Rozmnožovanie vírusov v bunkových systémoch. Etapy reprodukcie

Vzťah medzi vírusom a hostiteľskou bunkou sa môže vyvíjať rôznymi spôsobmi. Obvykle sa tieto vzťahy dajú zredukovať na tri typy.

Produktívna infekcia: Cyklus rozmnožovania vírusu v hostiteľskej bunke končí vytvorením novej, početnej generácie vírusov, zvyčajne sprevádzané smrťou hostiteľskej bunky.

Infekcia potratom nastáva, keď sa cyklus rozmnožovania vírusu v hostiteľskej bunke náhle preruší. Hostiteľská bunka si zachováva svoju životne dôležitú aktivitu.

Virogeny charakterizované integráciou (inkorporáciou) vírusovej nukleovej kyseliny do genómu hostiteľskej bunky, čo následne vedie k synchrónnej replikácii bunkovej DNA a vírusovej nukleovej kyseliny. Hostiteľská bunka naďalej žije.

Vírusy sa rozmnožujú tak, že sa rozmnožujú v hostiteľskej bunke. Reprodukčný cyklus je proces podriadenia bunkových mechanizmov cudzím vírusovým informáciám.

Funkčne možno vírusové enzýmy rozdeliť do 2 skupín: enzýmy, ktoré uľahčujú prienik vírusovej nukleovej kyseliny do bunky a uvoľnenie vzniknutých viriónov do prostredia a enzýmy zapojené do procesov transkripcie a replikácie vírusovej nukleovej kyseliny.

Reprodukčný cyklus možno rozdeliť do samostatných etáp.

1. štádium – chemisorpcia vírusov na povrchu hostiteľskej bunky

Chemisorpcia je možná len vtedy, ak bunka nesie na svojom povrchu citlivé receptory, ktoré sú komplementárne k receptorom daného vírusu. Vo zvieracích a ľudských bunkách funkciu receptorov pre pikorno- a arbovírusy vykonávajú lipoproteíny a pre myxo- a paramyxovírusy a adenovírusy - mukoproteíny.

V jednoduchých vírusoch sú receptory jedinečnými kombináciami proteínových podjednotiek umiestnených na povrchu kapsidy. V zložitejších vírusoch funkciu receptorov vykonávajú superkapsidové výrastky vo forme hrotov alebo klkov.

2. štádium – prienik vírusu do hostiteľskej bunky.

Spôsoby, akými vírusy vstupujú do bunky, môžu byť rôzne. Predpokladá sa, že veľa vírusov vstupuje do buniek prostredníctvom pinocytóza, alebo viropexis. Počas pinocytózy v oblasti chemisorpcie vírusu bunková membrána vytvára invagináciu a prehltne vírus. Ako súčasť pinocytovej vakuoly sa vírus dostáva do cytoplazmy.

Niektoré vírusy vstupujú do buniek fúziou bunkových a vírusových membrán.

K penetrácii fágovej DNA do bakteriálnej bunky dochádza v dôsledku čiastočnej deštrukcie bunkovej membrány fágovým lyzozýmom a kontraktilnej reakcie fágového zvyšku.

3. fáza – deproteinizácia vírusu.

Proces deproteinizácie vírusu zahŕňa uvoľnenie jeho nukleovej kyseliny z kapsidových proteínov. Len čo sa vírusová nukleová kyselina uvoľní z kapsidových proteínov, začína takzvané latentné obdobie - obdobie zatmenie. Predpokladá sa, že počas obdobia zatmenia vírusová nukleová kyselina prechádza cez cytoplazmu bunky do oblasti jadra.

4. fáza – syntéza zložiek vírusu.

Súbor procesov v tejto fáze možno rozdeliť do troch etáp:

Prvá etapa je prípravná. Má dva ciele: potlačiť fungovanie genetického aparátu bunky, zastaviť syntézu bunkových proteínov a nukleových kyselín, preniesť bunkový proteín syntetizujúci aparát pod kontrolu genómu vírusu; pripraviť podmienky pre replikáciu nukleovej kyseliny a syntézu vírusových kapsidových proteínov.

Druhou fázou je replikácia vírusovej nukleovej kyseliny. Dvojvláknové DNA genómové vírusy sa vyznačujú rovnakým spôsobom realizácie genetickej informácie ako iné živé organizmy. Procesu replikácie DNA predchádza transkripcia mRNA. Mediálna RNA vírusu je translatovaná bunkovými ribozómami a skoré vírusovo špecifické proteíny sú syntetizované na vírus-polyzóm pomocou matrice mRNA.

Akonáhle boli syntetizované skoré vírusovo špecifické proteíny, začína proces replikácie vírusovej DNA. Replikácia dvojvláknovej DNA vírusu sa riadi princípom replikácie DNA bunkových organizmov semikonzervatívnym spôsobom.

Proces replikácie jednovláknovej DNA začína syntézou jej komplementárneho páru. Výsledkom je vytvorenie dvojvláknovej kruhovej rodičovskej DNA.

Štúdium mechanizmu replikácie RNA genómových vírusov sa začalo v roku 1961, keď boli objavené RNA genómové fágy.

V RNA genómových vírusoch je molekula RNA genetickým materiálom a zároveň vykonáva funkcie mRNA a DNA.

V roku 1970 bol v jednobunkových RNA vírusoch objavený enzým RNA-dependentná DNA polymeráza, čo naznačuje prítomnosť procesu reverznej transkripcie. Neskôr sa ukázalo, že onkogénne RNA vírusy majú matricu svojej RNA s účasťou RNA-dependentnej
DNA kópia je transkribovaná DNA polymerázou obsiahnutou vo virióne. Kópia DNA sa mení z jednovláknovej na replikatívnu dvojvláknovú formu, ktorá zabezpečuje replikáciu vírusovej RNA a syntézu potrebných enzýmov.

Treťou etapou je syntéza kapsidových proteínov.

Tento proces zaostáva v čase od procesu replikácie vírusovej nukleovej kyseliny a začína, keď je replikácia v plnom prúde. K syntéze kapsidových proteínov dochádza tak v jadre, ako aj v cytoplazme bunky. Vírusovo špecifická mRNA je translatovaná bunkovými ribozómami a syntéza prekurzorových proteínov prebieha na vírusovom polyzóme. Z tohto „fondu“ prekurzorových proteínov sa tvoria vírusové kapsidové proteíny.

5. štádium – zostavenie viriónov alebo morfogenéza vírusu.

V jednoducho organizovaných vírusoch sú proteínové podjednotky kapsidy umiestnené v presne usporiadanom spojení okolo nukleovej kyseliny. V komplexných vírusoch sa bunkové štruktúry – jadrové a cytoplazmatické membrány – zúčastňujú aj procesu zostavovania viriónov.

Štádium 6 – výstup vírusu z bunky.

Tento proces sa pre rôzne vírusy vykonáva odlišne. K uvoľneniu DNA-genómových fágov dochádza, keď je bunka úplne lyzovaná fágovým lyzozýmom. Komplexne organizované ľudské a zvieracie vírusy opúšťajú bunku s časťou cytoplazmy pučaním cez cytoplazmatickú membránu a obal, pričom súčasne získavajú superkapsidu. Často je uvoľňovanie vírusov z bunky uľahčené jej trávením krvnými fagocytmi. Rastlinné vírusy môžu prechádzať z bunky do bunky cez medzibunkové spojenia – plazmodesmata.

Reprodukčný cyklus vírusu sa najčastejšie končí produktívnou infekciou – vytvorením veľkej populácie (100 – 200) plnohodnotných viriónov, ktorá je zvyčajne sprevádzaná smrťou hostiteľa.

Taxonómia, klasifikácia

PARAMYXOVÍRUSY

Paramyxovírusy (čeľaď Paramyxoviridae z lat. para - asi, myxa - hlien) - rodina RNA vírusov. Rodina obsahuje respiračný syncyciálny vírus, vírusy osýpok, mumpsu a parainfluenzy, prenášané respiračným mechanizmom. Donedávna čeľaď Paramyxoviridae v súlade so všeobecne uznávanou klasifikáciou vírusov zahŕňala tri rody: Paramyxovirus, Morbillivirus, Pneumovirus. Nedávno však došlo k zmenám v klasifikácii.

Rodina Paramyxoviridae po rozdelení do dvoch podrodín sa počet rodov zvýšil:

1. Podčeľaď Paramyxovirinae zahŕňa pôrod Respirovírus(predchádzajúce meno - paramyxovírus), morbillivírus A rubulavírus(nový rod);

2. Podčeľaď Pneumovirinae obsahuje rody Pneumovírus A Metapneumovírus.

2. Morfológia, veľkosť, vlastnosti genómu

Štruktúra virionu. Všetci členovia čeľade Paramyxoviridae majú podobnú štruktúru. Ide o komplexný RNA genómový vírus veľkej veľkosti. Typickým predstaviteľom je Sendai vírus (je patogénny pre myši) a ultraštruktúra paramyxovírusov je diskutovaná na tomto príklade (obr. 5). Virión má okrúhly tvar, jeho priemer je 150-300 nm. Vonku sa nachádza lipoproteínová superkapsida s mnohými tŕňmi dvoch typov na povrchu (obr. 4). Zvnútra vrstva proteínu matrice M susedí so superkapsidom. V centrálnej časti viriónu sa nachádza vlákno nukleokapsidu (RNP) so špirálovitým typom symetrie, stočené do voľnej gule.

Ryža. 4 Schéma paramyxovírusu Obr. 5 Elektronogram vírusu Sendai

genóm je reprezentovaná veľkou lineárnou jednovláknovou mínus RNA molekulou kódujúcou 7 proteínov. Medzi nimi je hlavný kapsidový proteín NP, proteíny polymerázového komplexu L a P, neštrukturálny proteín C (všetky sú súčasťou nukleokapsidu), ako aj proteín M a povrchové glykoproteíny. Sú to pripojovacie proteíny a fúzny proteín (F-proteín). Pripevňovacie proteíny tvoria jeden typ chrbtice a proteín F tvorí iný typ chrbtice. V rôznych paramyxovírusoch sú pripájacie proteíny reprezentované: HN (hemaglutinín-neuraminidáza), H (hemaglutinín) alebo G-proteínom.

