Il processo di riproduzione dei virus può essere suddiviso condizionatamente in 2 fasi . La prima fase comprende 3 fasi: 1) adsorbimento del virus su cellule sensibili; 2) penetrazione del virus nella cellula; 3) deproteinizzazione del virus . La seconda fase comprende le fasi di realizzazione del genoma virale: 1) trascrizione, 2) traduzione, 3) replicazione, 4) assemblaggio, maturazione di particelle virali e 5) rilascio del virus dalla cellula.
Adsorbimentoè un legame specifico di una proteina virionica (antirecettore) a una struttura superficiale cellulare complementare - un recettore cellulare. Per natura chimica, i recettori su cui si fissano i virus appartengono a due gruppi: mucoproteine e lipoproteine. I virus dell'influenza, la parainfluenza, gli adenovirus sono fissati sui recettori delle mucoproteine. Enterovirus, virus dell'herpes, arbovirus vengono adsorbiti sui recettori delle lipoproteine della cellula. L'adsorbimento avviene solo in presenza di determinati elettroliti, in particolare ioni Ca2+, che neutralizzano le cariche anioniche in eccesso del virus e della superficie cellulare e riducono la repulsione elettrostatica.L'adsorbimento dei virus non dipende molto dalla temperatura. Virus semplici gli esseri umani e gli animali contengono proteine di attaccamento nel capside. Nei virus organizzati in modo complesso, le proteine di attaccamento fanno parte del supercapside. Possono assumere la forma di fili (fibre negli adenovirus) o punte, strutture simili a funghi in mixo-, retro-, rhabdo- e altri virus. Inizialmente, si verifica un singolo legame del virione con il recettore - tale attaccamento è fragile - l'adsorbimento è reversibile. Affinché si verifichi un adsorbimento irreversibile, devono comparire più legami tra il recettore del virus e il recettore cellulare, cioè un attaccamento multivalente stabile. Il numero di recettori specifici sulla superficie di una cellula è 10 4 -10 5 . Recettori per alcuni virus, come gli arbovirus. si trovano su cellule sia di vertebrati che di invertebrati; per altri virus, solo su cellule di una o più specie.
La penetrazione di virus umani e animali nella cellula avviene in due modi: 1) viropessi (pinocitosi); 2) fusione dell'involucro del supercapside virale con la membrana cellulare. I batteriofagi hanno il loro meccanismo di penetrazione, la cosiddetta siringa, quando, a seguito della contrazione della crescita proteica del fago, l'acido nucleico viene, per così dire, iniettato nella cellula.
La deproteinizzazione del rilascio virale dell'emioma virale dai gusci protettivi virali avviene con l'aiuto di enzimi virali o con l'aiuto di enzimi cellulari. I prodotti finali della deproteinizzazione sono acidi nucleici o acidi nucleici associati a una proteina virale interna. Quindi ha luogo la seconda fase della riproduzione virale, che porta alla sintesi dei componenti virali.
La trascrizione è la riscrittura delle informazioni dal DNA o dall'RNA di un virus all'mRNA secondo le leggi del codice genetico.
Traduzione - il processo di traduzione informazioni genetiche contenuto nell'i-RNA a una specifica sequenza di amminoacidi.
La replicazione è il processo di sintesi di molecole di acido nucleico omologhe al genoma virale.
L'implementazione delle informazioni genetiche nei virus contenenti DNA procede allo stesso modo delle cellule:
Trascrizione dell'RNA e proteina di traduzione dell'RNA
Nei virus con genoma a RNA positivo (togavirus, picornavirus), la trascrizione è assente:
Proteina di traduzione dell'RNA
I retrovirus hanno un modo unico di trasferire informazioni genetiche:
Trascrizione inversa dell'RNA Trascrizione del DNA Proteina di traduzione dell'i-RNA
Il DNA si integra con il genoma della cellula ospite (provirus).
Dopo che la cellula ha prodotto componenti virali, inizia l'ultima fase della riproduzione virale, l'assemblaggio di particelle virali e il rilascio di virioni dalla cellula. Il rilascio di virioni dalla cellula avviene in due modi: 1) per "esplosione" della cellula, a seguito della quale la cellula viene distrutta. Questo percorso è insito nei virus semplici (picorna-, reo-, papova- e adenovirus), 2) escono dalle cellule per gemmazione. Inerente ai virus contenenti supercapside. Con questo metodo, la cellula non muore immediatamente, può dare più discendenti virali fino a quando le sue risorse non si esauriscono.
Per la coltivazione di virus in condizioni di laboratorio vengono utilizzati i seguenti oggetti viventi: 1) colture cellulari (tessuti, organi); 2) embrioni di pollo; 3) animali da laboratorio.
Le più comuni sono le colture cellulari a strato singolo, che possono essere suddivise in 1) primarie (principalmente tripsinizzate), 2) semi-trapiantabili (diploidi) e 3) trapiantabili.
Origine si classificano in embrionali, neoplastici e da organismi adulti; per morfogenesi- su fibroblasti, epiteliali, ecc.
Primario le colture cellulari sono cellule di qualsiasi tessuto umano o animale che hanno la capacità di crescere come un monostrato su una superficie di plastica o vetro rivestita con uno speciale mezzo nutritivo. La durata della vita di tali colture è limitata. In ogni caso, sono ottenuti dal tessuto dopo macinazione meccanica, trattamento con enzimi proteolitici e standardizzazione del numero di cellule. Le colture primarie derivate da reni di scimmia, reni embrionali umani, amnios umani, embrioni di pollo sono ampiamente utilizzate per l'isolamento e l'accumulo di virus, nonché per la produzione di vaccini virali.
semitrapiantabile (O diploide ) colture cellulari - cellule dello stesso tipo, in grado di resistere fino a 50-100 passaggi in vitro, pur mantenendo il loro set diploide originale di cromosomi. Ceppi diploidi di fibroblasti embrionali umani sono utilizzati sia per la diagnosi di infezioni virali che nella produzione di vaccini virali.
trapiantato le linee cellulari sono caratterizzate da potenziale immortalità e cariotipo eteroploide.
La fonte delle linee trapiantate può essere colture cellulari primarie (ad esempio, SOC, PES, VNK-21 - dai reni di criceti siriani di un giorno; PMS - dal rene di una cavia, ecc.), le cui singole cellule mostrano una tendenza alla riproduzione infinita in vitro. La totalità dei cambiamenti che portano alla comparsa di tali caratteristiche dalle cellule è chiamata trasformazione e le cellule delle colture di tessuti trapiantate sono chiamate trasformate.
Un'altra fonte di linee cellulari trapiantate sono le neoplasie maligne. In questo caso, la trasformazione cellulare avviene in vivo. Le seguenti linee di cellule trapiantate sono più spesso utilizzate nella pratica virologica: HeLa - ottenuta da carcinoma cervicale; Ner-2 - dal carcinoma della laringe; Detroit-6 - dalle metastasi del cancro del polmone al midollo osseo; RH proviene dal rene umano.
Per la coltivazione cellulare sono necessari mezzi nutritivi che, a seconda del loro scopo, sono divisi in crescita e supporto. La composizione dei terreni di coltura dovrebbe contenere più nutrienti per garantire la riproduzione attiva delle cellule per formare un monostrato. I supporti di supporto dovrebbero garantire solo la sopravvivenza delle cellule in un monostrato già formato durante la riproduzione dei virus nella cellula.
I supporti sintetici standard, come i supporti Synthetic 199 e Needle, sono ampiamente utilizzati. Indipendentemente dallo scopo, tutti i terreni nutritivi per colture cellulari sono progettati sulla base di una soluzione salina bilanciata. Molto spesso è la soluzione di Hank. Un componente integrale della maggior parte dei mezzi di crescita è il siero del sangue degli animali (vitello, toro, cavallo), senza la presenza del 5-10% del quale non si verificano la riproduzione cellulare e la formazione di un monostrato. Il siero non è incluso nei terreni di manutenzione.
Quando si isolano virus da vari materiali infettivi da un paziente (sangue, urina, feci, secrezioni mucose, tamponi da organi), vengono utilizzate colture cellulari più sensibili al presunto virus. Per l'infezione vengono utilizzate colture in provette con un monostrato di cellule ben sviluppato. Prima di infettare le cellule, il mezzo nutritivo viene rimosso e ad ogni provetta vengono aggiunti 0,1-0,2 ml di una sospensione del materiale in esame, precedentemente trattata con antibiotici per uccidere batteri e funghi. Dopo 30-60 min. contatto del virus con le cellule, rimuovere il materiale in eccesso, aggiungere un terreno di supporto alla provetta e lasciarlo in un termostato fino a quando non vengono rilevati segni di riproduzione del virus.
