sauc par transformāciju, un transplantēto audu kultūru šūnas sauc par transformētajām.

Vēl viens transplantēto šūnu līniju avots ir ļaundabīgi audzēji. Šajā gadījumā šūnu transformācija notiek in vivo. Viroloģiskajā praksē visbiežāk tiek izmantotas šādas transplantēto šūnu līnijas: HeLa - iegūta no dzemdes kakla karcinomas; Ner-2 - no balsenes karcinomas; Detroita-6 - no plaušu vēža metastāzes uz kaulu smadzenēm; RH ir no cilvēka nierēm.

Šūnu audzēšanai ir nepieciešamas uzturvielu barotnes, kuras pēc to mērķa iedala augšanas un atbalsta barotnēs. Augšanas barotnes sastāvam vajadzētu būt vairāk barības vielu, lai nodrošinātu šūnu aktīvu vairošanos, veidojot monoslāni. Atbalsta barotnei ir jānodrošina tikai šūnu izdzīvošana jau izveidotā monoslānī vīrusu reprodukcijas laikā šūnā.

Plaši tiek izmantoti standarta sintētiskie apdrukājamie materiāli, piemēram, sintētiskie 199 materiāli un adatu materiāli. Neatkarīgi no mērķa visas barības vielu barotnes šūnu kultūrām ir izstrādātas, pamatojoties uz sabalansētu sāls šķīdumu. Visbiežāk tas ir Henka risinājums. Vairuma augšanas barotņu neatņemama sastāvdaļa ir dzīvnieku (teļu, buļļu, zirgu) asins serums, bez kura 5-10% klātbūtnes nenotiek šūnu reprodukcija un monoslāņa veidošanās. Serums nav iekļauts apkopes līdzekļos.

Vīrusu izdalīšana šūnu kultūrās un to indikācijas metodes.

Izolējot vīrusus no dažādiem infekcijas materiāliem no pacienta (asinis, urīns, izkārnījumi, gļotādas izdalījumi, uztriepes no orgāniem), tiek izmantotas šūnu kultūras, kas ir visjutīgākās pret iespējamo vīrusu. Inficēšanai izmanto kultūras mēģenēs ar labi attīstītu šūnu monoslāni. Pirms šūnu inficēšanas barotne tiek noņemta un katrai mēģenei pievieno 0,1-0,2 ml testa materiāla suspensijas, kas iepriekš apstrādāta ar antibiotikām, lai iznīcinātu baktērijas un sēnītes. Pēc 30-60 min. vīrusa saskarē ar šūnām, noņemiet lieko materiālu, pievienojiet mēģenei atbalsta barotni un atstājiet to termostatā, līdz tiek atklātas vīrusa vairošanās pazīmes.

Vīrusa klātbūtnes indikators inficētās šūnu kultūrās var būt:

1) specifiskas šūnu deģenerācijas attīstība - vīrusa citopātiskā iedarbība (CPE), kam ir trīs galvenie veidi: apaļo vai sīkšūnu deģenerācija; daudzkodolu milzu šūnu veidošanās - simpplasti; šūnu proliferācijas perēkļu attīstība, kas sastāv no vairākiem šūnu slāņiem;

2) intracelulāro ieslēgumu noteikšana, kas atrodas skarto šūnu citoplazmā un kodolos;

3) pozitīvs hamaglutinācijas tests (RGA);

4) pozitīva hemadsorbcijas reakcija (RGAds);

5) aplikuma veidošanās parādība: ar vīrusu inficētu šūnu vienslānis tiek pārklāts ar plānu agara kārtu, pievienojot neitrālu sarkanu indikatoru (rozā fons). Vīrusa klātbūtnē šūnās uz rozā agara fona veidojas bezkrāsainas zonas ("plāksnes").

6) ja nav CPE vai GA, var iestatīt interferences reakciju: pētāmā kultūra tiek atkārtoti inficēta ar vīrusu, kas izraisa CPE. Pozitīvā gadījumā CPP nebūs (traucējumu reakcija ir pozitīva). Ja testa materiālā nebija vīrusa, tiek novērots CPE.

Vīrusu izolēšana vistu embrijos.

Viroloģiskajiem pētījumiem izmanto vistu embrijus vecumā no 7 līdz 12 dienām.