Parainfluenza. Na základe antigénov vírusových proteínov HN, NP, F sa rozlišujú 4 hlavné sérotypy vírusov parainfluenzy. Typy 1, 2, 3 skrížene reagujú s protilátkami proti vírusu mumpsu. Vírus typu 4 je odlišný a má 2 podtypy (existuje teda 5 typov vírusov parainfluenzy). Všetky vírusy parainfluenzy majú HN proteín, a preto vykazujú hemaglutináciu a aktivitu neuraminidázy. Vírus parainfluenzy typu 1 a 2 aglutinuje kuracie erytrocyty, vírus parainfluenzy 3 aglutinuje iba erytrocyty morčiat.

Paramyxovírus (obr. 5) viaže obalové glykoproteíny (HN, H alebo G) na povrch bunky (1). Proteín F zabezpečuje fúziu vírusového obalu s plazmatickou membránou bunky, bez tvorby endozómov. Replikácia genómu je podobná replikácii bez RNA genómových vírusov: RNA polymeráza je zavedená do bunky s nukleokapsidom vírusu. Genóm sa prepíše do jednotlivých mRNA (2) pre každý proteín a kompletný plus templát (3) pre genómovú RNA. Nové genómy interagujú s L-, P- a NP proteínmi a vytvárajú nukleokapsidy. Syntetizovaný matricový proteín sa presúva do vnútornej vrstvy bunkovej membrány. Prekurzory spinálnych glykoproteínov sa syntetizujú na ribozómoch spojených s membránami endoplazmatického retikula (ER). Sú glykozylované, pohybujú sa cez ER a Golgiho aparát (AG) a integrujú sa do bunkovej membrány. Nukleokapsid sa viaže na matricový proteín a glykoproteínom modifikovanú membránu (superkapsidu). Virióny opúšťajú bunku (4) pučaním.

Ryža. 5 Reprodukcia paramyxovírusov

Paramyxovírusy majú schopnosť pomocou proteínu F prechádzať do susedných buniek, čo spôsobuje ich fúziu. V tomto prípade vznikajú mnohojadrové obrie bunky – syncýtia (symplasty). Tento mechanizmus umožňuje vírusom šíriť sa priamo z bunky do bunky, čím sa vyhýba pôsobeniu protilátok neutralizujúcich vírus. Schopnosť vytvárať sympplasty je charakteristickým znakom paramyxovírusov.

Výber z databázy: Odpovede na otázky ku skúške BJD.docx, IIST - otázky 2018 odpovede.docx, Testové otázky pre samoukov.docx, otázky teórie manažmentu.docx, otázky DKB ku skúške.docx, 30 odpovedí na otázky o behaní pdf, Testovacie otázky.docx, testy, otázky 8РЯ.doc, Testovacie otázky a úlohy s odpoveďami pre prístup k počítaču, Obchodné a vedecké témy. Otázky k testu.doc.
OBSAH

Kontrolné otázky:

1. Reprodukcia DNA genómových vírusov: hlavné štádiá, znaky reprodukcie…………………………………………………..……........……... 3

2. Znaky reprodukcie vírusu v živých systémoch: laboratórne zvieratá, kuracie embryá, bunkové kultúry…………………………………………………..… ……16

3. Úloha ................................................ .................................................................... ...........20

Použitá literatúra………………………………………………………………………………..25

1. Reprodukcia DNA genómových vírusov: hlavné štádiá, znaky reprodukcie

Rozmnožovanie vírusov

Proces rozmnožovania vírusu možno rozdeliť do dvoch fáz. Prvá fáza zahŕňa deje, ktoré vedú k adsorpcii a vstupu vírusu do bunky, uvoľneniu jeho vnútornej zložky a jeho modifikácii tak, že je schopný spôsobiť infekciu. V súlade s tým prvá fáza zahŕňa tri stupne: 1) adsorpciu vírusu na bunky; 2) prienik vírusu do buniek; 3) stripovanie vírusu v bunke. Tieto štádiá sú zamerané na zabezpečenie toho, aby sa vírus dostal do príslušných bunkových štruktúr a jeho vnútorná zložka sa uvoľnila z ochranných membrán. Po dosiahnutí tohto cieľa začína druhá fáza reprodukcie, počas ktorej dochádza k expresii vírusového genómu. Táto fáza zahŕňa štádiá: 1) transkripcia, 2) translácia messengerovej RNA, 3) replikácia genómu, 4) zostavenie vírusových komponentov. Konečným štádiom reprodukcie je uvoľnenie vírusu z bunky.

Prvá fáza reprodukcie.

I. Adsorpcia viriónov na povrchu bunky.

Interakcia vírusu s bunkou začína procesom adsorpcie, t.j. prichytením vírusových častíc k povrchu bunky. Proces adsorpcie je možný za prítomnosti vhodných receptorov na povrchu bunky a „rozpoznania“ látok na povrchu vírusu. Úplne počiatočné adsorpčné procesy sú svojou povahou nešpecifické a môžu byť založené na elektrostatickej interakcii kladne a záporne nabitých skupín na povrchu vírusu a bunky. Rozpoznanie bunkových receptorov vírusovými proteínmi, čo vedie k prichyteniu vírusovej častice k bunke, je však vysoko špecifický proces. Proteíny na povrchu vírusu, ktoré rozpoznávajú špecifické skupiny na plazmatickej membráne bunky a spôsobujú prichytenie vírusovej častice k nim, sa nazývajú pripájacie proteíny.

Vírusy využívajú receptory určené na to, aby do bunky prešli látky potrebné pre jej život: živiny, hormóny, rastové faktory atď. Receptory môžu mať rôznu chemickú povahu a môžu to byť bielkoviny, sacharidová zložka bielkovín a lipidov, lipidy. Receptory pre vírusy chrípky a paramyxovírusy sú kyselina sialová v zložení glykoproteínov a glykolipidov (gangliozidov), pre rabdovírusy a reovírusy - tiež sacharidová zložka v zložení bielkovín a lipidov, pre pikornavírusy a adenovírusy - proteíny, pre niektoré vírusy - lipidy . Špecifické receptory hrajú úlohu nielen pri prichytení vírusovej častice k povrchu bunky. Určujú ďalší osud vírusovej častice, jej vnútrobunkový transport a dodanie do určitých oblastí cytoplazmy a jadra, kde je vírus schopný iniciovať infekčný proces. Vírus sa môže tiež pripojiť k nešpecifickým receptorom a dokonca preniknúť do bunky, ale iba pripojenie k špecifickému receptoru povedie k infekcii.

K prichyteniu vírusovej častice k povrchu bunky dochádza spočiatku vytvorením jednoduchej väzby medzi vírusovou časticou a receptorom. Takéto prichytenie je však krehké a vírusová častica sa môže ľahko dostať z povrchu bunky – reverzibilná adsorpcia. Aby došlo k ireverzibilnej adsorpcii, medzi vírusovou časticou a mnohými receptorovými molekulami sa musia objaviť viacnásobné väzby, t.j. musí nastať stabilné multivalentné pripojenie. Počet molekúl bunkových receptorov v adsorpčných miestach môže dosiahnuť až 3000. Stabilná väzba vírusovej častice na povrch bunky v dôsledku multivalentného prichytenia nastáva vďaka možnosti voľného pohybu receptorových molekúl v lipidovej dvojvrstve plazmatickej membrány. , ktorá je určená pohyblivosťou, „tekutosťou“ proteín-lipidovej vrstvy. Zvýšenie tekutosti lipidov je jednou z prvých udalostí pri interakcii vírusu s bunkou, čo vedie k vytvoreniu receptorových polí v mieste kontaktu vírusu s povrchom bunky a stabilnému prichyteniu vírusovej častice k výsledné skupiny.

Počet špecifických receptorov na bunkovom povrchu sa pohybuje medzi 104 a 105 na bunku. Receptory pre niektoré vírusy môžu byť prítomné len v obmedzenom súbore hostiteľských buniek a to môže určiť citlivosť tela na daný vírus. Napríklad pikornavírusy sa adsorbujú iba na bunky primátov. Naopak, receptory pre iné vírusy sú široko zastúpené na povrchu buniek rôznych druhov, ako sú napríklad receptory pre ortomyxovírusy a paramyxovírusy, čo sú zlúčeniny obsahujúce sialyl. Preto majú tieto vírusy pomerne široké spektrum buniek, na ktorých môže dochádzať k adsorpcii vírusových častíc. Bunky extrémne širokého spektra hostiteľov majú receptory pre množstvo togavírusov: tieto vírusy môžu adsorbovať a infikovať bunky stavovcov aj bezstavovcov.

II. Prenikanie vírusu do bunky.

Historicky existovala predstava o dvoch alternatívnych mechanizmoch prenikania živočíšnych vírusov do buniek - viropexiou (endocytózou) a fúziou vírusových a bunkových membrán. Oba tieto mechanizmy sa však nevylučujú, ale dopĺňajú.

Pojem „viropexis“ znamená, že vírusová častica vstúpi do cytoplazmy v dôsledku invaginácie časti plazmatickej membrány a vytvorenia vakuoly, ktorá obsahuje vírusovú časticu.

Endocytóza receptorov. Viropexis je špeciálny prípad receptorovej alebo adsorpčnej endocytózy. Tento proces je bežným mechanizmom, ktorým do bunky vstupujú nutričné ​​a regulačné proteíny, hormóny, lipoproteíny a iné látky z extracelulárnej tekutiny. Endocytóza receptora sa vyskytuje v špecializovaných oblastiach plazmatickej membrány, kde sa nachádzajú špeciálne jamky pokryté na cytoplazmatickej strane špeciálnym proteínom s veľkou molekulovou hmotnosťou – klatrínom. Na dne jamy sú špecifické receptory. Jamky umožňujú rýchlu invagináciu a tvorbu klatrínom potiahnutých intracelulárnych vakuol. Polčas prieniku látky do bunky týmto mechanizmom nepresahuje 10 minút od okamihu adsorpcie. Počet vakuol vytvorených za jednu minútu dosahuje viac ako 2000. Receptorová endocytóza je teda dobre koordinovaný mechanizmus, ktorý zabezpečuje rýchly prienik cudzorodých látok do bunky.