Un indicatore della presenza del virus nelle colture cellulari infette può essere:
1) lo sviluppo della degenerazione cellulare specifica - l'effetto citopatico del virus (CPE), che ha tre tipi principali: degenerazione a cellule rotonde o piccole; la formazione di cellule giganti multinucleate - simplasti; sviluppo di focolai di proliferazione cellulare, costituiti da diversi strati di cellule;
2) rilevazione di inclusioni intracellulari situate nel citoplasma e nei nuclei delle cellule colpite;
3) test di amoagglutinazione positivo (RHA);
4) reazione di emoassorbimento positivo (RGAds);
5) il fenomeno della formazione della placca: un monostrato di cellule infettate dal virus viene ricoperto da un sottile strato di agar con l'aggiunta di un indicatore rosso neutro (fondo rosa). In presenza del virus nelle cellule si formano zone incolori ("placche") su uno sfondo di agar rosa.
6) in assenza di CPE o GA si può instaurare una reazione di interferenza: la coltura in studio viene reinfettata con il virus che causa CPE. In caso positivo, non ci sarà CPP (la reazione di interferenza è positiva). Se non c'era virus nel materiale di prova, si osserva CPE.
Per gli studi virologici vengono utilizzati embrioni di pollo di 7-12 giorni di età.
Prima dell'infezione determinare la vitalità dell'embrione. Durante l'ovoscoping, gli embrioni vivi sono mobili, il pattern vascolare è chiaramente visibile. Con una matita semplice, segna i confini del sacco d'aria. Gli embrioni di pollo vengono infettati in condizioni asettiche con strumenti sterili, avendo precedentemente trattato il guscio sopra lo spazio aereo con iodio e alcool.
I metodi di infezione degli embrioni di pollo possono essere diversi: applicare il virus alla membrana corion-allantoidea, alle cavità amniotiche e allantoiche, al sacco vitellino. La scelta del metodo di infezione dipende dalle proprietà biologiche del virus in esame.
L'indicazione del virus nell'embrione di pollo è data dalla morte dell'embrione, da un test di emoagglutinazione positivo su vetro con liquido allantoico o amniotico, da lesioni focali ("placche") sulla membrana corion-allantoidea.
Gli animali da laboratorio possono essere utilizzati per isolare virus da materiale infetto quando non più sistemi convenienti(colture cellulari o embrioni di pollo). Prendono principalmente topi bianchi appena nati, criceti, porcellini d'India, ratti. Infetta gli animali secondo il principio del citotropismo del virus: i virus pneumotropici vengono iniettati per via intranasale, neurotropici - intracerebrali, dermatotropi - sulla pelle.
L'indicazione del virus si basa sulla comparsa di segni di malattia negli animali, sulla loro morte, sui cambiamenti patomorfologici e patoistologici nei tessuti e negli organi, nonché su una reazione di emoagglutinazione positiva con estratti di organi.
1. Adsorbimento: il processo di attaccamento delle particelle virali alla superficie cellulare.
2. Iniezione - la penetrazione di una particella virale nella cellula e il rilascio di NK virale dal capside proteico (nei batteriofagi - l'introduzione di NK nella cellula).
3. Replicazione delle molecole NK virali - si verifica a causa dei nucleotidi nella cellula.
4. Sintesi delle proteine virali (proteine ed enzimi del capside) - si verifica sui ribosomi della cellula.
5. Assemblaggio di particelle virali - viene effettuato dall'NK virale e dalle proteine virali sintetizzate dalla cellula colpita.
6. Rilascio di particelle virali dalla cellula colpita. Nei batteri, è spesso accompagnato da lisi (distruzione) della cellula, negli eucarioti si verifica per protrusione della membrana cellulare e "espulsione" di particelle virali nell'ambiente. In generale, ci sono 3 modi: a) litico (tutti i virus entrano nell'ambiente esterno, la cellula muore), b) persistente (uscita graduale), c) latente (le cellule non rilevano il virus per qualche tempo).
Principi di classificazione dei virus:
I virus costituiscono il regno Vira, che è suddiviso per tipo di acido nucleico in due sottoregni: ribovirus e deossiribovirus. I sottoregni sono divisi in famiglie, che a loro volta sono suddivise in generi. Il concetto di tipo di virus non è stato ancora chiaramente formulato, così come la designazione di diversi tipi.
Come caratteristiche tassonomiche, fondamentale importanza è attribuita al tipo di acido nucleico e alle sue caratteristiche biologiche molecolari: a doppio filamento, a singolo filamento, segmentato, non segmentato, con sequenze ripetute e invertite, ecc. Tuttavia, in lavoro pratico innanzitutto vengono utilizzate le caratteristiche dei virus ottenute a seguito di microscopia elettronica e studi immunologici: morfologia, struttura e dimensione del virione, presenza o assenza di un guscio esterno (supercapside), antigeni, resistenza alle alte temperature, pH, detergenti, ecc.
Attualmente, i virus umani e animali sono inclusi in 18 famiglie. L'appartenenza dei virus a determinate famiglie è determinata dal tipo di acido nucleico, struttura, integrità o frammentazione del genoma, nonché dalla presenza o assenza di un guscio esterno. Nel determinare l'appartenenza alla famiglia dei retrovirus, viene necessariamente presa in considerazione la presenza della trascrittasi inversa.
Riproduzione del virus
La riproduzione del virus nella cellula avviene in più fasi:
La prima fase è l'adsorbimento del virus sulla superficie cellulare, sensibile a questo virus.
La seconda fase è la penetrazione del virus nella cellula ospite mediante viropexis.
La terza fase è la "spogliatura" dei virioni, il rilascio dell'acido nucleico del virus dal supercapside e dal capside. In un certo numero di virus, la penetrazione dell'acido nucleico nella cellula avviene mediante la fusione dell'involucro del virione e della cellula ospite. In questo caso, la seconda e la terza fase sono combinate in una sola.
A seconda del tipo di acido nucleico, questo processo avviene come segue.
1. La riproduzione avviene nel nucleo: adenovirus, herpes, papovavirus. Usa l'RNA dipendente dal DNA - polimerasi cellulare.
2. La riproduzione avviene nel citoplasma: i virus hanno una propria RNA polimerasi DNA-dipendente.
1. Ribovirus con genoma positivo (plus-nitium): picorna-, toga-, coronavirus. Non c'è trascrizione.
RNA -> proteine
2. Ribovirus con genoma negativo (filo negativo): influenza, morbillo, parotite, orto-, paramixovirus.
(-)RNA- > mRNA - > proteina (mRNA complementare (-)RNA ). Questo processo avviene con la partecipazione di uno speciale enzima virale - virione RNA polimerasi dipendente dall'RNA (non può esserci un tale enzima in una cellula).
3. Retrovirus
(-)RNA -> DNA -> mRNA -> proteina (e l'RNA è omologo all'RNA ). In questo caso, il processo di formazione del DNA sulla base di (-) RNA è possibile con la partecipazione dell'enzima - DNA polimerasi RNA-dipendente (trascrittasi inversa o trascrittasi inversa)
La quarta fase è la sintesi dei componenti del virione. L'acido nucleico del virus è prodotto dalla replicazione. L'informazione dell'mRNA virale viene tradotta nei ribosomi della cellula e in essi viene sintetizzata una proteina specifica del virus.
La quinta fase è l'assemblaggio del virione. I nucleocapsidi si formano per autoassemblaggio.
La sesta fase è il rilascio di virioni dalla cellula. I virus semplici, come il virus della polio, distruggono la cellula quando escono. I virus complessi, come il virus dell'influenza, escono dalla cellula germogliando. Il guscio esterno del virus (supercapside) si forma durante il rilascio del virus dalla cellula. La cellula durante questo processo rimane viva per qualche tempo.
I tipi descritti di interazione del virus con la cellula sono chiamati produttivi, in quanto portano alla produzione di virioni maturi.
Un altro modo - integrativo - è che dopo la penetrazione del virus nella cellula e la "spogliatura" l'acido nucleico virale si integra nel genoma cellulare, cioè viene integrato nel cromosoma cellulare in un determinato punto e poi replicato insieme ad esso sotto forma del cosiddetto provirus. Per i virus contenenti DNA e RNA, questo processo avviene in modi diversi. Nel primo caso, il DNA virale si integra nel genoma cellulare. Nel caso di virus contenenti RNA, si verifica prima la trascrizione inversa: il DNA si forma sullo stampo di RNA virale con la partecipazione dell'enzima "trascrittasi inversa", che è integrato nel genoma cellulare. Il provirus trasporta informazioni genetiche aggiuntive, quindi la cellula acquisisce nuove proprietà. I virus capaci di questo tipo di interazione con una cellula sono chiamati integrativi. I virus integrativi includono alcuni virus oncogeni, virus dell'epatite B, virus dell'herpes, virus dell'immunodeficienza umana, batteriofagi temperati.
Oltre ai virus ordinari, ci sono prioni - particelle infettive proteiche che non contengono acido nucleico. Sembrano fibrille, fino a 200 nm di dimensione. Causano infezioni lente nell'uomo e negli animali con danni cerebrali: malattia di Creutzfeldt-Jakob, kuru, scrapie e altri.