Pirms inficēšanās nosaka embrija dzīvotspēju. Ovoskopējot dzīvi embriji ir mobili, asinsvadu modelis ir skaidri redzams. Ar vienkāršu zīmuli atzīmējiet gaisa maisiņa robežas. Vistas embrijus inficē aseptiskos apstākļos ar steriliem instrumentiem, iepriekš apstrādājot čaumalu virs gaisa telpas ar jodu un spirtu.

Vistas embriju inficēšanas metodes var būt dažādas: vīrusa uzklāšana uz horiona-alantoīda membrānu, uz amnija un alantoju dobumiem, uz dzeltenuma maisiņu. Infekcijas metodes izvēle ir atkarīga no pētāmā vīrusa bioloģiskajām īpašībām.

Vīrusa klātbūtni vistas embrijā norāda embrija nāve, pozitīvs hemaglutinācijas tests uz stikla ar alantoju vai amnija šķidrumu, fokālie bojājumi ("plāksnes") uz horiona-alantoīda membrānas.

III. Vīrusu izolēšana laboratorijas dzīvniekiem.

Laboratorijas dzīvniekus var izmantot, lai izolētu vīrusus no infekcioza materiāla, ja nav iespējams izmantot ērtākas sistēmas (šūnu kultūras vai cāļu embrijus). Viņi ņem galvenokārt jaundzimušās baltas peles, kāmjus, jūrascūciņas, žurkas. Inficē dzīvniekus pēc vīrusa citotropisma principa: pneimotropos vīrusus injicē intranazāli, neirotropos – intracerebrālos, dermatotropos – uz ādas.

Vīrusa indikācija balstās uz slimības pazīmju parādīšanos dzīvniekiem, to nāvi, patomorfoloģiskām un patohistoloģiskām izmaiņām audos un orgānos, kā arī pozitīvu hemaglutinācijas reakciju ar ekstraktiem no orgāniem.

Netiek veikta ar bināro skaldīšanu. Vēl pagājušā gadsimta 50. gados tika noteikts, ka pavairošana tiek veikta ar reproducēšanas metodi (tulkojumā no angļu valodas reproducēt - taisīt kopiju, reproducēt), tas ir, reproducējot nukleīnskābes, kā arī proteīnu sintēzi, kam seko. virionu kolekcija. Šie procesi notiek dažādās tā sauktās saimnieka šūnas daļās (piemēram, kodolā vai citoplazmā). Šo nesadalīto vīrusu pavairošanas metodi sauc par disjunktīvu. Tas ir tas, uz ko mēs pievērsīsimies sīkāk mūsu rakstā.

reprodukcijas process

Šim procesam ir savas vīrusu reprodukcijas īpašības, un tas izceļas ar secīgu dažu posmu maiņu. Apskatīsim tos atsevišķi.

Fāzes

Vīrusu reprodukcija šūnā notiek vairākās fāzēs, kas aprakstītas tālāk:

1. Pirmā fāze ir vīrusa adsorbcija, kas tika apspriesta iepriekš, uz šūnas virsmas, kas ir jutīga pret šo vīrusu.
2. Otrais ir vīrusa iekļūšana saimniekšūnās ar viropeksijas metodi.
3. Trešais ir sava veida virionu "izģērbšanās", nukleīnskābes atbrīvošana no kapsīda un superkapsīda. Vairākos vīrusos nukleīnskābe iekļūst šūnās, saplūstot viriona apvalkam un saimniekšūnai. Šajā gadījumā trešā un otrā fāze tiek apvienota vienā.

Adsorbcija

Šis vīrusu reprodukcijas posms attiecas uz vīrusa daļiņu iekļūšanu šūnās. Adsorbcija sākas uz šūnas virsmas, mijiedarbojoties gan šūnu, gan vīrusu receptoriem. Tulkojumā no latīņu valodas vārds "receptori" nozīmē "saņemšana". Tie ir īpaši jutīgi veidojumi, kas uztver kairinājumus. Receptori ir molekulas vai molekulāri kompleksi, kas atrodas uz šūnu virsmas un spēj arī atpazīt noteiktas ķīmiskās grupas, molekulas vai citas šūnas un tās saistīt. Sarežģītākajos virionos šādi receptori atrodas uz ārējā apvalka smailveida izauguma vai villu veidā, vienkāršos virionos tie parasti atrodas uz kapsīda virsmas.

