REPLICARE VIRALĂ: CARACTERISTICI, CICLU DE REPLICARE VIRALĂ, EXEMPLU (HIV) - BIOLOGIE - 2025

Replicarea virală este modul în care diferitele tipuri de virusuri se multiplica in celulele invadatoare. Aceste entități ADN sau ARN au multe strategii diferite pentru recrutarea structurilor din celulă și utilizarea acestora pentru a produce copii ale lor.

„Funcția” biologică a oricărui tip de replicare virală este de a genera noi genomuri virale și proteine ​​în cantități suficiente pentru a asigura propagarea genomului viral care a invadat celula.

Pași de replicare virală (Sursa: Alejandro Porto prin Wikimedia Commons)

Toți virușii cunoscuți până în prezent au nevoie de enzime celulare pentru înmulțirea lor, deoarece nu au propriile enzime care le permit să se reproducă și să se reproducă singuri.

Moleculele virale sunt capabile să invadeze practic orice tip de celulă din biosferă.

Datorită acestui fapt, umanitatea a direcționat o mare cantitate de resurse și eforturi pentru a înțelege nu numai funcționarea virusurilor, ci și replicarea virală, deoarece acest proces este esențial pentru controlul adecvat al tuturor bolilor care sunt produsul unei infecții de origine virala.

Virusii trebuie să ajungă în interiorul celulelor și, pentru a face acest lucru, trebuie să pună la punct mecanisme specializate pentru a „ocoli” apărările endogene ale gazdelor lor. Odată ajuns în indivizii „colonizatori”, aceștia trebuie să poată intra în celulele lor și să le reproducă genomul și proteinele.

caracteristici

Replicarea virală prezintă variații importante la fiecare specie de virus; Mai mult, aceleași specii pot adăposti diferite serotipuri, „quasispecies” și viruși cu mari modificări în secvența lor genomică.

Genomul virușilor poate fi compus din acizi nucleici precum ADN, ARN sau ambele, cu o singură bandă sau dublă. Moleculele menționate pot fi, de asemenea, într-o formă circulară, liniară, cum ar fi „ac de păr” (ac de păr), printre altele.

Ca urmare a marii variații a structurii virușilor, există o mare diversitate de strategii și mecanisme pentru a realiza replicarea. Cu toate acestea, unele etape mai mult sau mai puțin generale sunt împărțite între toate speciile.

Ciclul de replicare virală

Sursa imaginii: Niciun autor care nu poate fi citit de mașină S-a asumat Guaguaguagua (pe baza revendicărilor de copyright).

În general, ciclul general de replicare virală cuprinde 6 sau 7 etape, care sunt:

1- adsorbție sau legare la celulă,

2- Penetrare sau intrare în celulă

3- Eliberarea genomului

4- Replicarea genomului

5- Adunare

6- Maturat

7- Liza sau eliberarea prin înmugurire

Adsorbție sau legare la celulă

În prezent, virușii au în structura lor o proteină sau o moleculă cunoscută sub numele de antireceptor, care se leagă la una sau mai multe macromolecule de pe membrana externă a celulei în care doresc să intre. Aceste molecule sunt în general glicoproteine ​​sau lipide.

Glicoproteinele sau lipidele de pe membrana exterioară a celulei „țintă” sunt cunoscute sub denumirea de receptori, iar virusii aderă sau se leagă covalent la acești receptori folosind proteina sau molecula anti-receptor.

Penetrare sau intrare în celulă

Odată ce un virus se atașează de membrana exterioară a celulei prin joncțiunea receptor-antireceptor, acesta poate intra în celulă prin trei mecanisme: endocitoză, fuziune cu membrana celulară sau translocare.

Când intrarea are loc prin endocitoză, celula creează o mică fisură într-o anumită regiune a membranei, chiar unde virusul este atașat. Celula formează apoi un fel de vezicule în jurul particulei virale, care este interiorizată și, odată intrată, se dezintegrează, eliberând virusul în citosol.

Endocitoza este poate cel mai frecvent mecanism de intrare pentru virusuri, deoarece celulele interiorizează constant veziculele ca răspuns la stimuli interni și externi diferiți și în scopuri funcționale diferite.

Fuziunea cu membrana celulară este un mecanism care poate fi efectuat doar de viruși care sunt înveliți de o acoperire de protecție numită capsidă. În timpul acestui proces, componentele capusei se condensează cu membrana celulară și interiorul capsidei este eliberat în citosol.

Traducerea a fost rareori documentată și nu este înțeleasă pe deplin. Cu toate acestea, se știe că virusul aderă la o macromoleculă a receptorilor de pe suprafața membranei și se interiorizează prin intercalarea între componentele membranei celulare.

Eliberarea genomului

Acest proces este cel mai puțin înțeles și poate cel mai puțin studiat în replicarea virală. În timpul acesteia, capsidul este eliminat, expunând genomul virusului cu nucleoproteinele sale asociate.