20. Fagi (virus dei microbi): morfologia e ultrastruttura. Fasi di interazione di fagi virulenti e temperati con una gabbia batterica. Determinazione dell'attività (titolo) di una cellula batterica. Profago. Tipizzazione fagica dei microrganismi, significato. Uso pratico fagi.
Il fenomeno della batteriofagogia fu scoperto e studiato dal microbiologo francese d'Errell.Nel 1917, osservò la lisi di una coltura di batteri della dissenteria dopo aver introdotto in essa il filtrato delle feci di un paziente che si stava riprendendo dalla dissenteria.Con più passaggi, cioè il trasferimento da una coltura all'altra, i filtrati conservavano la loro attività di lisi e addirittura la aumentavano. sazhah si moltiplica nei batteri.D "Errel chiamò questo agente un batteriofago (lat. phagos - divorando) e il fenomeno stesso della lisi - batteriofago.
Successivamente è stato confermato che il batteriofago è vivo. Questo è un virus batterico, si moltiplica nei batteri, provocandone la lisi. L'aggiunta di un batteriofago a una coltura batterica su un terreno nutriente liquido fa sì che il terreno diventi limpido. Su terreni nutritivi densi, quando viene inoculata una miscela di batteri e un batteriofago, sullo sfondo di una crescita continua di batteri compaiono macchie sterili o colonie negative di fagi.
I batteriofagi sono specifici, cioè lisano alcuni tipi di batteri. Da qui i loro nomi: batteriofago dissenterico, batteriofago stafilococco. Sono stati trovati fagi non solo di batteri, ma anche di actinomiceti.
Nella medicina pratica, i batteriofagi hanno trovato applicazione come agenti terapeutici e profilattici,
È importante che molti problemi di virologia generale e genetica molecolare siano stati scoperti e studiati usando l'esempio del batteriofago.
Struttura dei batteriofagi
Le dimensioni dei batteriofagi vanno da 20 nm a 200 nm. Come tutti i virus, contengono DNA, o RNA, e un capside proteico. I più comuni e meglio studiati sono i batteriofagi che hanno la forma di uno spermatozoo o di un girino. Sono costituiti da una testa, un processo caudale, una piastra da battaglia con pneumatici corti e filamenti di coda. All'interno della testa c'è una bevanda di DNA attorcigliata a spirale, ricoperta da un capside proteico. Il processo caudale è un'asta cilindrica cava circondata da una guaina contrattile. La piastra basale e i filamenti svolgono il processo di adsorbimento del batteriofago sulla cellula batterica. Esistono batteriofagi che hanno una struttura diversa: con processo breve, con processo senza guaina contrattile, senza processo, filamentoso.
Interazione di un batteriofago con una cellula batterica
Come tutti i virus, i batteriofagi non si riproducono sui terreni nutritivi. La loro riproduzione avviene solo nelle cellule batteriche ad esse sensibili, nel processo di interazione, in cui si osservano le stesse fasi dell'interazione di altri virus con la cellula.
Adsorbimento batteriofago. Come tutti i virus, i fagi sono immobili, e la collisione con il batterio avviene per caso, quindi l'adsorbimento diventa forte se la cellula presenta in superficie recettori fago-specifici. I fagi con una guaina contrattile vengono adsorbiti dal processo della coda.
Ingresso del fago nella cellula. Sotto l'azione dell'enzima lisozima, che si trova nel segmento della coda, si forma un buco nella parete cellulare del batterio. Attraverso questo foro, per effetto della contrazione della guaina della coda, il DNA fagico passa nella cellula batterica. Il capside proteico rimane all'esterno.
Sintesi del DNA e delle proteine del batteriofago. La sintesi delle proteine batteriche si ferma nella cellula. Si forma il DNA fagico e le molecole proteiche fagiche vengono sintetizzate sui ribosomi batterici.
Formazione dei fagi. L'assemblaggio di fagi maturi da DNA e capside avviene nel citoplasma della cellula. Il rilascio di fagi maturi dalla cellula si verifica quando i batteri vengono distrutti dal lisozima e quindi i fagi maturi vengono introdotti in nuove cellule.
Il "raccolto" di un fago, a seconda del suo tipo, varia da 20 a 200 particelle. L'intero ciclo di interazione, che dura da 10 minuti a diverse ore, è chiamato ciclo litico e il fago durante questa interazione - virulento .
A differenza del virulento, fagi temperati non lisare i batteri. Il loro genoma, penetrato nella cellula, si integra nel cromosoma batterico e successivamente rimane nel cromosoma nella forma profago e replicato insieme ad esso. I batteri portatori di profagi sono chiamati lisogenici e il fenomeno stesso è chiamato lisogenia. I batteri lisogeni sono molto comuni. Il profago, essendo nel genoma del batterio, gli conferisce alcune nuove proprietà. Ad esempio, la produzione di esotossina nei bacilli della difterite e del botulismo è associata alla presenza di un profago.
In determinate condizioni (esposizione a temperature, sostanze chimiche, ecc.), i profagi possono trasformarsi in batteriofagi virulenti. Riproducendosi, lisano i batteri e possono passare in altre cellule batteriche. Quando lascia il cromosoma, il profago può catturare i geni vicini del cromosoma batterico e, quando infetta un altro batterio, si integra nel suo cromosoma e trasferisce questi geni. Il trasferimento di materiale genetico da un batterio all'altro da parte di un batteriofago temperato è chiamato trasduzione. Pertanto, possono essere trasmessi tratti come la resistenza agli antibiotici, la capacità di produrre qualsiasi enzima. I batteriofagi temperati sono utilizzati nell'ingegneria genetica come vettore di trasporto genico.
L'importanza pratica dei batteriofagi
I preparati di batteriofagi sono utilizzati per la diagnosi, la prevenzione e il trattamento. La diagnostica dei fagi si basa sulla specificità dei batteriofagi: i batteriofagi specie-specifici lisano solo alcuni tipi di batteri. Inoltre, i batteri della stessa specie differiscono nella sensibilità a diversi batteriofagi tipici, quindi, utilizzando un insieme di batteriofagi tipici, è possibile determinare i fagovari di stafilococchi, salmonella e vibrioni. La tipizzazione dei fagi aiuta a stabilire la fonte dell'infezione e la via di trasmissione.
L'effetto terapeutico e profilattico dei fagi si basa sulla loro attività litica.
Per ottenere un preparato batteriofago, una coltura di batteri viene infettata da un batteriofago. Il giorno successivo, la coltura privata viene filtrata attraverso un filtro batterico. Il chinosolo viene aggiunto al filtrato come conservante.
Per la caratterizzazione quantitativa dei batteriofagi, viene utilizzato un criterio come il titolo del batteriofago. Titolo fagico può essere espresso in due termini:
1) la massima diluizione del farmaco, alla quale il batteriofago lisa i batteri corrispondenti:
2) il numero di corpuscoli batteriofagi attivi in 1 ml del preparato. Metodi di titolazione del batteriofago:
1) il metodo di diluizione seriale in provette con mezzo nutritivo liquido secondo Appslman;
2) metodo agar a due strati, in cui il numero di colonie fagiche negative viene contato sullo sfondo di una crescita continua di batteri - il metodo Gracia.
La preparazione del batteriofago liquido finito deve essere completamente trasparente. Per le infezioni intestinali, il farmaco viene utilizzato insieme a una soluzione di bicarbonato di sodio, poiché il contenuto acido dello stomaco distrugge il batteriofago. Le preparazioni di alcuni batteriofagi per iniezione e applicazione topica sono prodotte in fiale. Per la somministrazione orale sono disponibili anche preparazioni di batteriofagi sotto forma di compresse con rivestimento resistente agli acidi, che si dissolvono nell'ambiente alcalino dell'intestino tenue. La pectina o acetilftailcellulosa (LPP) viene utilizzata come rivestimento.
Il nostro paese produce preparazioni di dissenteria, salmonella, coli-proteus, stafilococco e altri batteriofagi, nonché set di fagi tipici per la tipizzazione fagica di stafilococchi, tifo e altri batteri.
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2. Segni di riproduzione del virus nei sistemi viventi: animali da laboratorio, embrioni di pollo, colture cellulari…………………………………………......……………………..………16
3. Compito...................................................................................................20
Riferimenti…………………………………………………………………………………..25
1. Riproduzione di virus genomici del DNA: fasi principali, caratteristiche della riproduzione
Riproduzione del virus
Il processo di riproduzione del virus può essere suddiviso condizionatamente in due fasi. La prima fase riguarda gli eventi che portano all'adsorbimento e all'ingresso del virus nella cellula, al rilascio della sua componente interna e alla sua modificazione in modo tale che sia in grado di provocare l'infezione. Di conseguenza, la prima fase comprende tre stadi: 1) adsorbimento del virus sulle cellule; 2) penetrazione del virus nelle cellule; 3) spogliarsi del virus nella cellula. Queste fasi hanno lo scopo di garantire che il virus venga consegnato alle strutture cellulari appropriate e che il suo componente interno venga rilasciato dai gusci protettivi. Una volta raggiunto questo obiettivo, inizia la seconda fase della riproduzione, durante la quale avviene l'espressione del genoma virale. Questa fase comprende i seguenti passaggi: 1) trascrizione, 2) traduzione dell'RNA messaggero, 3) replicazione del genoma, 4) assemblaggio dei componenti virali. Lo stadio finale della riproduzione è il rilascio del virus dalla cellula.
