Вирусная репликация - Viral replication

Смотрите также: Жизненный цикл вирусов
Грипп жизненный цикл вируса
Вирус Replication.svg

Вирусная репликация это формирование биологического вирусы во время процесса заражения в целевых клетках-хозяевах. Вирусы должны сначала проникнуть в клетку, прежде чем может произойти вирусная репликация. Благодаря созданию многочисленных копий своего геном и упаковывая эти копии, вирус продолжает заражать новые хосты. Репликация между вирусами сильно различается и зависит от типа вовлеченных в них генов. Большинство ДНК-вирусов собирается в ядре, в то время как большинство РНК-вирусов развиваются исключительно в цитоплазме.[1]

Вирусное производство / репликация

Вирусы размножаются только в живых клетках. В хозяин ячейка должна обеспечивать энергия и синтетические машины и низкомолекулярные предшественники для синтеза вирусных белков и нуклеиновых кислот.[2]

Репликация вируса происходит в семь стадий, а именно;

  1. Вложение
  2. Вход,
  3. Без покрытия,
  4. Транскрипция / мРНК производство
  5. Синтез вирус компоненты,
  6. Вирион сборка и
  7. Релиз (стадия освобождения).

Вложение

Это первый шаг репликации вируса. Вирус прикрепляется к клеточная мембрана хозяина ячейка. Затем он вводит свой ДНК или РНК в хозяина, чтобы вызвать инфекцию. В клетках животных эти вирусы попадают в клетку в процессе эндоцитоз который работает за счет слияния вируса и слияния вирусный конверт с клеточной мембраной животной клетки и в растительную клетку он проникает через процесс пиноцитоз который работает на захват вирусов.

Вход

Клеточная мембрана клетки-хозяина инвагинирует вирусную частицу, заключая ее в пиноцитозный вакуоль. Это защищает клетку от антитела как в случае с ВИЧ вирус.

Без покрытия

Ячейка ферменты (от лизосомы ) убрать вирус белок пальто.Это высвобождает или делает доступной нуклеиновую кислоту вируса или геном.

Транскрипция / производство мРНК

Для некоторых РНК вирусов инфицированная РНК продуцирует информационную РНК (мРНК ). Это трансляция генома в белковые продукты. Для других вирусов с отрицательной цепной РНК и ДНК вирусы производятся транскрипция потом перевод.

МРНК используется, чтобы инструктировать клетку-хозяина производить компоненты вируса. Вирус использует существующие клеточные структуры для репликации.

Синтез вирусных компонентов

Следующие компоненты производятся вирусом с использованием существующих органеллы:

  • Вирусные белки: вирусная мРНК транслируется на клеточном уровне. рибосомы на два типа вирусного белка:
    • Структурный: белки, из которых состоит вирусная частица.
    • Неструктурные: белки, не обнаруженные в вирусной частице, в основном ферменты для репликации вирусного генома.
  • Вирусная нуклеиновая кислота (репликация генома): синтезируются новые вирусные геномы; Матрицы представляют собой либо родительский геном, либо вновь образованные комплементарные цепи в случае одноцепочечных геномов. Эти геномы созданы либо вирусным полимераза или (в некоторых ДНК-вирусах) клеточный фермент, особенно в быстро делящихся клетках.

Сборка вириона

А вирион просто активная или интактная вирусная частица. На этом этапе вновь синтезированный геном (нуклеиновая кислота) и белки собираются для формирования новых вирусных частиц.

Это может происходить в ядре клетки, цитоплазма, или в плазматическая мембрана для наиболее развитых вирусов.

Релиз (этап освобождения)

Зрелые вирусы высвобождаются либо в результате внезапного разрыва клетки, либо в результате постепенного вытеснения (вытеснения) окруженных вирусов через оболочку. клеточная мембрана.

Новые вирусы могут вторгаться или атаковать другие клетки или оставаться бездействующий в клетке. В случае бактериальных вирусов высвобождение потомственных вирионов происходит лизис инфицированной бактерии. Однако в случае вирусов животных высвобождение обычно происходит без лизиса клеток.

Балтиморская система классификации

Основная статья: Балтиморская система классификации

Вирусы подразделяются на 7 типов генов, каждый из которых имеет свои собственные семейства вирусов, которые, в свою очередь, сами имеют разные стратегии репликации. Дэвид Балтимор, а Нобелевская премия - биолог-победитель, разработавший систему, названную Балтиморская система классификации для классификации различных вирусов на основе их уникальной стратегии репликации. На основе этой системы существует семь различных стратегий репликации (Балтиморский класс I, II, III, IV, V, VI, VII). Здесь кратко и в общих чертах перечислены семь классов вирусов.[3]

Класс 1: двухцепочечные ДНК-вирусы

Этот тип вируса обычно должен проникнуть на хост ядро прежде, чем он сможет воспроизвести. Некоторым из этих вирусов требуется клетка-хозяин полимеразы воспроизвести их геном, в то время как другие, такие как аденовирусы или вирусы герпеса, кодируют свои собственные факторы репликации. Однако в любом случае репликация вирусного генома сильно зависит от состояния клетки, допускающего репликацию ДНК, и, следовательно, от клеточный цикл. Вирус может заставить клетку сильно подвергнуться деление клеток, что может привести к трансформация клетки и, в конечном итоге, рак. Примером семьи в этой классификации является Аденовирусы

Есть только один хорошо изученный пример, в котором семейство вирусов класса 1 не реплицируется в ядре. Это Поксвирус семейство, в которое входят высокопатогенные вирусы, поражающие позвоночные.