Potiahnuté vakuoly fúzujú s inými väčšími cytoplazmatickými vakuolami, pričom vytvárajú receptory obsahujúce receptory, ale nie klatrín, ktorý sa zase spája s lyzozómami. Týmto spôsobom sa proteíny, ktoré vstupujú do bunky, zvyčajne transportujú do lyzozómov, kde sa rozkladajú na aminokyseliny; môžu obchádzať lyzozómy a hromadiť sa v iných častiach bunky v nedegradovanej forme. Alternatívou k receptorovej endocytóze je tekutá endocytóza, keď v špecializovaných oblastiach membrány nedochádza k invaginácii. Väčšina obalených a neobalených živočíšnych vírusov vstupuje do bunky prostredníctvom mechanizmu receptorovej endocytózy. Endocytóza zabezpečuje intracelulárny transport vírusovej častice v endocytárnej vakuole, pretože vakuola sa môže pohybovať v akomkoľvek smere a zlúčiť sa s bunkovými membránami (vrátane jadrovej membrány), čím sa vírusová častica uvoľní v zodpovedajúcich intracelulárnych miestach. Takýmto spôsobom sa napríklad jadrové vírusy dostávajú do jadra a reovírusy do lyzozómov. Avšak vírusové častice, ktoré vstúpili do bunky, sa nachádzajú vo vakuole a sú oddelené od cytoplazmy jej stenami. Predtým, ako môžu spôsobiť infekčný proces, musia prejsť niekoľkými štádiami.

Fúzia vírusových a bunkových membrán. Aby vnútorná zložka vírusu prešla cez bunkovú membránu, vírus využíva mechanizmus membránovej fúzie. V obalených vírusoch je fúzia spôsobená bodovou interakciou vírusového fúzneho proteínu s lipidmi bunkovej membrány, v dôsledku čoho sa vírusový lipoproteínový obal integruje s bunkovou membránou a vnútorná zložka vírusu sa objaví na jeho druhej strane. strane. V neobalených vírusoch jeden z povrchových proteínov tiež interaguje s lipidmi bunkových membrán, čo spôsobuje, že vnútorná zložka prechádza cez membránu. Väčšina živočíšnych vírusov vstupuje do cytosólu z receptozómu.

Ak je počas endocytózy vírusová častica pasívnym pasažierom, potom sa počas fúzie stáva aktívnym účastníkom procesu. Fúzny proteín je jedným z jeho povrchových proteínov. Doteraz bol tento proteín identifikovaný iba v paramyxovírusoch a ortomyxovírusoch. V paramyxovírusoch je tento proteín (P proteín) jedným z dvoch glykoproteínov umiestnených na povrchu vírusovej častice. Funkciu fúzneho proteínu vo víruse chrípky vykonáva malá hemaglutinačná podjednotka.

Paramyxovírusy vyvolávajú membránovú fúziu pri neutrálnom pH a vnútorná zložka týchto vírusov môže vstúpiť do bunky priamo cez plazmatickú membránu. Avšak väčšina obalených a neobalených vírusov indukuje membránovú fúziu iba pri nízkych hodnotách pH, ​​medzi 5,0 a 5,75. Ak sa k bunkám pridajú slabé zásady (chlorid amónny, chlorochín a pod.), ktoré zvýšia pH v endocytických vakuolách na 6,0, membránová fúzia nenastane, vírusové častice zostanú vo vakuolách a infekčný proces nenastane. Prísna závislosť membránovej fúzie od hodnôt pH je spôsobená konformačnými zmenami vo vírusových fúznych proteínoch.

Lysozóm má vždy nízku hodnotu pH (4,9). V endocytárnej vakuole (receptozóme) sa acidifikácia vytvára „protónovou pumpou“ závislou od ATP na bunkovom povrchu počas tvorby obalenej vakuoly. Acidifikácia endocytovej vakuoly má veľký význam pre fyziologické ligandy vstupujúce do bunky, pretože nízke pH podporuje disociáciu ligandu z receptora a recykláciu receptorov.

Rovnaký mechanizmus, ktorý je základom fúzie vírusových a bunkových membrán, určuje vírusom indukovanú hemolýzu a fúziu plazmatických membrán susedných buniek s tvorbou viacjadrových buniek, symplastov a syncýcií. Vírusy spôsobujú dva typy bunkovej fúzie: 1) „fúzia zvonku“ a 2) „fúzia zvnútra“. „Fúzia zvonku“ sa vyskytuje pri vysokej multiplicite infekcie a je zistená počas prvých hodín po infekcii. Tento typ fúzie, opísaný pre paramyxovírusy, je spôsobený proteínmi infikujúceho vírusu a nevyžaduje intracelulárnu syntézu vírusových zložiek. Naproti tomu „fúzia zvnútra“ nastáva pri nízkej multiplicite infekcie, je detekovaná v relatívne neskorých štádiách infekčného procesu a je spôsobená novosyntetizovanými vírusovými proteínmi. „Fúzia zvnútra“ je opísaná pre mnohé vírusy: herpes vírusy, onkovírusy, patogény pomalých infekcií atď. Tento typ fúzie spôsobujú rovnaké vírusové glykoproteíny, ktoré zabezpečujú penetráciu vírusu do bunky.

III. Vyzliekanie – deproteinizácia vírusu

Vírusové častice, ktoré sa dostali do bunky, sa musia vyzliecť, aby vyvolali infekčný proces. Účelom vyzliekania je odstránenie vírusových ochranných membrán, ktoré bránia expresii vírusového genómu. V dôsledku vyzliekania sa uvoľní vnútorná zložka vírusu, ktorá môže spôsobiť infekčný proces. Vyzliekanie je sprevádzané množstvom charakteristických znakov: v dôsledku rozpadu vírusovej častice mizne infekčná aktivita, v niektorých prípadoch sa objavuje citlivosť na nukleázy, vzniká odolnosť voči neutralizačnému účinku protilátok, pri použití čísla sa stráca fotosenzitivita. drog.

Konečným produktom vyzliekania sú jadrá, nukleokapsidy alebo nukleové kyseliny. U mnohých vírusov sa ukázalo, že produktom na vyzliekanie nie sú holé nukleové kyseliny, ale nukleové kyseliny spojené s vnútorným vírusovým proteínom. Napríklad konečným produktom pikornavírusov je RNA, kovalentne spojená s proteínom VPg, konečným produktom adenovírusov je DNA, kovalentne spojená s jedným z vnútorných vírusových proteínov.

V niektorých prípadoch je schopnosť vírusov vyvolať infekčný proces daná možnosťou ich vyzliekania v bunke daného systému. Toto štádium je teda jedným zo štádií, ktoré obmedzujú infekciu.

K vyzliekaniu množstva vírusov dochádza v špecializovaných oblastiach vo vnútri bunky (lyzozómy, štruktúry Golgiho aparátu, perinukleárny priestor, jadrové póry na jadrovej membráne). Pri splynutí vírusovej a bunkovej membrány sa prienik do bunky spája s vyzliekaním.

Zvliekanie a intracelulárny transport sú vzájomne súvisiace procesy: ak je narušený správny intracelulárny transport do miest vyzliekania, vírusová častica vstúpi do lyzozómu a je zničená lyzozomálnymi enzýmami.

Druhá fáza reprodukcie .

I. Prepis.

Transkripcia sa uskutočňuje pomocou špeciálneho enzýmu - RNA polymerázy, ktorá viaže nukleotidy vytváraním 3-5´fosfodiesterových mostíkov. K tejto väzbe dochádza iba v prítomnosti templátu DNA.

Produkty transkripcie v bunke sú mRNA. Samotná bunková DNA, ktorá je nositeľom genetickej informácie, nemôže priamo programovať syntézu bielkovín. Prenos genetickej informácie z DNA do ribozómov sa uskutočňuje prostredníctvom RNA messengeru. Toto je základ centrálnej dogmy molekulárnej biológie, ktorá je vyjadrená nasledujúcim vzorcom:

DNA - transkripcia - RNA - translácia - proteín,

kde šípky ukazujú smer prenosu genetickej informácie.

Implementácia genetickej informácie vo vírusoch. Stratégia vírusového genómu vo vzťahu k syntéze mRNA je pre rôzne vírusy odlišná. V DNA vírusoch sa mRNA syntetizuje na templáte jedného z reťazcov DNA. Vzorec na prenos genetickej informácie je rovnaký ako v bunke:

DNA - transkripcia - RNA - translácia - proteín.

DNA vírusy, ktoré sa rozmnožujú v jadre, využívajú na transkripciu bunkovú polymerázu. Tieto vírusy zahŕňajú papovavírusy, adenovírusy a herpes vírusy. DNA vírusy, ktoré sa rozmnožujú v cytoplazme, nemôžu využívať bunkový enzým nachádzajúci sa v jadre. Transkripcia ich genómu sa uskutočňuje vírusovo špecifickým enzýmom - DNA polymerázou, ktorá preniká do bunky ako súčasť vírusu. Tieto vírusy zahŕňajú vírusy kiahní a iridovírusy.

Enzýmy, ktoré prepisujú vírusový genóm. Transkripcia množstva vírusov obsahujúcich DNA - papovavírusy, adenovírusy, herpes vírusy, parvovírusy, hepadnavírusy. Uskutočňuje sa v bunkovom jadre a v tomto procese sa široko využívajú mechanizmy bunkovej transkripcie – transkripčné enzýmy a ďalšie modifikácie transkriptov. Transkripcia týchto vírusov sa uskutočňuje pomocou bunkovej RNA polymerázy II, enzýmu, ktorý prepisuje bunkový genóm. Špeciálna skupina adenovírusových transkriptov sa však syntetizuje pomocou iného bunkového enzýmu - RNA polymerázy III. V dvoch ďalších rodinách zvieracích vírusov obsahujúcich DNA, vírusov kiahní a iridovírusov, dochádza k transkripcii v cytoplazme. Keďže v cytoplazme nie sú žiadne bunkové polymerázy, transkripcia týchto vírusov vyžaduje špeciálny vírusový enzým - vírusovú RNA polymerázu. Tento enzým je štrukturálny vírusový proteín.