Prima fase della riproduzione.
I. Adsorbimento dei virioni sulla superficie cellulare.
L'interazione di un virus con una cellula inizia con il processo di adsorbimento, cioè l'attaccamento di particelle virali alla superficie cellulare. Il processo di adsorbimento è possibile in presenza di opportuni recettori sulla superficie della cellula e di sostanze che li “riconoscono” sulla superficie del virus. I primissimi processi di adsorbimento non sono specifici e possono essere basati sull'interazione elettrostatica di gruppi caricati positivamente e negativamente sulla superficie del virus e della cellula. Tuttavia, il riconoscimento dei recettori cellulari da parte delle proteine virali che porta all'attaccamento della particella virale alla cellula è un processo altamente specifico. Le proteine sulla superficie del virus che riconoscono gruppi specifici sulla membrana plasmatica della cellula e causano l'attaccamento di una particella virale ad essi sono chiamate proteine di attaccamento.
I virus utilizzano recettori progettati per far passare nella cellula le sostanze necessarie alla sua attività vitale: nutrienti, ormoni, fattori di crescita, ecc. I recettori possono avere una diversa natura chimica e rappresentare le proteine, la componente glucidica delle proteine e dei lipidi, i lipidi. I recettori per virus influenzali e paramixovirus sono l'acido sialico nella composizione di glicoproteine e glicolipidi (gangliosidi), per rhabdovirus e reovirus - anche un componente di carboidrati nella composizione di proteine e lipidi, per picornavirus e adenovirus - proteine, per alcuni virus - lipidi. I recettori specifici svolgono un ruolo non solo nell'attaccamento di una particella virale alla superficie cellulare. Determinano l'ulteriore destino della particella virale, il suo trasporto intracellulare e la consegna in determinate aree del citoplasma e del nucleo, dove il virus è in grado di avviare il processo infettivo. Il virus può attaccarsi a recettori non specifici e persino entrare nella cellula, ma solo l'attaccamento a un recettore specifico porterà all'infezione.
L'attaccamento di una particella virale alla superficie cellulare avviene prima attraverso la formazione di un singolo legame tra la particella virale e il recettore. Tuttavia, tale attaccamento è fragile e la particella virale può facilmente staccarsi dalla superficie cellulare - adsorbimento reversibile. Affinché si verifichi un adsorbimento irreversibile, devono comparire più legami tra la particella virale e molte molecole del recettore, cioè deve verificarsi un attaccamento multivalente stabile. Il numero di molecole del recettore cellulare nei siti di adsorbimento può raggiungere fino a 3000. Il legame stabile di una particella virale alla superficie cellulare a seguito dell'attaccamento multivalente si verifica a causa della possibilità di libera circolazione delle molecole del recettore nel doppio strato lipidico della membrana plasmatica, che è determinata dalla mobilità, "fluidità" dello strato proteico-lipidico. Un aumento della fluidità lipidica è uno dei primi eventi nell'interazione di un virus con una cellula, che si traduce nella formazione di campi recettoriali nel sito di contatto tra il virus e la superficie cellulare e l'attaccamento stabile della particella virale ai gruppi risultanti.
Il numero di recettori specifici sulla superficie cellulare varia tra 104 e 105 per cellula. I recettori per un certo numero di virus possono essere presenti solo in un insieme limitato di cellule ospiti e questo può determinare la sensibilità di un organismo a un dato virus. Ad esempio, i picornavirus vengono adsorbiti solo sulle cellule dei primati. Recettori per altri virus, al contrario, sono ampiamente presenti sulla superficie di cellule di vario tipo, come i recettori per orthomyxovirus e paramyxovirus, che sono composti contenenti sialyl. Pertanto, questi virus hanno una gamma relativamente ampia di cellule su cui può verificarsi l'adsorbimento di particelle virali. I recettori per un certo numero di togavirus sono posseduti da cellule di una gamma eccezionalmente ampia di ospiti: questi virus possono adsorbire e infettare cellule sia di vertebrati che di invertebrati.
II. Ingresso del virus nella cellula.
Storicamente, c'è stata un'idea di due meccanismi alternativi per la penetrazione dei virus animali nella cellula: per viropexis (endocitosi) e per fusione delle membrane virali e cellulari. Tuttavia, questi due meccanismi non si escludono, ma si completano a vicenda.
Il termine "viropexis" significa che la particella virale entra nel citoplasma a seguito dell'invaginazione di una sezione della membrana plasmatica e della formazione di un vacuolo che contiene la particella virale.
endocitosi del recettore. Viropexis è un caso speciale di endocitosi del recettore o dell'adsorbimento. Questo processo è il meccanismo abituale attraverso il quale le proteine nutrizionali e regolatorie, gli ormoni, le lipoproteine e altre sostanze entrano nella cellula dal liquido extracellulare. L'endocitosi del recettore si verifica in aree specializzate della membrana plasmatica, dove ci sono fosse speciali coperte dal lato del citoplasma con una proteina speciale con un grande peso molecolare - clatrina. I recettori specifici si trovano nella parte inferiore della fossa. Le fosse forniscono una rapida invaginazione e la formazione di vacuoli intracellulari rivestiti di clatrina. L'emivita di penetrazione di una sostanza nella cellula mediante questo meccanismo non supera i 10 minuti dal momento dell'adsorbimento. Il numero di vacuoli formati in un minuto raggiunge più di 2000. Pertanto, l'endocitosi del recettore è un meccanismo ben coordinato che garantisce la rapida penetrazione di sostanze estranee nella cellula.
I vacuoli rivestiti si fondono con altri vacuoli citoplasmatici più grandi per formare recettori contenenti recettori ma senza clatrina, che a loro volta si fondono con i lisosomi. In questo modo, le proteine che sono entrate nella cellula vengono solitamente trasportate ai lisosomi, dove vengono scomposte in amminoacidi; possono sia aggirare i lisosomi che accumularsi in altre parti della cellula in forma non degradata. Un'alternativa all'endocitosi del recettore è l'endocitosi liquida, quando l'invaginazione non si verifica in aree specializzate della membrana. La maggior parte dei virus animali avvolti e non avvolti entra nella cellula mediante il meccanismo dell'endocitosi del recettore. L'endocitosi fornisce il trasporto intracellulare della particella virale all'interno del vacuolo endocitico, poiché il vacuolo può muoversi in qualsiasi direzione e fondersi con le membrane cellulari (inclusa la membrana nucleare), rilasciando la particella virale nei siti intracellulari appropriati. In questo modo, ad esempio, i virus nucleari entrano nel nucleo e i reovirus entrano nei lisosomi. Tuttavia, le particelle virali che sono entrate nella cellula fanno parte del vacuolo e sono separate dal citoplasma dalle sue pareti. Devono passare attraverso una serie di fasi prima che possano causare un processo infettivo.
Fusione delle membrane virali e cellulari. Affinché il componente interno del virus passi attraverso la membrana cellulare, il virus utilizza il meccanismo della fusione della membrana. Nei virus avvolti, la fusione è dovuta all'interazione puntuale della proteina di fusione virale con i lipidi della membrana cellulare, a seguito della quale l'involucro della lipoproteina virale si integra con la membrana cellulare e il componente interno del virus si trova dall'altra parte. Nei virus senza involucro, una delle proteine di superficie interagisce anche con i lipidi. membrane cellulari, facendo passare il componente interno attraverso la membrana. La maggior parte dei virus animali entra nel citosol dal recettoresoma.
Se durante l'endocitosi la particella virale è un passeggero passivo, durante la fusione diventa un partecipante attivo al processo. La proteina di fusione è una delle sue proteine di superficie. Ad oggi, questa proteina è stata identificata solo nei paramyxovirus e negli orthomyxovirus. Nei paramyxovirus, questa proteina (proteina P) è una delle due glicoproteine presenti sulla superficie della particella virale. La funzione della proteina di fusione nel virus dell'influenza è svolta da una piccola subunità emoagglutinante.
I paramyxovirus causano la fusione della membrana a pH neutro e il componente interno di questi virus può entrare nella cellula direttamente attraverso la membrana plasmatica. Tuttavia, la maggior parte dei virus avvolti e non avvolti provoca la fusione della membrana solo a un basso pH compreso tra 5,0 e 5,75. Se alle cellule vengono aggiunte basi deboli (cloruro di ammonio, clorochina, ecc.), che aumentano il pH a 6,0 nei vacuoli endocitici, la fusione della membrana non si verifica, le particelle virali rimangono nei vacuoli e il processo infettivo non si verifica. La stretta dipendenza della fusione della membrana dai valori di pH è dovuta ai cambiamenti conformazionali nelle proteine di fusione virale.