Класс 2: вирусы с одноцепочечной ДНК

В эту категорию попадают вирусы, которые не так хорошо изучены, но все же имеют большое значение для позвоночных. Два примера включают Circoviridae и Parvoviridae. Они реплицируются в ядре и во время репликации образуют промежуточный двухцепочечный ДНК. Анелловирус человека называется TTV входит в эту классификацию и встречается почти у всех людей, заражая их бессимптомно почти во всех крупных орган.

Класс 3: двухцепочечные РНК-вирусы

Как и большинство вирусов с РНК геномы, вирусы с двухцепочечной РНК не полагаются на полимеразы хозяина для репликации в той степени, в которой вирусы с ДНК геномы делают. Вирусы с двухцепочечной РНК изучены не так хорошо, как другие классы. Этот класс включает два основных семейства: Reoviridae и Birnaviridae. Репликация моноцистронный и включает отдельные сегментированные геномы, что означает, что каждый из генов кодирует только один белок, в отличие от других вирусов, которые демонстрируют более сложную трансляцию.

Классы 4 и 5: одноцепочечные РНК-вирусы

Цикл репликации коронавирус (4 класс)

Эти вирусы состоят из двух типов, однако оба разделяют тот факт, что репликация происходит в основном в цитоплазме и что репликация не так зависит от клеточного цикла, как ДНК-вирусы. Этот класс вирусов также является одним из наиболее изученных типов вирусов, наряду с вирусами с двухцепочечной ДНК.

Класс 4: одноцепочечные РНК-вирусы - положительный смысл

Вирусы с положительной РНК и все гены, определяемые как положительный смысл могут быть напрямую доступны рибосомам хозяина для немедленного образования белков. Их можно разделить на две группы, каждая из которых реплицируется в цитоплазме:

  • Вирусы с полицистронный мРНК где геномная РНК образует мРНК и транслируется в полипротеин продукт, который впоследствии расщепляется с образованием зрелых белков. Это означает, что ген может использовать несколько методов для производства белков из одной и той же цепи РНК, уменьшая размер своего генома.
  • Вирусы со сложной транскрипцией, для которых субгеномный мРНК, рибосомальный сдвиг рамки и протеолитический может использоваться обработка полипротеинов. Все это разные механизмы, с помощью которых можно производить белки из одной и той же цепи РНК.

Примеры этого класса включают семейства Coronaviridae, Flaviviridae, и Picornaviridae.

Класс 5: вирусы с одноцепочечной РНК - отрицательный смысл

Вирусы с РНК отрицательного смысла и все гены, определяемые как отрицательный смысл не могут быть напрямую доступны рибосомам хозяина для немедленного образования белков. Вместо этого они должны быть записано вирусными полимеразами в "читаемый" комплементарный положительный смысл. Их также можно разделить на две группы:

  • Вирусы, содержащие несегментированные геномы для которого первым шагом в репликации является транскрипция генома с отрицательной цепью вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразой с образованием моноцистронных мРНК, которые кодируют различные вирусные белки. Затем создается копия генома с положительным смыслом, которая служит шаблоном для производства генома с отрицательной цепью. Репликация происходит в цитоплазме.
  • Вирусы с сегментированными геномами, репликация которых происходит в цитоплазме и для которых вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза продуцирует моноцистронные мРНК из каждого сегмента генома.

Примеры в этом классе включают семейства Ортомиксовирусы, Paramyxoviridae, Bunyaviridae, Filoviridae, и Rhabdoviridae (который включает в себя бешенство ).

Класс 6: вирусы с одноцепочечной РНК с положительным смыслом, которые реплицируются через промежуточные ДНК.

Хорошо изученное семейство вирусов этого класса включает ретровирусы. Одна из определяющих черт - использование обратная транскриптаза чтобы преобразовать РНК с положительным смыслом в ДНК. Вместо использования РНК для шаблонов белков они используют ДНК для создания шаблонов, которые встраиваются в геном хозяина с использованием интегрировать. Затем репликация может начаться с помощью полимераз клетки-хозяина.

Класс 7: двухцепочечные ДНК-вирусы, которые реплицируются через одноцепочечный промежуточный РНК.

Эта небольшая группа вирусов, представленная Гепатит Б вируса, имеют двухцепочечный геном с разрывом, который впоследствии заполняется, образуя ковалентно замкнутый круг (cccDNA ), который служит шаблоном для производства вирусных мРНК и субгеномный РНК. РНК прегенома служит матрицей для вирусной обратной транскриптазы и для продукции ДНК-генома.

использованная литература

  1. ^ Робертс Р.Дж., «Патология рыб, 3-е издание», Elsevier Health Sciences, 2001.
  2. ^ Гео. F. Brooks, M.D et al. "Jawetz, Melnick & Adelberg's MEDICAL MICROBIOLOGY.pdf, 26-е издание, McGraw Hill, 2013 г., ISBN  978-0-07-181578-9
  3. ^ N.J. Dimmock et al. «Введение в современную вирусологию, 6-е издание». Блэквелл Паблишинг, 2007.