Regulácia transkripcie. Transkripcia vírusového genómu je počas infekčného cyklu prísne regulovaná. Regulácia sa uskutočňuje bunkovými aj vírusovo špecifickými mechanizmami. V niektorých vírusoch, najmä vírusoch obsahujúcich DNA, existujú tri obdobia transkripcie – veľmi skoré, skoré a neskoré. Tieto vírusy zahŕňajú vírusy kiahní, herpes vírusy, papovavírusy a adenovírusy. V dôsledku ultra skorej a skorej transkripcie sú ultra skoré a skoré gény selektívne čítané, aby vytvorili ultra skoré alebo skoré mRNA. Počas neskorej transkripcie sa číta ďalšia časť vírusového genómu, neskoré gény, pričom vznikajú neskoré mRNA. Počet neskorých génov zvyčajne prevyšuje počet skorých génov. Mnohé veľmi skoré gény sú gény pre neštrukturálne proteíny – enzýmy a regulátory transkripcie a replikácie vírusového genómu. Na rozdiel od toho neskoré gény sú zvyčajne gény pre štrukturálne proteíny. Typicky neskorá transkripcia číta celý genóm, ale s prevahou neskorej génovej transkripcie.

Faktorom regulujúcim transkripciu v jadrových vírusoch je transport transkriptov z jadra do cytoplazmy, do miesta fungovania mRNA – polyzómov.

Produktom ultra skorej transkripcie herpetických vírusov sú A-proteíny. Funkcia jedného alebo viacerých z nich je nevyhnutná pre transkripciu ďalšej skupiny génov kódujúcich P proteíny. P proteíny zase zapínajú transkripciu poslednej skupiny neskorých génov kódujúcich U proteíny. Tento typ regulácie sa nazýva „kaskáda“.

II. Vysielanie.

Ide o proces prekladu genetickej informácie obsiahnutej v mRNA do špecifickej sekvencie aminokyselín v syntetizovaných proteínoch špecifických pre vírus. K syntéze proteínov v bunke dochádza v dôsledku translácie mRNA na ribozómoch. V ribozómoch sa tok informácií (v mRNA) spája s tokom aminokyselín, ktoré prinášajú transferovú RNA (tRNA). V bunke je veľké množstvo rôznych tRNA. Každá aminokyselina musí mať svoju vlastnú tRNA.

Molekula tRNA je jednovláknová RNA so zložitou štruktúrou v tvare javorového listu.

Väzba špecifickej tRNA a aminokyseliny sa uskutočňuje enzýmom aminoacylsyntetáza. Jeden koniec tRNA sa viaže na aminokyselinu a druhý na nukleotidy mRNA, ku ktorým sú komplementárne. Tri nukleotidy na mRNA kódujú jednu aminokyselinu a nazývajú sa „triplet“ alebo „kodón“ a komplementárne tri nukleotidy na tRNA sa nazývajú „antikodón“.

Proces transkripcie pozostáva z troch fáz: iniciácia predĺženia, ukončenie.

Iniciácia translácie je najkritickejšou fázou v procese translácie, ktorá je založená na rozpoznaní mRNA ribozómom a naviazaní na jeho špeciálne oblasti. Ribozóm rozpoznáva mRNA cez uzáver na 5' konci a posúva sa smerom k 3' koncu, kým nedosiahne iniciačný kodón, ktorý začne transláciu. V eukaryotickej bunke sú iniciačnými kodónmi AUG (adenín, uracil, guanín) kodóny kódujúce metionín. Syntéza všetkých polypeptidových reťazcov začína metionínom. Špecifické rozpoznanie vírusu a RNA ribozómom sa uskutočňuje vďaka vírusovo špecifickým iniciačným faktorom.

Po prvé, malá ribozomálna podjednotka sa viaže na mRNA. Komplex mRNA s malou ribozomálnou podjednotkou je spojený s ďalšími komponentmi potrebnými na iniciáciu translácie. Ide o niekoľko proteínových molekúl nazývaných „iniciátorové faktory“. V prokaryotickej bunke sú ich najmenej tri a v eukaryotickej viac ako deväť. Iniciátorové faktory určujú rozpoznanie špecifických mRNA ribozómom. Výsledkom je vytvorenie komplexu, ktorý je nevyhnutný na iniciáciu prekladu, ktorý sa nazýva „iniciačný komplex“. Iniciačný komplex zahŕňa: mRNA; malá ribozomálna podjednotka; aminoacyl-tRNA nesúca iniciátorovú aminokyselinu; iniciačné faktory; niekoľko molekúl GTP (guanozíntrifosfát).

V ribozóme sa tok informácií spája s tokom aminokyselín. Vstup aminoacyl-tRNA do A-centra veľkej ribozomálnej podjednotky je dôsledkom rozpoznávania a jej antikodón interaguje s kodónom mRNA nachádzajúcim sa v malej ribozomálnej podjednotke. Keď sa mRNA posunie o jeden kodón, tRNA sa prenesie do peptidylového centra (P-centrum) a jej aminokyselina sa spojí s iniciátorovou aminokyselinou a vytvorí prvú peptidovú väzbu. tRNA bez aminokyselín opúšťa ribozóm a môže opäť fungovať pri transporte špecifických aminokyselín. Na jej miesto sa prenesie nová tRNA z A-centra do P-centra a vytvorí sa nová peptidová väzba. V A-centre sa objaví prázdny kodón mRNA, ku ktorému sa okamžite pripojí zodpovedajúca tRNA a do rastúceho polypeptidového reťazca sa pridávajú nové aminokyseliny.

Translačné predlžovanie je proces predlžovania, zvyšovania polypeptidového reťazca, založený na pridávaní nových aminokyselín pomocou peptidovej väzby. Vlákno mRNA je neustále ťahané cez ribozóm a genetická informácia v ňom obsiahnutá je „dekódovaná“. mRNA často funguje súčasne na niekoľkých ribozómoch, z ktorých každý syntetizuje rovnaký polypeptidový reťazec kódovaný touto mRNA.

K ukončeniu translácie dochádza v momente, keď ribozóm dosiahne terminačný kodón v mRNA (UAA, UGA, UAG). Translácia sa zastaví a polypeptidový reťazec sa uvoľní z polyribozómu. Po ukončení translácie sa polyribozómy rozpadajú na podjednotky, ktoré sa môžu stať súčasťou nových polyribozómov.

Každá RNA funguje na niekoľkých ribozómoch. Skupina ribozómov pôsobiacich na jednej molekule mRNA sa nazýva polyribozóm alebo polyzóm. Polyzómy môžu pozostávať zo 4-6 až 20 alebo viacerých ribozómov.

Vírusovo špecifické polyzómy môžu byť buď voľné alebo viazané na membránu. Vnútorné proteíny sa zvyčajne syntetizujú na voľných polyzómoch; glykoproteíny sa vždy syntetizujú na polyzómoch viazaných na membránu.

Keďže genóm zvieracieho vírusu je reprezentovaný molekulou kódujúcou viac ako jeden proteín, vírusy čelia potrebe syntetizovať buď dlhú mRNA kódujúcu jeden obrovský prekurzorový polypeptid, ktorý sa potom musí na určitých miestach rozrezať na funkčne aktívne proteíny, alebo krátke monocistrónne mRNA, z ktorých každá kóduje jeden proteín. Existujú teda dva spôsoby tvorby vírusových proteínov:

prvá - mRNA je preložená do obrovského prekurzorového polypeptidu, ktorý sa po syntéze postupne štiepi na zrelé funkčne aktívne proteíny;

po druhé, mRNA je translatovaná za vzniku zrelých proteínov alebo proteínov, ktoré sú po syntéze len mierne modifikované.

Prvý spôsob translácie je charakteristický pre vírusy s plus vláknom obsahujúce RNA - pikornavírusy a togavírusy. Ich mRNA sa preloží do obrovského polypeptidového reťazca, takzvaného polyproteínu, ktorý sa vo forme súvislej stuhy vysunie z ribozomálneho „dopravníka“ a rozreže sa na jednotlivé proteíny požadovanej veľkosti. Rezanie vírusových proteínov je viacstupňový proces, ktorý vykonávajú tak vírusovo špecifické, ako aj bunkové proteázy.

Druhý spôsob tvorby proteínov je charakteristický pre vírusy obsahujúce DNA a väčšinu vírusov obsahujúcich RNA. Touto metódou sa syntetizujú krátke monocistrónne mRNA ako výsledok selektívnej transkripcie jednej oblasti genómu (génu). Tieto vírusy však vo veľkej miere využívajú posttranslačný mechanizmus rezania proteínov.

V eukaryotickej bunke mnohé proteíny, vrátane vírusových, podliehajú posttranslačným modifikáciám zrelých, funkčne aktívnych proteínov, ktoré často nie sú identické s ich novo syntetizovanými prekurzormi. Medzi rozšírené posttranslačné kovalentné modifikácie patrí glykozylácia, acylácia, metylácia, sulfonácia (tvorba disulfidových väzieb), proteolytické štiepenie a napokon fosforylácia. Výsledkom bolo, že namiesto 20 geneticky kódovaných aminokyselín sa z rôznych buniek rôznych orgánov eukaryotov izolovalo asi 140 derivátov aminokyselín.

Glykozylácia. Komplexné vírusy obsahujúce RNA a DNA obsahujú proteíny obsahujúce kovalentne pripojené sacharidové postranné reťazce – glykoproteíny. Glykoproteíny sa nachádzajú vo vírusových obaloch a nachádzajú sa na povrchu vírusových častíc.