Il lisosoma ha costantemente un basso valore di pH (4,9). Nel vacuolo endocitico (receptosoma), l'acidificazione è creata da una "pompa protonica" ATP-dipendente ancora sulla superficie cellulare durante la formazione di un vacuolo rivestito. L'acidificazione del vacuolo endocitico è di grande importanza per i ligandi fisiologici che penetrano nella cellula, poiché un pH basso favorisce la dissociazione del ligando dal recettore e il riciclo dei recettori.
Lo stesso meccanismo che sta alla base della fusione delle membrane virali e cellulari provoca l'emolisi indotta dal virus e la fusione delle membrane plasmatiche delle cellule adiacenti per formare cellule multinucleate, simplasti e sincizi. I virus causano due tipi di fusione cellulare: 1) "fusione dall'esterno" e 2) "fusione dall'interno". La "fusione all'esterno" si verifica con un'elevata molteplicità di infezioni e viene rilevata entro le prime ore dopo l'infezione. Questo tipo di fusione, descritto per i paramixovirus, è mediato dalle proteine del virus infettante e non richiede la sintesi intracellulare di componenti virali. Al contrario, la "fusione dall'interno" si verifica con una bassa molteplicità di infezioni, si trova in fasi relativamente avanzate del processo infettivo ed è dovuta a proteine virali di nuova sintesi. La "fusione dall'interno" è descritta per molti virus: herpes virus, oncovirus, agenti patogeni di infezioni lente, ecc. Questo tipo di fusione è causato dalle stesse glicoproteine virali che assicurano la penetrazione del virus nella cellula.
III. Spogliarsi - deproteinizzazione del virus
Le particelle di virus che sono entrate nella cellula devono spogliarsi per provocare un processo infettivo. Il significato di spogliarsi è rimuovere i gusci protettivi virali che impediscono l'espressione del genoma virale. Come risultato della svestizione, viene rilasciato il componente interno del virus, che può causare un processo infettivo. La svestizione è accompagnata da una serie di caratteristiche: a seguito del decadimento della particella virale, l'attività infettiva scompare, in alcuni casi compare la sensibilità alle nucleasi, sorge la resistenza all'effetto neutralizzante degli anticorpi, la fotosensibilità si perde quando si usano un numero di farmaci.
I prodotti finali della svestizione sono nuclei, nucleocapsidi o acidi nucleici. Per un certo numero di virus, è stato dimostrato che il prodotto dello stripping non sono acidi nucleici nudi, ma acidi nucleici associati a una proteina virale interna. Ad esempio, il prodotto finale della svestizione dei picornavirus è l'RNA legato in modo covalente alla proteina VPg, il prodotto finale della svestizione degli adenovirus è il DNA legato in modo covalente a una delle proteine virali interne.
In alcuni casi, la capacità dei virus di provocare un processo infettivo è determinata dalla possibilità della loro svestizione nella cellula di questo sistema. Pertanto, questa fase è una delle fasi che limitano l'infezione.
La svestizione di un certo numero di virus avviene in aree specializzate all'interno della cellula (lisosomi, strutture dell'apparato di Golgi, spazio perinucleare, pori nucleari sulla membrana nucleare). Quando le membrane virali e cellulari si fondono, la penetrazione nella cellula si combina con la svestizione.
La svestizione e il trasporto intracellulare sono processi correlati: se il corretto trasporto intracellulare ai siti di svestizione è disturbato, la particella virale entra nel lisosoma e viene distrutta dagli enzimi lisosomiali.
Seconda fase della riproduzione .
I. Trascrizione.
La trascrizione viene eseguita con l'aiuto di uno speciale enzima - RNA polimerasi, che lega i nucleotidi formando ponti 3-5'fosfodiestere. Tale legame si verifica solo in presenza di un modello di DNA.
I prodotti della trascrizione nelle cellule sono mRNA. Lo stesso DNA cellulare, che è portatore di informazioni genetiche, non può programmare direttamente la sintesi proteica. Il trasferimento di informazioni genetiche dal DNA ai ribosomi viene effettuato dall'RNA messaggero. Questa è la base del dogma centrale della biologia molecolare, che è espresso dalla seguente formula:
DNA - trascrizione - RNA - traduzione - proteine,
dove le frecce indicano la direzione del trasferimento delle informazioni genetiche.
Implementazione dell'informazione genetica nei virus. La strategia del genoma virale in relazione alla sintesi dell'mRNA è diversa per i diversi virus. Nei virus contenenti DNA, l'mRNA è sintetizzato sullo stampo di uno dei filamenti di DNA. La formula per il trasferimento delle informazioni genetiche è la stessa della cellula:
DNA - trascrizione - RNA - traduzione - proteina.
I virus contenenti DNA che si riproducono nel nucleo utilizzano una polimerasi cellulare per la trascrizione. Questi virus includono papovavirus, adenovirus, virus dell'herpes. I virus contenenti DNA che si riproducono nel citoplasma non possono utilizzare l'enzima cellulare situato nel nucleo. La trascrizione del loro genoma viene eseguita da un enzima specifico del virus - DNA polimerasi, che entra nella cellula come parte del virus. Questi virus includono poxvirus e iridovirus.
Enzimi che trascrivono il genoma virale. Trascrizione di numerosi virus contenenti DNA: papovavirus, adenovirus, herpes virus, parvovirus, hepadnavirus. Viene eseguito nel nucleo cellulare e in questo processo sono ampiamente utilizzati i meccanismi della trascrizione cellulare: enzimi di trascrizione e ulteriore modifica delle trascrizioni. La trascrizione di questi virus viene effettuata dalla RNA polimerasi II cellulare, un enzima che trascrive il genoma cellulare. Tuttavia, un gruppo speciale di trascrizioni di adenovirus viene sintetizzato utilizzando un altro enzima cellulare, l'RNA polimerasi III. In altre due famiglie di virus animali contenenti DNA, poxvirus e iridovirus, la trascrizione avviene nel citoplasma. Poiché non ci sono polimerasi cellulari nel citoplasma, la trascrizione di questi virus richiede uno speciale enzima virale, l'RNA polimerasi virale. Questo enzima è una proteina virale strutturale.
regolazione della trascrizione. La trascrizione del genoma virale è strettamente regolata durante tutto il ciclo infettivo. La regolazione è effettuata da meccanismi sia cellulari che specifici del virus. Alcuni virus, per lo più contenenti DNA, hanno tre periodi di trascrizione: molto precoce, precoce e tardiva. Questi virus includono vaiolo, herpes, papovavirus, adenovirus. Come risultato della trascrizione ultra-precoce e precoce, i geni ultra-precoci e precoci vengono letti selettivamente con la formazione di mRNA ultra-precoci o precoci. Durante la trascrizione tardiva, viene letta un'altra parte del genoma virale: i geni tardivi, con la formazione di mRNA tardivi. Il numero di geni tardivi di solito supera il numero di geni precoci. Molti geni superearly sono geni per proteine non strutturali - enzimi e regolatori della trascrizione e replicazione del genoma virale. Al contrario, i geni tardivi sono generalmente geni per proteine strutturali. Di solito, durante la trascrizione tardiva, viene letto l'intero genoma, ma con una predominanza della trascrizione dei geni tardivi.
Il fattore di regolazione della trascrizione nei virus nucleari è il trasporto delle trascrizioni dal nucleo al citoplasma, al sito di funzionamento dell'mRNA - i polisomi.
Il prodotto della trascrizione ultra-precoce dei virus dell'herpes sono le proteine A. La funzione di uno o più di essi è necessaria per la trascrizione del successivo gruppo di geni che codificano per le proteine P. A loro volta, le proteine P includono la trascrizione dell'ultimo gruppo di geni tardivi che codificano per le proteine Y. Questo tipo di regolazione si chiama "a cascata".
II. Trasmissione.
Questo è il processo di traduzione dell'informazione genetica contenuta nell'mRNA in una specifica sequenza di aminoacidi in proteine specifiche del virus sintetizzate. La sintesi proteica in una cellula si verifica a seguito della traduzione dell'mRNA sui ribosomi. Nei ribosomi, il flusso di informazioni (nell'mRNA) si fonde con il flusso di amminoacidi che portano l'RNA di trasferimento (tRNA). C'è nella cella un gran numero di varietà di tRNA. Ogni amminoacido deve avere il proprio tRNA.
La molecola del tRNA è un RNA a singolo filamento con una complessa struttura a foglia d'acero.
Il legame di un tRNA specifico e di un amminoacido viene effettuato dall'enzima aminoacil sintetasi. Un'estremità del tRNA si lega all'amminoacido e l'altra estremità ai nucleotidi dell'mRNA a cui sono complementari. Tre nucleotidi su un mRNA codificano per un amminoacido e sono chiamati "tripletto" o "codone", mentre tre nucleotidi complementari a un codone su un tRNA sono chiamati "anticodone".
Il processo di trascrizione si compone di tre fasi: inizio e fine dell'allungamento.