Adsorbcijas mehānisms uz uztverošās šūnas virsmas ir balstīts uz receptoru mijiedarbību ar tā sauktajiem "saimnieka" šūnas komplementārajiem receptoriem. Virionu receptori un šūnas ir dažas specifiskas struktūras, kas atrodas uz virsmas.

Adenovīrusi un miksovīrusi adsorbējas tieši uz mukoproteīnu receptoriem, bet arbovīrusi un pikornavīrusi adsorbējas uz lipoproteīnu receptoriem.

Miksovīrusa virionā neiraminidāze iznīcina mukogfoteīna receptoru un atdala N-acetilneiramīnskābes no oligosaharīda, kas satur galaktozi un galaktozamīnu. To mijiedarbība šajā posmā ir atgriezeniska, jo tos būtiski ietekmē temperatūra, vides un sāls komponentu reakcija. Viriona adsorbciju novērš heparīns un sulfētie polisaharīdi, kas nes negatīvu lādiņu, bet to inhibējošo iedarbību noņem daži polikarioni (ekmolīns, DEAE-dekstrāns, protamīna sulfāts), kas neitralizē sulfātu polisaharīdu negatīvo lādiņu.

Viriona iekļūšana saimniekšūnā

Vīrusa ievadīšanas ceļš pret to jutīgā šūnā ne vienmēr būs vienāds. Daudzi virioni spēj iekļūt šūnās ar pinocitozi, kas grieķu valodā nozīmē "dzert", "dzert". Izmantojot šo metodi, šķiet, ka pinocītu vakuola ievelk virionu tieši šūnā. Atlikušie virioni var iekļūt šūnā tieši caur tās membrānu.

Fermenta neiraminidāzes kontakts ar šūnu mukoproteīniem veicina virionu iekļūšanu šūnā starp miksovīrusiem. Jaunāko pētījumu rezultāti pierāda, ka virionu DNS un RNS nav atdalītas no ārējā apvalka, t.i., virioni pilnībā iekļūst jutīgās šūnās ar pinocitozi vai viropeksi. Līdz šim tas ir apstiprināts saistībā ar baku vīrusu, vaccinia, kā arī citiem vīrusiem, kas par savu dzīvotni izvēlas dzīvnieku organismus. Runājot par fāgiem, tie inficē šūnas ar nukleīnskābi. Infekcijas mehānisms ir balstīts uz faktu, ka tie virioni, kas atrodas šūnu vakuolos, tiek hidrolizēti ar enzīmu (lipāzes, proteāzes) palīdzību, kuras laikā DNS tiek atbrīvota no fāga membrānas un nonāk šūnā.

Eksperimentam šūna tika inficēta ar nukleīnskābi, kas tika izolēta no dažiem vīrusiem, un tika ierosināts viens pilns virionu reprodukcijas cikls. Tomēr dabiskos apstākļos inficēšanās ar šādu skābi nenotiek.

Sairšana

Nākamais vīrusa reprodukcijas posms ir sairšana, kas ir NK izdalīšanās no kapsīda un ārējā apvalka. Pēc viriona iekļūšanas šūnās kapsīds piedzīvo dažas izmaiņas, iegūstot jutību pret šūnu proteāzi, pēc tam tiek iznīcināts, vienlaikus atbrīvojot NK. Dažos bakteriofāgos brīvā NA nonāk šūnās. Fitopatogēnais vīruss iekļūst caur bojājumu šūnas sieniņā, un pēc tam tas adsorbējas uz iekšējā šūnas receptora, vienlaikus izdalot NA.

RNS replikācija un vīrusu proteīnu sintēze

Nākamais vīrusa reprodukcijas posms ir vīrusam specifiska proteīna sintēze, kas notiek, piedaloties tā sauktajai messenger RNS (dažos vīrusos tie ir daļa no virioniem, un dažos tie tiek sintezēti tikai inficētās šūnās tieši uz viriona DNS vai RNS veidne). Notiek vīrusu NK replikācija.

RNS vīrusu vairošanās process sākas pēc nukleoproteīnu iekļūšanas šūnā, kur, kompleksējot RNS ar ribosomām, veidojas vīrusu polisomas. Pēc tam tiek sintezētas arī agrīnās olbaltumvielas, kurās jāiekļauj represori no šūnu metabolisma, kā arī RNS polimerāzes, kas tiek translētas ar RNS mātes molekulu. Vismazāko vīrusu citoplazmā jeb kodolā vīrusa divpavedienu RNS veidojas, kompleksējot vecāku plus ķēdi (“+” - RNS ķēde) ar tikko sintezēto, kā arī komplementāri ar to mīnus ķēdi (“- ” - RNS ķēde) . Šo nukleīnskābju virkņu savienojums provocē tikai vienas virknes RNS struktūras veidošanos, ko sauc par replikācijas formu. Vīrusu RNS sintēzi veic replikācijas kompleksi, kuros piedalās RNS replikatīvā forma, RNS polimerāzes enzīms un polisomas.