Glykozylácia polypeptidov je zložitý viacstupňový proces, ktorého prvé štádiá začínajú už v procese syntézy polypeptidu a prvý sacharidový zvyšok sa pridáva do polypeptidového reťazca, ktorý ešte neopustil ribozóm. Následné štádiá glykozylácie sa vyskytujú postupným pridávaním sacharidových zvyškov do sacharidového reťazca počas transportu polypeptidu do plazmatickej membrány. Sacharidové zvyšky sa pridávajú jeden po druhom a „blok“ sa prenesie len vtedy, keď sa spustí syntéza oligosacharidového reťazca. Konečná tvorba sacharidového reťazca môže byť dokončená na plazmatickej membráne pred zostavením vírusovej častice.

Glykozylácia ovplyvňuje transport, transport je navyše pre glykoproteíny neoddeliteľne spojený s fázovou glykozyláciou. Presvedčivým dôkazom toho je účinok inhibítorov glykozylácie na vírusovú reprodukciu; úplne potláčajú transport polypeptidov bez narušenia alebo inhibície ich syntézy.

Keď je glykozylácia potlačená vhodnými inhibítormi (analógy cukru, ako je 2-deoxyglukóza, antibiotikum tunicamycín), blokuje sa zostavovanie viriónov myxo-, rabdo- a a-vírusov alebo sa vytvárajú neinfekčné virióny herpetických vírusov a onkovírusov .

Sulfonácia. Niektoré proteíny komplexných RNA a DNA vírusov sú po translácii sulfonované. Glykoproteíny najčastejšie podliehajú sulfonácii a sulfátová skupina sa viaže na sacharidové zvyšky glykoproteínu.

Acylácia. Množstvo glykoproteínov komplexných vírusov obsahujúcich RNA (HA2 vírusu chrípky, G proteín vírusu vezikulárnej stomatitídy, HN proteín vírusu pseudomoru hydiny atď.) obsahuje kovalentne spojené 1-2 molekuly mastných kyselín.

Rezanie. Mnohé vírusové proteíny a predovšetkým glykoproteíny nadobúdajú funkčnú aktivitu až potom, čo sú v špecifických bodoch rozštiepené proteolytickými enzýmami. Rezanie nastáva buď vytvorením dvoch funkčných proteínových podjednotiek (napríklad veľkej a malej podjednotky hemaglutinínu vírusu chrípky, dvoch glykoproteínov (E2 a E3) vírusu Semliki Forest), alebo vytvorením jedného funkčne aktívneho proteínu a inaktívny enzým, napríklad F a HN proteíny paramyxovírusov. Krájanie sa zvyčajne vykonáva bunkovými enzýmami. V mnohých komplexných živočíšnych vírusoch, ktoré majú glykoproteíny, je rezanie nevyhnutné na vytvorenie aktívnych väzbových proteínov a fúznych proteínov, a teda na to, aby vírusy získali schopnosť infikovať bunku. Až po rozrezaní týchto proteínov sa vírusová častica stane infekčnou. Môžeme teda hovoriť o proteolytickej aktivácii mnohých vírusov, ktorá sa uskutočňuje pomocou bunkových enzýmov.

Fosforylácia. Fosfoproteíny sú obsiahnuté takmer vo všetkých živočíšnych vírusoch – RNA – a vírusoch obsahujúcich DNA, jednoduchých a zložitých v štruktúre. Proteínkinázy sa nachádzajú vo väčšine vírusov, ale fosforyláciu môžu vykonávať vírusové aj bunkové enzýmy. Typicky sú fosforylované proteíny spojené s vírusovým genómom a hrajúce regulačnú úlohu pri jeho expresii. Mechanizmus aktívneho pôsobenia interferónu je spojený s procesom fosforylácie.

III. Replikácia.

Replikácia je syntéza molekúl nukleových kyselín homológnych s genómom. K replikácii DNA dochádza v bunke, čo vedie k vytvoreniu dcérskej dvojvláknovej DNA. K replikácii dochádza na nekrútených úsekoch DNA a prebieha súčasne na oboch vláknach od 5' konca po 3' koniec.

Pretože dve vlákna DNA majú opačné polarity a miesto replikácie (vidlica) sa pohybuje rovnakým smerom, jedno vlákno je postavené v opačnom smere v samostatných fragmentoch nazývaných Okazakiho fragmenty (pomenované podľa vedca, ktorý ako prvý navrhol tento model). Po syntéze sú Okazakiho fragmenty „zosieťované“ ligázou do jedného vlákna.

Replikácia DNA sa uskutočňuje pomocou DNA polymeráz. Na začatie replikácie je potrebná predbežná syntéza krátkeho úseku RNA na templáte DNA, nazývanom primér. Syntéza vlákna DNA začína primérom, po ktorom sa RNA rýchlo odstráni z miesta rastu.

Replikácia vírusovej DNA. Replikácia genómu DNA vírusov je katalyzovaná najmä bunkovými fragmentmi a jej mechanizmus je podobný mechanizmu bunkovej replikácie DNA.

Každá novosyntetizovaná molekula DNA pozostáva z jedného rodičovského a jedného novosyntetizovaného vlákna. Tento replikačný mechanizmus sa nazýva semikonzervatívny.

Vo vírusoch obsahujúcich kruhovú dvojvláknovú DNA (papovavírusy) dochádza k prestrihnutiu jedného z vlákien DNA, čo vedie k odvíjaniu a odstráneniu supercoilov v určitom úseku molekuly.

Viditeľná je spodná superzvinutá časť molekuly, skrútená časť na veľkej ploche a novovzniknuté replikačné slučky.

Počas replikácie jednovláknovej DNA (rodina parvovírusov) vznikajú dvojvláknové formy, ktoré sú intermediárnymi replikačnými formami.

Replikatívne komplexy. Keďže výsledné reťazce DNA a RNA zostávajú nejaký čas spojené s matricou, v infikovanej bunke sa vytvoria replikatívne komplexy, v ktorých prebieha celý proces replikácie (a v niektorých prípadoch aj transkripcie) genómu. Replikatívny komplex obsahuje genóm, replikázu a novosyntetizované reťazce nukleovej kyseliny spojené s templátom. Novo syntetizované genómové molekuly sa okamžite spájajú s vírusovými proteínmi, takže antigény sa nachádzajú v replikačných komplexoch. Počas procesu replikácie sa objaví čiastočne dvojvláknová štruktúra s jednovláknovými „chvosty“, takzvaný replikatívny prekurzor.

Replikačné komplexy sú spojené s bunkovými štruktúrami, buď už existujúcimi alebo vyvolanými vírusmi. Napríklad replikačné komplexy pikornavírusov sú spojené s membránami endoplazmatického retikula, vírusov pravých kiahní - s cytoplazmatickou matricou, replikačné komplexy adenovírusov a herpetických vírusov v jadrách sú v asociácii s novovytvorenými vláknitými štruktúrami a sú spojené s jadrové membrány. V infikovaných bunkách môže nastať zvýšená proliferácia bunkových štruktúr, s ktorými sú spojené replikačné komplexy, alebo ich tvorba z už existujúceho materiálu. Napríklad v bunkách infikovaných pikornavírusmi dochádza k proliferácii hladkých membrán. V bunkách infikovaných reovírusmi sa pozoruje akumulácia mikrotubulov; V bunkách infikovaných vírusmi kiahní dochádza k tvorbe cytoplazmatickej matrice.

V replikačných komplexoch súčasne so syntézou genómových molekúl dochádza k transkripcii a k ​​zostavovaniu nukleokapsidov a jadier a pri niektorých infekciách k vírusovým časticiam.

Regulácia replikácie. Novovytvorená molekula genómovej RNA môže byť použitá rôznymi spôsobmi. Môže sa spájať s kapsidovými proteínmi a stať sa súčasťou viriónu, slúžiť ako templát na syntézu nových genómových molekúl alebo na tvorbu mRNA, napokon v „plus“-vláknových vírusoch môže vykonávať funkcie mRNA a viazať sa na ribozómy. V bunke existujú mechanizmy, ktoré regulujú využitie genómových molekúl. Regulácia sa riadi princípom samoregulácie a realizuje sa prostredníctvom interakcie vírusovej RNA a proteínov vďaka možnosti rozpoznania proteín-nukleová kyselina a proteín-proteín. Napríklad úlohou terminálneho proteínu pikornavírusov je inhibovať transláciu mRNA a vybrať molekuly na tvorbu viriónov. Proteín, ktorý sa viaže na 5′ koniec genómovej RNA, je zase rozpoznávaný kapsidovými proteínmi a slúži ako signál pre zostavenie vírusovej častice za účasti tejto molekuly RNA. Pomocou rovnakého princípu sa molekuly genómovej RNA vyberú z vírusov s mínusovým vláknom. Molekula RNA je súčasťou viriónu alebo slúži ako templát na replikáciu. Aby sa to zmenilo na transkripciu, musí nastať zákaz interakcie proteín-nukleová kyselina. Replikácia adenovírusovej DNA zahŕňa proteínovú molekulu, ktorá sa viaže na koniec vírusovej DNA a je nevyhnutná na začatie replikácie. Na začatie replikácie je teda potrebná syntéza vírusových proteínov: v prítomnosti inhibítorov syntézy proteínov nedochádza k prechodu z transkripcie na replikáciu.

IV. Zostavenie vírusových častíc.

Syntéza zložiek vírusových častíc v bunke je oddelená a môže sa vyskytovať v rôznych štruktúrach jadra a cytoplazmy. Vírusy, ktoré sa replikujú v jadrách, sa bežne nazývajú jadrové vírusy. Ide najmä o vírusy obsahujúce DNA: adenovírusy, papovavírusy, parvovírusy, herpes vírusy.

Vírusy, ktoré sa replikujú v cytoplazme, sa nazývajú cytoplazmatické. Patria sem vírus kiahní obsahujúcich DNA a väčšina vírusov obsahujúcich RNA, s výnimkou ortomyxovírusov a retrovírusov. Toto delenie je však veľmi relatívne, pretože pri rozmnožovaní oboch vírusov existujú štádiá, ktoré sa vyskytujú v cytoplazme, respektíve v jadre.