L'inizio della traduzione è la fase più critica nel processo di traduzione, basato sul riconoscimento dell'mRNA da parte del ribosoma e sul legame ai suoi siti specifici. Il ribosoma riconosce l'mRNA grazie al "tappo" all'estremità 5' e scorre all'estremità 3' fino a raggiungere il codone di inizio da cui inizia la traduzione. Nella cellula eucariotica, i codoni di inizio sono i codoni AUG (adenina, uracile, guanina), che codificano per la metionina. La sintesi di tutte le catene polipeptidiche inizia con la metionina. Il riconoscimento specifico del virus e dell'RNA da parte del ribosoma viene effettuato a causa di fattori scatenanti specifici del virus.
La piccola subunità ribosomiale si lega prima all'mRNA. Altri componenti necessari per l'inizio della traduzione sono attaccati al complesso mRNA con la piccola subunità ribosomiale. Queste sono diverse molecole proteiche, che sono chiamate "fattori iniziali". Ce ne sono almeno tre in una cellula procariotica e più di nove in una cellula eucariotica. I fattori iniziatori determinano il riconoscimento di specifici mRNA da parte del ribosoma. Di conseguenza, si forma un complesso necessario per l'inizio della traduzione, chiamato "complesso di iniziazione". Il complesso iniziatore include: mRNA; piccola subunità ribosomiale; amminoacil-tRNA che porta l'amminoacido iniziatore; fattori scatenanti; diverse molecole di GTP (guanosina trifosfato).
Nel ribosoma, il flusso di informazioni si fonde con il flusso di amminoacidi. L'ingresso dell'aminoacil-tRNA nel centro A della grande subunità ribosomiale è una conseguenza del riconoscimento e il suo anticodone interagisce con il codone dell'mRNA situato nella piccola subunità ribosomiale. Quando l'mRNA avanza di un codone, il tRNA viene trasferito al centro peptidilico (centro P) e il suo amminoacido è attaccato all'amminoacido iniziatore per formare il primo legame peptidico. Il tRNA libero dall'amminoacido lascia il ribosoma e può nuovamente funzionare nel trasporto di specifici amminoacidi. Al suo posto, un nuovo tRNA viene trasferito dal centro A al centro P e si forma un nuovo legame peptidico. Un codone dell'mRNA vacante appare nel centro A, al quale si attacca immediatamente il tRNA corrispondente e nuovi amminoacidi vengono aggiunti alla catena polipeptidica in crescita.
L'allungamento della traduzione è un processo di allungamento, costruzione di una catena polipeptidica, basato sull'aggiunta di nuovi amminoacidi mediante un legame peptidico. C'è un costante allungamento del filamento di mRNA attraverso il ribosoma e la "decodifica" dell'informazione genetica incorporata in esso. Spesso l'mRNA funziona simultaneamente su diversi ribosomi, ciascuno dei quali sintetizza lo stesso filamento polipeptidico codificato da questo mRNA.
La terminazione della traduzione si verifica nel momento in cui il ribosoma raggiunge il codone di terminazione nell'mRNA (UAA, UGA, UAG). La traduzione si interrompe e la catena polipeptidica viene rilasciata dal poliribosoma. Dopo la fine della traduzione, i poliribosomi si disintegrano in subunità che possono essere incorporate in nuovi poliribosomi.
Ogni RNA funziona su diversi ribosomi. Un gruppo di ribosomi che lavorano su una singola molecola di mRNA è chiamato poliribosoma o polisoma. I polisomi possono essere costituiti da 4-6 a 20 o più ribosomi.
I polisomi specifici del virus possono essere liberi o legati alla membrana. Le proteine interne sono solitamente sintetizzate su polisomi liberi, le glicoproteine sono sempre sintetizzate su polisomi legati alla membrana.
Poiché il genoma di un virus animale è rappresentato da una molecola che codifica più di una proteina, i virus si trovano di fronte alla necessità di sintetizzare un lungo mRNA che codifica un gigantesco polipeptide precursore, che deve poi essere tagliato in punti specifici in proteine funzionalmente attive, o brevi mRNA monocistronici, ciascuno dei quali codifica una proteina. Quindi, ci sono due modi per formare proteine virali:
il primo - l'mRNA viene tradotto in un polipeptide precursore gigante, che, dopo la sintesi, viene tagliato in sequenza in proteine mature funzionalmente attive;
il secondo - l'mRNA viene tradotto con la formazione di proteine mature o proteine che vengono solo leggermente modificate dopo la sintesi.
La prima modalità di traduzione è caratteristica dei virus a più filamenti contenenti RNA: picornavirus e togavirus. Il loro mRNA viene tradotto in una gigantesca catena polipeptidica, la cosiddetta poliproteina, che scorre sotto forma di un nastro continuo dal "trasportatore" ribosomiale e viene tagliata in singole proteine della dimensione desiderata. Il taglio delle proteine virali è un processo a più fasi eseguito da proteasi cellulari e virus-specifiche.
Il secondo modo di formare le proteine è caratteristico dei virus contenenti DNA e della maggior parte dei virus contenenti RNA. Con questo metodo, brevi mRNA monocistronici vengono sintetizzati come risultato della trascrizione selettiva di una regione del genoma (gene). Tuttavia, questi virus fanno ampio uso del meccanismo del taglio proteico post-traduzionale.
In una cellula eucariotica, molte proteine, comprese quelle virali, subiscono modificazioni post-traduzionali; le proteine mature funzionalmente attive spesso non sono identiche ai loro precursori appena sintetizzati. Le modifiche covalenti post-traduzionali come la glicosilazione, l'acilazione, la metilazione, la solfonazione (formazione di legami disolfuro), il taglio proteolitico e infine la fosforilazione sono molto diffuse. Di conseguenza, invece di 20 amminoacidi geneticamente codificati, circa 140 derivati di amminoacidi sono stati isolati da varie cellule di diversi organi degli eucarioti.
Glicosilazione. La composizione di virus complessi contenenti RNA e DNA contiene proteine contenenti catene laterali di carboidrati attaccate in modo covalente - glicoproteine. Le glicoproteine si trovano nella composizione delle membrane virali e si trovano sulla superficie delle particelle virali.
La glicosilazione dei polipeptidi è un complesso processo multistadio, i cui primi stadi iniziano già nel processo di sintesi del polipeptide, e il primo residuo di carboidrati è attaccato alla catena polipeptidica che non è ancora discesa dal ribosoma. Le fasi successive della glicosilazione si verificano mediante l'attaccamento sequenziale dei residui di carboidrati alla catena dei carboidrati durante il trasporto del polipeptide alla membrana plasmatica. I residui di carboidrati vengono attaccati uno alla volta e solo quando viene avviata la sintesi della catena oligosaccaridica, il "blocco" viene trasferito. La formazione finale della catena di carboidrati può essere completata a livello della membrana plasmatica prima dell'assemblaggio della particella virale.
La glicosilazione influisce sul trasporto; inoltre, il trasporto è indissolubilmente legato per le glicoproteine con la glicosilazione graduale. Una prova convincente di ciò è l'effetto degli inibitori della glicosilazione sulla riproduzione virale; sopprimono completamente il trasporto dei polipeptidi senza disturbare o inibire la loro sintesi.
Quando la glicosilazione viene soppressa da inibitori appropriati (analoghi di zuccheri come 2-desossiglicosio, tunikamicina antibiotica), l'assemblaggio di virioni di mixo-, rhabdo-, α-virus viene bloccato o si formano virioni non infettivi di virus herpes e oncovirus.
Solfonazione. Alcune proteine di virus complessi a RNA e DNA vengono solfonate dopo la traduzione. Molto spesso, le glicoproteine subiscono la solfonazione, mentre il gruppo solfato si lega ai residui di carboidrati della glicoproteina.
Acilazione. Un certo numero di glicoproteine di virus complessi contenenti RNA (HA2 del virus dell'influenza, proteina G del virus della stomatite vescicolare, proteina HN del virus della malattia di Newcastle, ecc.) contengono 1-2 molecole di acidi grassi legate in modo covalente.
Taglio. Molte proteine virali, e principalmente le glicoproteine, acquisiscono attività funzionale solo dopo essere state tagliate in punti specifici da enzimi proteolitici. L'affettamento avviene o con la formazione di due subunità proteiche funzionali (ad esempio, le subunità grandi e piccole dell'emoagglutinina del virus dell'influenza, due glicoproteine (E2 ed E3) del virus della foresta Semliki), o con la formazione di una proteina funzionalmente attiva e un enzima inattivo, ad esempio le proteine F e HN dei paramixovirus. L'affettatura viene solitamente eseguita da enzimi cellulari. In molti virus animali complessi con glicoproteine, il taglio è necessario per la formazione di proteine di attacco attive e proteine di fusione e, quindi, affinché il virus acquisisca la capacità di infettare una cellula. Solo dopo aver tagliato queste proteine la particella virale acquisisce attività infettiva. Pertanto, possiamo parlare dell'attivazione proteolitica di un certo numero di virus, effettuata con l'aiuto di enzimi cellulari.