Ir 2 veidu RNS polimerāzes. Tie ietver: RNS polimerāzi I, kas katalizē replikatīvās formas veidošanos tieši uz plus virknes veidnes, kā arī RNS polimerāzi II, kas piedalās vienpavedienu vīrusa RNS sintēzē uz replikatīva tipa šablona. Nukleīnskābju sintēze mazos vīrusos notiek citoplazmā. Attiecībā uz gripas vīrusu kodolā tiek sintezēts iekšējais proteīns un RNS. Pēc tam RNS izdalās no kodola un iekļūst citoplazmā, kurā kopā ar ribosomām sāk sintezēt vīrusa proteīnu.

Pēc tam, kad virioni nonāk šūnās, tie nomāc nukleīnskābju, kā arī šūnu proteīnu sintēzi. Reprodukcijas laikā uz matricas mRNS tiek sintezēts arī kodolā, kas nes informāciju par olbaltumvielu sintēzi. Vīrusu proteīnu sintēzes mehānisms tiek veikts šūnu ribosomas līmenī, un būvniecības avots būs aminoskābju fonds. Aminoskābju aktivāciju veic fermenti, ar mRNS palīdzību tās tiek pārnestas tieši uz ribosomām (polisomām), kurās tās jau atrodas sintezētā proteīna molekulā.

Tādējādi inficētajās šūnās nukleīnskābju un virionu proteīnu sintēze tiek veikta kā daļa no replikācijas-transkripcijas kompleksa, ko regulē noteikta mehānismu sistēma.

Virionu morfoģenēze

Virionu veidošanās var notikt tikai stingri sakārtotas strukturālo vīrusu polipeptīdu, kā arī to NA savienojuma gadījumā. Un to nodrošina tā sauktā proteīnu molekulu pašsavienošanās NC tuvumā.

Virionu veidošanās

Viriona veidošanās notiek, piedaloties dažām strukturālām sastāvdaļām, kas veido šūnu. Herpes, poliomielīta un vaccinia vīrusi tiek ražoti citoplazmā, bet adenovīrusi veidojas kodolā. Vīrusa RNS sintēze, kā arī nukleokapsīda veidošanās notiek tieši kodolā, un hemaglutinīns veidojas citoplazmā. Pēc tam nukleokapsīds pārvietojas no kodola uz citoplazmu, kurā notiek viriona apvalka veidošanās. Nukleokapsīds no ārpuses ir pārklāts ar vīrusu proteīniem, un hemaglutinīni un neiraminidāze ir iekļauti virionā. Tādā veidā veidojas pēcnācēji, piemēram, gripas vīruss.

Viriona atbrīvošanās no saimniekšūnas

Vīrusa daļiņas tiek atbrīvotas no "saimnieka" šūnas vienlaicīgi (šūnu iznīcināšanas laikā) vai pakāpeniski (bez šūnu iznīcināšanas).

Tieši šajā formā notiek vīrusu reprodukcija. Virioni tiek atbrīvoti no šūnām, parasti divos veidos.

Pirmā metode

Pirmā metode nozīmē sekojošo: pēc virionu absolūtās nobriešanas tieši šūnā tie tiek noapaļoti, tur veidojas vakuoli, un pēc tam tiek iznīcināta arī šūnas membrāna. Pēc šo procesu pabeigšanas virioni tiek atbrīvoti no šūnām vienlaicīgi un pilnībā (pikornavīrusi). Šo metodi sauc par lītisko.

Otrā metode

Otrā metode ietver virionu atbrīvošanu, kad tie nobriest 2–6 stundas uz citoplazmas membrānas (miksovīrusi un arbovīrusi). Miksovīrusu izdalīšanos no šūnas veicina neiraminidāze, kas iznīcina šūnas membrānu. Šīs metodes laikā 75–90% virionu spontāni izdalās barotnē, un šūnas pakāpeniski mirst.