Vnútri jadra a cytoplazmy možno oddeliť aj syntézu molekúl špecifických pre vírus. Napríklad syntéza niektorých proteínov sa uskutočňuje na voľných polyzómoch, zatiaľ čo iné sa syntetizujú na membránovo viazaných polyzómoch. Vírusové nukleové kyseliny sa syntetizujú v spojení s bunkovými štruktúrami ďaleko od polyzómov, ktoré syntetizujú vírusové proteíny. Pri tomto disjunktívnom spôsobe rozmnožovania je tvorba vírusovej častice možná len vtedy, ak vírusové nukleové kyseliny a proteíny majú schopnosť pri dostatočnej koncentrácii sa navzájom rozpoznať v rozmanitosti bunkových proteínov a nukleových kyselín a spontánne sa navzájom spojiť, t.j. sú schopné samo-montáže.

Samozostavenie je založené na špecifickom rozpoznávaní proteín-nukleová kyselina a proteín-proteín, ku ktorému môže dôjsť v dôsledku hydrofóbnych, soľných a vodíkových väzieb, ako aj stérického párovania. Rozpoznanie proteín-nukleová kyselina je obmedzené na malú oblasť molekuly nukleovej kyseliny a je určené jedinečnými nukleotidovými sekvenciami v nekódujúcej časti vírusového genómu. S týmto rozpoznaním oblasti genómu vírusovými kapsidovými proteínmi začína proces zostavovania vírusovej častice. Pripojenie iných proteínových molekúl sa uskutočňuje v dôsledku špecifických interakcií proteín-proteín alebo nešpecifických interakcií proteín-nukleová kyselina.

Vzhľadom na rôznorodosť štruktúry živočíšnych vírusov sa spôsoby tvorby viriónov tiež líšia, ale možno formulovať nasledujúce všeobecné princípy zostavovania:

V jednoduchých vírusoch sa tvoria provirióny, ktoré sa následne v dôsledku modifikácií bielkovín transformujú na virióny. V prípade komplexných vírusov sa zostava vykonáva vo viacerých fázach. Najprv sa vytvoria nukleokapsidy alebo jadrá, s ktorými interagujú proteíny vonkajšieho obalu.

Zostavenie komplexných vírusov (s výnimkou zostavenia vírusov kiahní a reovírusov) sa uskutočňuje na bunkových membránach. Zostavenie jadrových vírusov nastáva za účasti jadrových membrán, zostavenie cytoplazmatických vírusov - za účasti membrán endoplazmatického retikula alebo plazmatickej membrány, kde všetky zložky vírusovej častice prichádzajú nezávisle od seba.

Množstvo komplexných vírusov má špeciálne hydrofóbne proteíny, ktoré pôsobia ako sprostredkovatelia medzi vytvorenými nukleokapsidami a vírusovými obalmi. Takéto proteíny sú matricové proteíny v mnohých mínusvláknových vírusoch (ortomyxovírusy, paramyxovírusy, rabdovírusy).

Zostavenie nukleokapsidov, jadier, proviriónov a viriónov sa nevyskytuje v intracelulárnej tekutine, ale v preexistujúcej bunke alebo indukovanej vírusom („továrne“).

Komplexné vírusy využívajú na stavbu svojich častíc množstvo prvkov hostiteľskej bunky, napríklad lipidy, niektoré enzýmy, históny v DNA genómových 5V40, aktín v obalených RNA genómových vírusoch a dokonca aj ribozómy sa nachádzajú v arenovírusoch. Bunkové molekuly majú určité funkcie vo vírusovej častici, ale ich zahrnutie do viriónu môže byť tiež dôsledkom náhodnej kontaminácie, ako je zahrnutie množstva enzýmov bunkovej membrány alebo bunkových nukleových kyselín.

Zostavovanie DNA vírusov. Existujú určité rozdiely v zostavovaní DNA vírusov od zostavovania RNA vírusov. Podobne ako vírusy obsahujúce RNA, zostavovanie vírusov obsahujúcich DNA je viacstupňový proces s tvorbou intermediárnych foriem, ktoré sa líšia od zrelých viriónov v zložení polypeptidov. Prvý stupeň zostavovania zahŕňa spojenie DNA s vnútornými proteínmi a tvorbu jadier alebo nukleokapsidov. V tomto prípade je DNA kombinovaná s vopred vytvorenými „prázdnymi“ kapsidami.

V dôsledku väzby DNA na kapsidy sa objavuje nová trieda intermediárnych foriem, nazývaných neúplné formy. Okrem neúplných foriem s rôznym obsahom DNA existuje v morfogenéze ďalšia intermediárna forma – nezrelé virióny, ktoré sa od zrelých líšia tým, že obsahujú nerozrezané polypeptidové prekurzory. Morfogenéza vírusov teda úzko súvisí s modifikáciou (spracovaním) bielkovín.

Zhromažďovanie jadrových vírusov začína v jadre, zvyčajne v spojení s jadrovou membránou. Intermediárne formy herpetického vírusu, ktoré sa tvoria v jadre, sa cez vnútornú jadrovú membránu vytvoria do perinukleárneho priestoru a vírus tak získa obal, ktorý je derivátom jadrovej membrány. K ďalšej kompletizácii a dozrievaniu viriónov dochádza v membránach endoplazmatického retikula a v Golgiho aparáte, odkiaľ je vírus transportovaný ako súčasť cytoplazmatických vezikúl na povrch bunky.

V nepučiacich vírusoch obsahujúcich lipidy - vírusy pravých kiahní, dochádza k zostaveniu viriónov v už opísaných cytoplazmatických vírusových „fabrikách“. Lipidový obal vírusov v „fabrikách“ sa tvorí z bunkových lipidov autonómnym samoskladaním, preto sa lipidové zloženie obalov výrazne líši od zloženia lipidov v bunkových membránach.

V. Výstup vírusových častíc z bunky.

Existujú dva spôsoby, ako môže vírusové potomstvo opustiť bunku:

1) „výbuchom“;

2) pučaním.

Výstup z bunky výbuchom je spojený s deštrukciou bunky, porušením jej integrity, v dôsledku čoho zrelé vírusové častice umiestnené vo vnútri bunky skončia v prostredí. Tento spôsob výstupu z bunky je charakteristický pre vírusy, ktoré neobsahujú lipoproteínový obal (picorna-, rheo-, parvo-, papova-, adenovírusy). Niektoré z týchto vírusov však môžu byť transportované na bunkový povrch pred bunkovou smrťou. Výstup z buniek pučaním je charakteristický pre vírusy obsahujúce lipoproteínovú membránu, ktorá je derivátom bunkových membrán. Pomocou tejto metódy môže bunka zostať životaschopná po dlhú dobu a produkovať vírusové potomstvo, kým sa jej zdroje úplne nevyčerpajú.

Proces rozmnožovania vírusu možno rozdeliť do 2 fáz . Prvá fáza zahŕňa 3 etapy: 1) adsorpcia vírusu na citlivé bunky; 2) prienik vírusu do bunky; 3) deproteinizácia vírusu . Druhá fáza zahŕňa fázy implementácie vírusového genómu: 1) transkripcia, 2) translácia, 3) replikácia, 4) zostavenie, dozrievanie vírusových častíc a 5) výstup vírusu z bunky.

Interakcia vírusu s bunkou začína adsorpčným procesom, t.j. pripojením vírusu na povrch bunky.

Adsorpcia je špecifická väzba viriónového proteínu (antireceptora) na komplementárnu štruktúru bunkového povrchu – bunkový receptor. Podľa ich chemickej povahy patria receptory, na ktorých sú vírusy fixované, do dvoch skupín: mukoproteín a lipoproteín. Vírusy chrípky, parainfluenzy a adenovírusy sú fixované na mukoproteínových receptoroch. Enterovírusy, herpes vírusy, arbovírusy sú adsorbované na lipoproteínových receptoroch bunky. Adsorpcia prebieha len v prítomnosti určitých elektrolytov, najmä Ca2+ iónov, ktoré neutralizujú nadbytočné aniónové náboje vírusu a bunkového povrchu a znižujú elektrostatické odpudzovanie. Adsorpcia vírusov je málo závislá od teploty výsledkom elektrostatickej interakcie kladne a záporne nabitých štruktúr na povrchovom víruse a bunke, a potom dochádza k špecifickej interakcii medzi väzbovým proteínom viriónu a špecifickými skupinami na plazmatickej membráne bunky. Jednoduché ľudské a zvieracie vírusy obsahujú pripájacie proteíny ako súčasť kapsidy. V komplexných vírusoch sú pripojovacie proteíny súčasťou superkapsidy. Môžu mať formu filamentov (vlákna v adenovírusoch) alebo hrotov, hubovitých štruktúr v myxo-, retro-, rabdo- a iných vírusoch. Spočiatku dochádza k jedinému spojeniu viriónu s receptorom - takéto pripojenie je krehké - adsorpcia je reverzibilná. Aby došlo k ireverzibilnej adsorpcii, medzi vírusovým receptorom a bunkovým receptorom sa musia objaviť viaceré spojenia, t.j. stabilné multivalentné pripojenie. Počet špecifických receptorov na povrchu jednej bunky je 104 -105. Receptory pre niektoré vírusy, napríklad arbovírusy. sú obsiahnuté v bunkách stavovcov aj bezstavovcov v prípade iných vírusov iba v bunkách jedného alebo viacerých druhov;

Prenikanie ľudských a zvieracích vírusov do buniek prebieha dvoma spôsobmi: 1) viropexiou (pinocytóza); 2) fúzia vírusového superkapsidového obalu s bunkovou membránou. Bakteriofágy majú svoj vlastný penetračný mechanizmus, takzvanú injekčnú striekačku, kedy sa v dôsledku kontrakcie proteínového prívesku fága vstrekne nukleová kyselina do bunky.

Deproteinizácia vírusu, uvoľnenie vírusového hemomu z vírusových ochranných obalov prebieha buď pomocou vírusových enzýmov alebo pomocou bunkových enzýmov. Konečnými produktmi deproteinizácie sú nukleové kyseliny alebo nukleové kyseliny spojené s vnútorným vírusovým proteínom. Potom nastáva druhá fáza vírusovej reprodukcie, ktorá vedie k syntéze vírusových zložiek.

Transkripcia je prepisovanie informácie z DNA alebo RNA vírusu na mRNA podľa zákonov genetického kódu.