Fosforilazione. Le fosfoproteine sono contenute in quasi tutti i virus animali - RNA - e contenenti DNA, semplici e complessi. La maggior parte dei virus contiene protein chinasi, ma la fosforilazione può essere effettuata sia da enzimi virali che cellulari. Di solito, le proteine associate al genoma virale e che svolgono un ruolo regolatore nella sua espressione sono fosforilate. Il meccanismo dell'azione attiva dell'interferone è associato al processo di fosforilazione.
III. Replica.
La replicazione è la sintesi di molecole di acido nucleico omologhe al genoma. La replicazione del DNA si verifica nella cellula, determinando la formazione del DNA figlia a doppio filamento. La replicazione avviene sulle regioni non attorcigliate del DNA e procede simultaneamente su entrambi i filamenti dall'estremità 5' all'estremità 3'.
Poiché i due filamenti di DNA sono di polarità opposta e il sito di replicazione ("forchetta") si muove nella stessa direzione, un filamento è costruito nella direzione opposta da frammenti separati, che sono chiamati frammenti di Okazaki (dal nome dello scienziato che per primo propose un tale modello). Dopo la sintesi, i frammenti di Okazaki vengono "cuciti insieme" da una ligasi in un unico filo.
La replicazione del DNA viene effettuata dalle DNA polimerasi. Per avviare la replicazione, è necessaria la sintesi preliminare di una breve sezione di RNA su uno stampo di DNA, che è chiamato primer. La sintesi di un filamento di DNA inizia con il seme, dopodiché l'RNA viene rapidamente rimosso dal sito di crescita.
Replicazione del DNA virale. La replicazione del genoma dei virus contenenti DNA è principalmente catalizzata da frammenti cellulari e il suo meccanismo è simile a quello della replicazione del DNA cellulare.
Ogni molecola di DNA appena sintetizzata è costituita da un filamento genitore e da un filamento appena sintetizzato. Tale meccanismo di replica è chiamato semi-conservativo.
Nei virus contenenti DNA circolare a doppio filamento (papovavirus), uno dei filamenti di DNA viene tagliato, il che porta allo svolgimento e alla rimozione dei superavvolgimenti in una certa parte della molecola.
Si possono vedere la parte inferiore superavvolta della molecola, la parte non attorcigliata su una vasta area e gli anelli di replicazione appena formati.
Durante la replicazione del DNA a filamento singolo (famiglia dei parvovirus), si verifica la formazione di forme a doppio filamento, che sono forme replicative intermedie.
complessi di replicazione. Poiché i filamenti di DNA e RNA risultanti rimangono associati alla matrice per qualche tempo, nella cellula infettata si formano complessi replicativi, in cui si svolge l'intero processo di replicazione (e in alcuni casi anche di trascrizione) del genoma. Il complesso replicativo contiene il genoma, la replicasi e le catene di acido nucleico di nuova sintesi associate alla matrice. Le molecole genomiche appena sintetizzate sono immediatamente associate alle proteine virali, quindi gli antigeni si trovano nei complessi di replicazione. Nel processo di replicazione si forma una struttura parzialmente a doppio filamento con "code" a singolo filamento, il cosiddetto precursore replicativo.
I complessi replicativi sono associati a strutture cellulari, preesistenti o indotte da virus. Ad esempio, i complessi replicativi di picornavirus sono associati alle membrane del reticolo endoplasmatico, i poxvirus sono associati alla matrice citoplasmatica, i complessi replicativi di adenovirus e herpes virus nei nuclei sono associati a strutture fibrose di nuova formazione e sono associati alle membrane nucleari. Nelle cellule infette può verificarsi un aumento della proliferazione delle strutture cellulari con cui sono associati i complessi di replicazione, o la loro formazione da materiale preesistente. Ad esempio, la proliferazione della membrana liscia si verifica nelle cellule infette da picornavirus. I microtubuli si accumulano nelle cellule infette da reovirus; nelle cellule infette da virus del vaiolo si verifica la formazione di una matrice citoplasmatica.
Nei complessi di replicazione, contemporaneamente alla sintesi di molecole genomiche, si verifica la trascrizione e l'assemblaggio di nucleocapsidi e nuclei e, in alcune infezioni, anche di particelle virali.
regolazione della replica. La molecola di RNA genomico appena formata può essere utilizzata in vari modi. Può essere associato alle proteine del capside e diventare parte del virione, fungere da modello per la sintesi di nuove molecole genomiche o per la formazione di mRNA e infine, nei virus a filamento più, può funzionare come mRNA e legarsi ai ribosomi. Ci sono meccanismi nella cellula che regolano l'uso delle molecole genomiche. La regolamentazione segue il principio dell'autoregolamentazione ed è attuata attraverso l'interazione RNA virale e proteine grazie alla possibilità di riconoscimento proteina-nucleo e proteina-proteina. Ad esempio, il ruolo della proteina terminale dei picornavirus è quello di inibire la traduzione dell'mRNA e selezionare le molecole per la formazione dei virioni. La proteina che si lega all'estremità 5' dell'RNA genomico è, a sua volta, riconosciuta dalle proteine del capside e funge da segnale per l'assemblaggio della particella virale con la partecipazione di questa molecola di RNA. Con lo stesso principio, le molecole di RNA genomico vengono selezionate da virus a filamento "meno". La molecola di RNA fa parte del virione o funge da stampo per la replicazione. Per passare alla trascrizione, deve verificarsi un divieto di interazione proteina-acido nucleico. La replicazione del DNA dell'adenovirus coinvolge una molecola proteica che si lega alla fine DNA virale ed è necessario per avviare la replica. Pertanto, la sintesi delle proteine virali è necessaria per l'inizio della replicazione: in presenza di inibitori della sintesi proteica, non c'è passaggio dalla trascrizione alla replicazione.
IV. assemblaggio di particelle virali.
La sintesi dei componenti delle particelle virali nella cellula è disconnessa e può procedere in diverse strutture del nucleo e del citoplasma. I virus che si replicano nel nucleo sono chiamati virus nucleari. Si tratta principalmente di virus contenenti DNA: adenovirus, papovavirus, parvovirus, herpes virus.
I virus che si replicano nel citoplasma sono detti citoplasmatici. Questi includono il virus variola contenente DNA e la maggior parte dei virus contenenti RNA, ad eccezione degli ortomixovirus e dei retrovirus. Tuttavia, questa divisione è molto relativa, perché nella riproduzione di entrambi i virus ci sono stadi che si verificano rispettivamente nel citoplasma e nel nucleo.
All'interno del nucleo e del citoplasma, anche la sintesi di molecole specifiche del virus può essere disaccoppiata. Quindi, ad esempio, la sintesi di alcune proteine \u200b\u200bviene effettuata su polisomi liberi e altri su polisomi associati a membrane. Gli acidi nucleici virali sono sintetizzati in associazione con strutture cellulari lontano dai polisomi che sintetizzano le proteine virali. Con un tale metodo disgiuntivo di riproduzione, la formazione di una particella virale è possibile solo se gli acidi nucleici e le proteine virali sono in grado, a concentrazione sufficiente, di riconoscersi l'un l'altro nella varietà delle proteine cellulari e degli acidi nucleici e di combinarsi spontaneamente tra loro, cioè sono capaci di auto-assemblarsi.
L'autoassemblaggio si basa sul riconoscimento specifico proteina-nucleo e proteina-proteina, che può verificarsi a seguito di legami idrofobici, salini e idrogeno, nonché conformità sterica. Il riconoscimento dell'acido proteico-nucleico è limitato a una piccola regione della molecola dell'acido nucleico ed è determinato da sequenze nucleotidiche uniche nella parte non codificante del genoma virale. Con questo riconoscimento della regione del genoma da parte delle proteine del capside virale, inizia il processo di assemblaggio della particella virale. L'attaccamento delle restanti molecole proteiche viene effettuato a causa di specifiche interazioni proteina-proteina o interazioni aspecifiche proteina-acido nucleico.
A causa della diversità della struttura dei virus animali, anche le modalità di formazione dei virioni sono diverse, tuttavia è possibile formulare quanto segue principi generali assemblee:
Nei virus disposti in modo semplice si formano i provirioni che poi, a seguito di modificazioni proteiche, si trasformano in virioni. Nei virus complessi, l'assemblaggio viene eseguito in più fasi. In primo luogo, si formano nucleocapsidi o nuclei, con i quali interagiscono le proteine dei gusci esterni.
L'assemblaggio di virus complessi (ad eccezione dell'assemblaggio di virus del vaiolo e reovirus) viene effettuato su membrane cellulari. L'assemblaggio dei virus nucleari avviene con la partecipazione delle membrane nucleari, l'assemblaggio dei virus citoplasmatici - con la partecipazione delle membrane del reticolo endoplasmatico o della membrana plasmatica, dove tutti i componenti della particella virale arrivano indipendentemente l'uno dall'altro.