S-a emis ipoteza că învelișul genomului virusului este contopit cu vezicula endocitată. Mai mult decât atât, se crede că această etapă de replicare este declanșată de un anumit factor intern celulei, cum ar fi pH-ul sau modificarea concentrației de electroliți etc.

Replicarea genomului viral

Procesele de replicare a genomului viral sunt foarte variabile între fiecare specie de virus; de fapt, virusurile sunt clasificate în 7 clase diferite în funcție de tipul de acid nucleic care formează genomul lor.

De regulă generală, majoritatea virusurilor ADN se reproduc în nucleul celulelor pe care le invadează, în timp ce majoritatea virusurilor ARN se reproduc în citosol.

Unele virusuri ADN monocatenare (monocatenare) pătrund în nucleul celulei și servesc ca „șabloane” catenelor pentru sinteza și înmulțirea mai multor molecule ADN monocatenare.

Alte virusuri ARN cu bandă dublă sintetizează genomul lor prin segmente și odată sintetizate toate segmentele, se adună în citosolul celulei gazdă. Unii genomi conțin în genomul lor secvența genetică care are informația pentru a codifica o ARN polimerază.

Odată tradusă ARN polimeraza, începe replicarea mai multor copii ale genomului viral. Această enzimă poate genera ARN-uri de mesagerie pentru a produce proteine ​​care vor da naștere capsidei virusului și a altor componente ale acestuia.

Asamblare

Odată ce mai multe copii ale genomului virusului și toate componentele capsidului au fost sintetizate, toate acestea sunt direcționate către un loc specific al celulei, cum ar fi nucleul sau citoplasma, unde sunt asamblate ca viruși maturi.

Mulți autori nu recunosc asamblarea, maturizarea și liza ca procese separate în ciclul de viață al virusurilor, deoarece de multe ori aceste procese apar consecutiv atunci când concentrația părților și genomul virusului din interiorul celulei este foarte mare.

maturate

În această fază virusul devine „infecțios”; adică proteinele din capsidă se produc modificări mature sau conformaționale care transformă structura inițială în particule capabile să infecteze alte celule.

Unii viruși își maturizează structurile din interiorul celulelor pe care le infectează, alții o fac numai după ce provoacă liza celulară.

Liza sau eliberarea prin înmugurire

În majoritatea virusurilor, eliberarea are loc prin liză sau înmugurire. În liză, celula se descompune și își eliberează întregul conținut în mediul extracelular, permițând virușilor asamblați și maturi să călătorească liber pentru a găsi o altă celulă care să se infecteze.

Eliberarea prin înmugurire este specifică virusurilor care posedă un plic lipidic și proteic. Acestea trec prin membrana plasmatică formând un fel de vezicule intracelulare.

Exemplu de replicare virală (HIV)

Ciclul de replicare virală a virusului HIV. Sursa: Jmarchn

Virusul imunodeficienței umane, mai cunoscut sub numele de HIV, este unul dintre virusurile care au provocat cel mai mare număr de decese umane din lume. Este un virus ARN care afectează direct un tip de celule albe din sânge numite limfocite CD4.

Fixarea virusului se realizează prin recunoașterea și unirea proteinelor din capsidă a virusului cu proteinele membranei celulare a limfocitelor CD4. Ulterior, siguranța capsidă cu membrana celulară și conținutul de virus este golit în interior.

În citoplasmă, ARN este transcris invers și formează două benzi ADN care sunt complementare. Molecula ADN cu bandă dublă se integrează în genomul celulei gazdă, în acest caz limfocitul CD4.

Ca parte a informațiilor genetice ale celulei, ADN-ul de origine virală este transcris și tradus la fel ca orice șir de ADN genomic al limfocitului.

Odată ce toate componentele virusului au fost produse în citosol, particulele virale sunt asamblate și expulzate în mediul extracelular prin înmugurire. Se formează câteva sute de mii de umflături și, când sunt eliberate, dau naștere la particule mature de HIV.

Referințe

1. Burrell, CJ, Howard, CR, & Murphy, FA (2016). Virologia medicală a lui Fenner și White. Presă academică.
2. Rosas-Acosta, G. (Ed.). (2013). Replicarea virală. BoD - Cărți la cerere.
3. Saag, MS, Holodniy, M., Kuritzkes, DR, O'Brien, WA, Coombs, R., Poscher, ME, … și Volberding, PA (1996). Markeri de încărcare virală HIV în practica clinică. Medicina naturii, 2 (6), 625.
4. Schmid, M., Speiseder, T., Dobner, T., & González, RA (2014). Compartimentele de replicare a virusului ADN. Journal of virology, 88 (3), 1404-1420.
5. Wunner, BD, Macfarlan, RI, Smith, CL, Golub, E., și Wiktor, TJ (1986). Institutul de Studii Avansate NATO: BAZA MOLECULARĂ A REPLICĂRII VIRALE Journal of Virological Methods, 13, 87-90. Cheng, RH și Miyamura, T. (2008). Studiul bazat pe structură al replicării virale: cu CD-ROM. Științific Mondial.