Translácia je proces prekladu genetickej informácie obsiahnutej v mRNA do špecifickej sekvencie aminokyselín.

Replikácia je proces syntézy molekúl nukleových kyselín homológnych s vírusovým genómom.

Implementácia genetickej informácie vo vírusoch obsahujúcich DNA je rovnaká ako v bunkách:

DNA transkripcia i-RNA translačný proteín

Transkripcia RNA i-RNA translačný proteín

Vírusom s pozitívnym RNA genómom (togavírusy, pikornavírusy) chýba transkripcia:

RNA translačný proteín

Retrovírusy majú jedinečný spôsob prenosu genetickej informácie:

RNA reverzná transkripcia DNA transkripcia mRNA translačný proteín

DNA sa integruje s genómom hostiteľskej bunky (provírus).

Potom, čo bunka nahromadí vírusové zložky, začína posledná fáza vírusovej reprodukcie: zostavenie vírusových častíc a uvoľnenie viriónov z bunky. Virióny opúšťajú bunku dvoma spôsobmi: 1) „explodovaním“ bunky, v dôsledku čoho je bunka zničená. Táto cesta je vlastná jednoduchým vírusom (picorna-, reo-, papova- a adenovírusom), 2) opúšťajú bunky pučaním. Inherentná vo vírusoch obsahujúcich superkapsidu. Pri tejto metóde bunka neodumrie okamžite a môže produkovať viacero vírusových potomkov, kým sa jej zdroje nevyčerpajú.

Metódy kultivácie vírusov

Na kultiváciu vírusov v laboratórnych podmienkach sa používajú tieto živé objekty: 1) bunkové kultúry (tkanivá, orgány); 2) kuracie embryá; 3) laboratórne zvieratá.

Bunková kultúra

Najbežnejšie sú jednovrstvové bunkové kultúry, ktoré možno rozdeliť na 1) primárne (primárne trypsinizované), 2) semikontinuálne (diploidné) a 3) kontinuálne.

Podľa pôvodu delia sa na embryonálne, nádorové a z dospelých organizmov; morfogenézou- fibroblastické, epiteliálne atď.

Primárny Bunkové kultúry sú bunky akéhokoľvek ľudského alebo zvieracieho tkaniva, ktoré majú schopnosť rásť vo forme monovrstvy na plastovom alebo sklenenom povrchu potiahnutom špeciálnym živným médiom. Životnosť takýchto plodín je obmedzená. V každom konkrétnom prípade sa získavajú z tkaniva po mechanickom rozomletí, ošetrení proteolytickými enzýmami a štandardizácii počtu buniek. Primárne kultúry získané z opičích obličiek, ľudských embryonálnych obličiek, ľudského amniónu a kuracích embryí sa široko používajú na izoláciu a akumuláciu vírusov, ako aj na výrobu vírusových vakcín.

Polokožené (alebo diploidný ) bunkové kultúry - bunky rovnakého typu, schopné vydržať až 50-100 pasáží in vitro, pričom si zachovávajú svoju pôvodnú diploidnú sadu chromozómov. Diploidné kmene ľudských embryonálnych fibroblastov sa používajú ako na diagnostiku vírusových infekcií, tak aj na výrobu vírusových vakcín.

Nepretržitý bunkové línie sa vyznačujú potenciálnou nesmrteľnosťou a heteroploidným karyotypom.

Zdrojom transplantovateľných línií môžu byť primárne bunkové kultúry (napríklad SOC, PES, BHK-21 - z obličiek jednodňových škrečkov sýrskych; PMS - z obličky morčiat a pod.) jednotlivé bunky ktoré vykazujú tendenciu k nekonečnému rozmnožovaniu in vitro. Súbor zmien vedúcich k objaveniu sa takýchto znakov z buniek sa nazýva transformácia a bunky kontinuálnych tkanivových kultúr sa nazývajú transformované.

Ďalším zdrojom transplantovateľných bunkových línií sú malígne novotvary. V tomto prípade dochádza k transformácii buniek in vivo. Vo virologickej praxi sa najčastejšie využívajú tieto línie transplantovaných buniek: HeLa - získané z karcinómu krčka maternice; Ner-2 - z laryngeálneho karcinómu; Detroit-6 - z metastáz rakoviny pľúc do kostnej drene; RH - z ľudskej obličky.

Na kultiváciu buniek sú potrebné živné pôdy, ktoré sa podľa účelu delia na rastové a podporné médiá. Rastové médiá musia obsahovať viac živín, aby sa zabezpečilo aktívne množenie buniek na vytvorenie monovrstvy. Podporné médiá by mali zabezpečiť iba prežitie buniek v už vytvorenej monovrstve počas množenia vírusov v bunke.

Štandardné syntetické médiá, ako sú syntetické médiá 199 a Eagleove médiá, sú široko používané. Bez ohľadu na účel sú všetky kultivačné médiá pre bunky formulované s použitím vyváženého soľného roztoku. Najčastejšie je to Hanksov roztok. Neoddeliteľnou zložkou väčšiny rastových médií je zvieracie krvné sérum (teľacie, hovädzie, konské), bez ktorého 5-10% nedochádza k reprodukcii buniek a tvorbe monovrstvy. Sérum nie je súčasťou udržiavacieho média.

Izolácia vírusov v bunkových kultúrach a spôsoby ich indikácie.

Pri izolácii vírusov z rôznych infekčných materiálov od pacienta (krv, moč, stolica, výtok slizníc, výplach orgánov) sa používajú bunkové kultúry, ktoré sú najcitlivejšie na podozrivý vírus. Na infekciu sa používajú kultúry v skúmavkách s dobre vyvinutou monovrstvou buniek. Pred infikovaním buniek sa odstráni živné médium a do každej skúmavky sa pridá 0,1 až 0,2 ml suspenzie testovaného materiálu vopred ošetreného antibiotikami na zničenie baktérií a húb. Po 30-60 min. Po kontakte vírusu s bunkami sa nadbytočný materiál odstráni, do skúmavky sa pridá podporné médium a nechá sa v termostate, kým sa nezistia známky replikácie vírusu.

Indikátorom prítomnosti vírusu v infikovaných bunkových kultúrach môže byť:

1) vývoj špecifickej degenerácie buniek - cytopatický účinok vírusu (CPE), ktorý má tri hlavné typy: okrúhla alebo malobunková degenerácia; tvorba mnohojadrových obrovských buniek - sympplastov; vývoj ložísk bunkovej proliferácie, pozostávajúcich z niekoľkých vrstiev buniek;

2) detekcia intracelulárnych inklúzií umiestnených v cytoplazme a jadrách postihnutých buniek;

3) pozitívna hamaglutinačná reakcia (RHA);

4) pozitívna hemadsorpčná reakcia (RHAd);

5) fenomén tvorby plakov: monovrstva buniek infikovaných vírusom je pokrytá tenkou vrstvou agaru s prídavkom neutrálneho červeného indikátora (pozadie - ružové). V prítomnosti vírusu sa na ružovom agarovom pozadí v bunkách tvoria bezfarebné zóny („plaky“).

6) v neprítomnosti CPD alebo GA sa môže uskutočniť interferenčná reakcia: študovaná kultúra je znovu infikovaná vírusom, ktorý spôsobuje CPD. V pozitívnom prípade nedôjde k CPP (interferenčná reakcia je pozitívna). Ak v testovanom materiáli nebol žiadny vírus, pozoruje sa CPE.

Izolácia vírusov v kuracích embryách.

Na virologické štúdie sa používajú kuracie embryá staré 7 až 12 dní.

Pred infekciou sa určuje životaschopnosť embrya. Počas ovoskopie sú živé embryá mobilné a vaskulárny vzor je jasne viditeľný. Hranice vzduchového vaku sú označené jednoduchou ceruzkou. Kuracie embryá sa infikujú za aseptických podmienok s použitím sterilných nástrojov po predbežnom ošetrení škrupiny nad vzdušným priestorom jódom a alkoholom.

Spôsoby infikovania kuracích embryí môžu byť rôzne: aplikácia vírusu na chorion-alantoidnú membránu, do amniotickej a alantoickej dutiny, do žĺtkového vaku. Výber metódy infekcie závisí od biologických vlastností skúmaného vírusu.

Indikácia vírusu v kuracom embryu sa uskutočňuje smrťou embrya, pozitívnou hemaglutinačnou reakciou na skle s alantoickou alebo plodovou vodou a ložiskovými léziami („plaky“) na chorion-alantoidnej membráne.

III. Izolácia vírusov u laboratórnych zvierat.

Laboratórne zvieratá možno použiť na izoláciu vírusov z infekčného materiálu, keď nemožno použiť vhodnejšie systémy (bunkové kultúry alebo kuracie embryá). Berú hlavne novonarodené biele myši, škrečky, morčatá a mláďatá potkanov. Zvieratá sa infikujú podľa princípu vírusového cytotropizmu: pneumotropné vírusy sa injikujú intranazálne, neurotropné vírusy - intracerebrálne, dermatotropné vírusy - na kožu.

Indikácia vírusu je založená na objavení sa príznakov ochorenia u zvierat, ich úhyne, patomorfologických a patohistologických zmenách v tkanivách a orgánoch, ako aj na pozitívnej hemaglotinačnej reakcii s extraktmi z orgánov.

Neuskutočňuje sa binárnym štiepením. V 50-tych rokoch minulého storočia sa zistilo, že reprodukcia sa uskutočňuje metódou reprodukcie (preložené z angličtiny reprodukovať - ​​urobiť kópiu, reprodukovať), to znamená reprodukciou nukleových kyselín, ako aj syntézou bielkovín následný zber viriónov. Tieto procesy prebiehajú v rôznych častiach takzvanej hostiteľskej bunky (napríklad v jadre alebo cytoplazme). Táto odpojená metóda reprodukcie vírusu sa nazýva disjunktívna. Práve tomu sa budeme v našom článku venovať podrobnejšie.

Reprodukčný proces

Tento proces má svoje vlastné charakteristiky vírusovej reprodukcie a je charakterizovaný postupnou zmenou určitých štádií. Pozrime sa na ne samostatne.

Fázy

Vírusová reprodukcia v bunke prebieha v niekoľkých fázach, ktoré sú opísané nižšie:

1. Prvou fázou je adsorpcia vírusu, diskutovaná vyššie, na povrchu bunky, ktorá je citlivá na tento vírus.
2. Druhým je prienik vírusu do hostiteľských buniek metódou viropexy.
3. Tretím je akési „vyzliekanie“ viriónov, uvoľnenie nukleovej kyseliny z kapsidy a superkapsidy. V mnohých vírusoch vstupuje nukleová kyselina do buniek fúziou obalu viriónu a hostiteľskej bunky. V tomto prípade sa tretia a druhá fáza spoja do jednej.

Adsorpcia

Toto štádium vírusovej reprodukcie sa týka prieniku vírusovej častice do buniek. Adsorpcia začína na bunkovom povrchu prostredníctvom interakcie bunkových, ako aj vírusových receptorov. V preklade z latinčiny slovo „receptory“ znamená „prijímač“. Sú to špeciálne citlivé útvary, ktoré vnímajú podráždenie. Receptory sú molekuly alebo molekulárne komplexy umiestnené na povrchu buniek a sú tiež schopné rozpoznať špecifické chemické skupiny, molekuly alebo iné bunky a viazať ich. V najzložitejších viriónoch sú takéto receptory umiestnené na vonkajšom plášti vo forme hrotovitého výrastku alebo klkov v jednoduchých viriónoch sú zvyčajne umiestnené na povrchu kapsidy.

Mechanizmus adsorpcie na povrchu vnímavej bunky je založený na interakcii receptorov s takzvanými komplementárnymi receptormi „hostiteľskej“ bunky. Virión a bunkové receptory sú niektoré špecifické štruktúry, ktoré sa nachádzajú na povrchu.

Adenovírusy a myxovírusy sú adsorbované priamo na mukoproteínových receptoroch a arbovírusy a pikornavírusy sú adsorbované na lipoproteínových receptoroch.

V myxovírusovom virióne neuraminidáza ničí mukogfoteínový receptor a štiepi N-acetylneuramínové kyseliny z oligosacharidu, ktorý obsahuje galaktózu a galaktozamín. Ich interakcie sú v tomto štádiu reverzibilné, pretože ich výrazne ovplyvňuje teplota, reakcia prostredia a zložky solí. Adsorpcii viriónu bránia heparín a sulfátované polysacharidy, ktoré nesú negatívny náboj, ale ich inhibičný účinok odstraňujú niektoré polykarióny (ecmolin, DEAE-dextrán, protamín sulfát), ktoré neutralizujú negatívny náboj zo sulfátovaných polysacharidov.

Vstup viriónu do hostiteľskej bunky

Cesta zavedenia vírusu do bunky citlivej naň nebude vždy rovnaká. Mnoho viriónov je schopných preniknúť do buniek pinocytózou, čo v gréčtine znamená „piť“ alebo „piť“. Pri tejto metóde sa zdá, že pinocytotická vakuola vťahuje virión priamo do bunky. Iné virióny môžu vstúpiť do bunky priamo cez jej membránu.

Kontakt enzýmu neuraminidázy s bunkovými mukoproteínmi podporuje vstup viriónov do bunky medzi myxovírusy. Výsledky nedávnych štúdií dokazujú, že DNA a RNA viriónov nie sú oddelené od vonkajšieho obalu, to znamená, že virióny úplne prenikajú do citlivých buniek pinocytózou alebo viropexiou. K dnešnému dňu to bolo potvrdené pre vírus kiahní, vírus vakcínie a iné vírusy, ktoré si za svoje prostredie vyberajú zvieratá. Ak hovoríme o fágoch, infikujú bunky nukleovou kyselinou. Mechanizmus infekcie je založený na skutočnosti, že tie virióny obsiahnuté v bunkových vakuolách sú hydrolyzované enzýmami (lipázami, proteázami), počas ktorých sa z obalu fágu uvoľňuje DNA a dostáva sa do bunky.

Na uskutočnenie experimentu bola bunka infikovaná nukleovou kyselinou, ktorá bola izolovaná z niektorých vírusov, a bol spôsobený jeden úplný cyklus reprodukcie viriónu. V prirodzených podmienkach však k infekcii pomocou takejto kyseliny nedochádza.

Rozpad

Ďalším štádiom rozmnožovania vírusu je dezintegrácia, čo je uvoľnenie NK z kapsidy a vonkajšieho obalu. Keď virión vstúpi do buniek, kapsida prechádza určitými zmenami, získava citlivosť na bunkovú proteázu, potom je zničená a súčasne uvoľňuje NK. V niektorých bakteriofágoch sa do buniek dostáva voľný NK. Fytopatogénny vírus preniká poškodením do bunkovej steny a následne sa adsorbuje na vnútorný bunkový receptor za súčasného uvoľňovania NK.

Replikácia RNA a syntéza vírusových proteínov

Ďalším štádiom vírusovej reprodukcie je syntéza vírusovo špecifického proteínu, ku ktorej dochádza za účasti takzvaných messenger RNA (u niektorých vírusov sú súčasťou viriónov a u niektorých sa syntetizujú iba v infikovaných bunkách priamo na matrica viriónovej DNA alebo RNA). Dochádza k replikácii vírusovej NK.

Proces rozmnožovania RNA vírusov sa začína po vstupe nukleoproteínov do bunky, kde sa komplexovaním RNA s ribozómami vytvárajú vírusové polyzómy. Potom sa syntetizujú skoré proteíny, ktoré zahŕňajú represory z bunkového metabolizmu, ako aj RNA polymerázy, ktoré sa prekladajú s rodičovskou molekulou RNA. V cytoplazme najmenších vírusov alebo v jadre sa vírusová dvojvláknová RNA vytvára spojením rodičovského plus reťazca („+“ - RNA reťazec) s novo syntetizovaným, ako aj s mínusovým vláknom, ktoré je k nemu komplementárne („“ -“ - reťazec RNA). Spojenie týchto reťazcov nukleovej kyseliny vyvoláva tvorbu iba jednovláknovej štruktúry RNA, ktorá sa nazýva replikatívna forma. Syntéza vírusovej RNA sa uskutočňuje pomocou replikačných komplexov, na ktorých sa podieľa replikatívna forma RNA, enzým RNA polymeráza a polyzómy.

Existujú 2 typy RNA polymeráz. Patria sem: RNA polymeráza I, ktorá katalyzuje tvorbu replikatívnej formy priamo na templáte plus-vlákna, ako aj RNA polymeráza II, ktorá sa podieľa na syntéze jednovláknovej vírusovej RNA na templáte replikatívneho typu. Syntéza nukleových kyselín v malých vírusoch prebieha v cytoplazme. Pokiaľ ide o vírus chrípky, vnútorný proteín a RNA sa syntetizujú v jadre. RNA sa potom uvoľní z jadra a prenikne do cytoplazmy, v ktorej spolu s ribozómami začne syntetizovať vírusový proteín.

Po vstupe viriónov do buniek je potlačená syntéza nukleovej kyseliny, ako aj bunkových proteínov. Počas reprodukcie na matrici sa v jadre syntetizuje aj i-RNA, ktorá nesie informácie pre syntézu proteínov. Mechanizmus syntézy vírusových proteínov sa uskutočňuje na úrovni bunkového ribozómu a zdrojom konštrukcie bude zásoba aminokyselín. Aktiváciu aminokyselín vykonávajú enzýmy, pomocou mRNA sa prenášajú priamo na ribozómy (polyzómy), v ktorých sa už nachádzajú v syntetizovanej molekule proteínu.

V infikovaných bunkách sa teda syntéza nukleových kyselín a viriónových proteínov uskutočňuje ako súčasť replikatívno-transkripčného komplexu, ktorý je regulovaný určitým systémom mechanizmov.

Morfogenéza virionov

K tvorbe viriónov môže dôjsť iba v prípade striktne usporiadaného spojenia štruktúrnych vírusových polypeptidov, ako aj ich NK. A to je zabezpečené takzvaným samouskladaním proteínových molekúl v blízkosti NC.

Tvorba virionov

K tvorbe viriónu dochádza za účasti niektorých štrukturálnych zložiek, ktoré tvoria bunku. V cytoplazme sa tvoria vírusy herpes, polio a vakcínie, v jadre adenovírusy. K syntéze vírusovej RNA, ako aj k tvorbe nukleokapsidu dochádza priamo v jadre a hemaglutinín sa tvorí v cytoplazme. Potom sa nukleokapsid presunie z jadra do cytoplazmy, v ktorej sa vytvorí obal viriónu. Nukleokapsid je na vonkajšej strane pokrytý vírusovými proteínmi a virión zahŕňa hemaglutiníny a neuraminidázy. Takto vzniká potomstvo, napríklad vírus chrípky.

Uvoľnenie viriónu z hostiteľskej bunky

Vírusové častice sa z „hostiteľskej“ bunky uvoľňujú súčasne (počas bunkovej deštrukcie) alebo postupne (bez akejkoľvek deštrukcie bunky).

V tejto forme sa vírusy rozmnožujú. Virióny sa uvoľňujú z buniek vo všeobecnosti dvoma spôsobmi.

Prvá metóda

Prvá metóda znamená nasledovné: po absolútnom dozretí viriónov priamo vo vnútri bunky sa tieto zaoblia, vytvoria sa tam vakuoly a potom sa bunková membrána zničí. Po dokončení týchto procesov opúšťajú virióny všetky súčasne a úplne z buniek (pikornavírusy). Táto metóda sa zvyčajne nazýva lytická.

Druhá metóda

Druhá metóda zahŕňa proces uvoľňovania viriónov, keď dozrievajú 2–6 hodín na cytoplazmatickej membráne (myxovírusy a arbovírusy). Uvoľňovanie myxovírusov z bunky uľahčujú neuraminidázy, ktoré ničia bunkovú membránu. Počas tejto metódy sa do kultivačného média spontánne uvoľní 75-90% viriónov a bunky postupne odumierajú.