Un certo numero di virus complessi ha speciali proteine idrofobiche che fungono da intermediari tra i nucleocapsidi formati e gli involucri virali. Tali proteine sono proteine della matrice in un certo numero di virus a filamento "meno" (orthomyxovirus, paramyxovirus, rhabdovirus).
L'assemblaggio di nucleocapsidi, nuclei, provirioni e virioni non avviene nel fluido intracellulare, ma in quelli preesistenti nella cellula o indotti dal virus ("fabbriche").
I virus complicati utilizzano un numero di elementi della cellula ospite per costruire le loro particelle, ad esempio lipidi, alcuni enzimi, nel 5V40 genomico del DNA - istoni, nei virus genomici dell'RNA avvolto - l'actina e persino i ribosomi sono stati trovati negli arenovirus. Le molecole cellulari hanno determinate funzioni nella particella virale, ma la loro inclusione nel virione può anche essere il risultato di una contaminazione accidentale, come l'inclusione di un certo numero di enzimi della membrana cellulare o di acidi nucleici cellulari.
Assemblaggio di virus contenenti DNA. Ci sono alcune differenze nell'assemblaggio di virus contenenti DNA rispetto all'assemblaggio di virus contenenti RNA. Come per i virus contenenti RNA, l'assemblaggio di virus contenenti DNA è un processo in più fasi con la formazione di forme intermedie che differiscono dai virioni maturi nella composizione dei polipeptidi. Il primo passo nell'assemblaggio è l'associazione del DNA con le proteine interne e la formazione di nuclei o nucleocapsidi. In questo caso, il DNA è collegato a capsidi "vuoti" preformati.
Come risultato del legame del DNA con i capsidi, appare una nuova classe di forme intermedie, chiamate forme incomplete. Oltre alle forme incomplete con diverso contenuto di DNA, esiste un'altra forma intermedia nella morfogenesi: i virioni immaturi, che differiscono da quelli maturi in quanto contengono precursori polipeptidici non tagliati. Pertanto, la morfogenesi dei virus è strettamente correlata alla modifica (elaborazione) delle proteine.
L'assemblaggio dei virus nucleari inizia nel nucleo, di solito per associazione con la membrana nucleare. Formate nel nucleo, le forme intermedie dell'herpes virus germogliano nello spazio perinucleare attraverso la membrana nucleare interna, e il virus acquisisce in questo modo un involucro che è un derivato della membrana nucleare. L'ulteriore completamento e maturazione dei virioni avviene nelle membrane del reticolo endoplasmatico e nell'apparato di Golgi, da dove il virus viene trasportato sulla superficie cellulare come parte delle vescicole citoplasmatiche.
Nei virus contenenti lipidi non in erba - virus del vaiolo, l'assemblaggio dei virioni avviene nelle "fabbriche" virali citoplasmatiche già descritte. L'involucro lipidico dei virus nelle "fabbriche" è formato da lipidi cellulari mediante autoassemblaggio autonomo, quindi la composizione lipidica delle membrane differisce in modo significativo dalla composizione dei lipidi nelle membrane cellulari.
V. Rilascio di particelle virali dalla cellula.
Ci sono due modi per la progenie virale di lasciare la cellula:
1) per "esplosione";
2) per gemmazione.
L'uscita dalla cellula per esplosione è associata alla distruzione della cellula, alla violazione della sua integrità, a seguito della quale le particelle virali mature all'interno della cellula finiscono nell'ambiente. Questo modo di lasciare la cellula è inerente ai virus che non contengono una membrana lipoproteica (picorna-, reo-, parvo-, papova-, adenovirus). Tuttavia, alcuni di questi virus possono essere trasportati sulla superficie cellulare prima della morte cellulare. L'uscita dalle cellule per gemmazione è inerente ai virus contenenti una membrana lipoproteica, che è un derivato delle membrane cellulari. Con questo metodo, la cellula può rimanere vitale a lungo e produrre progenie virale fino a quando le sue risorse non sono completamente esaurite.
1. Idea generale della riproduzione dei virus.
2. Tipi d'interazione di virus con una gabbia.
3. Interazione per tipo di infezione acuta.
4. Infezione citocida e morte cellulare.
5. Risposta cellulare a un'infezione virale.
Nel ciclo di vita dei virus, l'acido nucleico viene copiato, seguito dalla sintesi delle proteine virali e dall'auto-organizzazione dei componenti in una particella virale matura e dall'uscita dalla cellula infetta. Questo processo è chiamato riproduzione.
Dopo che il virus è entrato nella cellula ospite e l'acido nucleico è stato rilasciato dagli involucri del virione (infezione della cellula), il genoma del virus realizza il suo potenziale patogeno, a seguito del quale l'mRNA viene sintetizzato sulla molecola dell'acido nucleico virale, che regola la sintesi della proteina specifica del virus. Successivamente, si verifica la replicazione dell'acido nucleico virale (la sintesi di un gran numero di copie dell'acido nucleico), che è rivestito in un capside da proteine specifiche del virus precedentemente sintetizzate con la formazione di virioni maturi.
La sintesi dell'mRNA (traduzione) e delle copie dell'acido nucleico (replicazione) viene effettuata utilizzando enzimi, le cosiddette polimerasi (replicasi), che possono essere specifici del virus (codificati dal genoma virale e sintetizzati durante la riproduzione) o cellulari (parte della cellula e utilizzati dai virus per la propria riproduzione).
Durante la riproduzione dei virus, rimangono i seguenti schemi:
1. I nucleotidi cellulari (deossiribonucleotidi fosfati e ribonucleotidi fosfati) fungono da fonte di monomeri per gli acidi nucleici.
2. Gli amminoacidi servono come fonte di monomeri per le proteine
3. La sintesi delle proteine virali avviene sui ribosomi della cellula ospite e non dipende dalla sintesi dell'acido nucleico del virus.
4. Le cellule ATP servono come fonte di energia per la sintesi.
La riproduzione dei virus avviene in più fasi:
I. Eventi che portano all'adsorbimento, all'ingresso del virus nella cellula, al rilascio del genoma virale e alla sua modificazione tale da renderlo capace di provocare lo sviluppo dell'infezione. Questa fase è chiamata fase di infezione. Include:
1. Adsorbimento del virus sulla cellula.
2. Penetrazione del virus nella cellula.
3. Deprotenizzazione (svestizione del virus).
II. Lo stadio della riproduzione in cui espressione del genoma virale. Include:
1. Trascrizione.
2. Trasmissione.
3. Replicazione del genoma.
4. Assemblaggio dei componenti del virione.
5. Rilascio del virus dalla cellula.
Quando un virus interagisce con una cellula, si sviluppa un'infezione e le forme di questa interazione possono essere diverse.
Esistono due forme di interazione tra il virus e la cellula (a seconda della durata della permanenza nella cellula e della strategia del genoma):
I. Tipo di interazione autonomo.
In questo caso, il genoma virale funziona in modo autonomo rispetto al genoma cellulare. I virus che si riproducono autonomamente sono classificati come virulento.
A livello cellulare questo tipo di interazione può procedere nella forma:
1. infezione produttiva: in questo caso si forma una nuova generazione di virus.
2. infezione abortiva - in questo caso, la generazione virale non si forma a causa della presenza di:
virus difettoso;
cellula resistente;
Virulento virus a basso dosaggio.
A seconda del destino della cellula infetta, vengono isolati anche:
3. infezione litica - in questo caso si verifica la morte cellulare e la generazione di virus formati nel processo di riproduzione lascia la cellula.
4. infezione non litica. In questo caso non si verifica la morte cellulare e non si osserva nemmeno la formazione di una nuova generazione di virus (infezione abortiva) o si forma un numero limitato di virioni che lasciano la cellula e non ne provocano la morte (infezione limitata).
A livello corporeo il tipo autonomo di interazione si manifesta sotto forma delle seguenti infezioni:
1. Infezione acuta, caratterizzata da un breve periodo di incubazione, un breve decorso, il pieno sviluppo dei segni clinici e la formazione dell'immunità. L'infezione acuta corrisponde a un'interazione di tipo litico produttivo autonomo.
2. Infezione inapparente (ingl. Inapparente - invisibile), caratterizzata dall'assenza di segni clinici esterni e accompagnata da una leggera riproduzione del virus. L'infezione innaparentale corrisponde a un tipo di interazione non litico produttivo autonomo
II. Tipo di interazione di integrazione.
In questo tipo di interazione, l'acido nucleico del virus è integrato nel genoma cellulare e funziona come parte del genoma cellulare. Esistono diversi meccanismi per integrare l'acido nucleico virale nel genoma cellulare. Condizione obbligatoria per l'integrazione dei genomi è la circolarizzazione dell'acido nucleico virale (la chiusura della molecola di NA in un cerchio). Questo fenomeno è reso possibile dalla presenza di siti complementari tra loro alle due estremità della catena dell'acido nucleico.
L'acido nucleico dei virus genomici del DNA è integrato direttamente nell'acido nucleico molecolare (hepadnavirus, papovavirus, ecc.). L'acido nucleico dei virus genomici a RNA non può essere integrato direttamente nel DNA della cellula a causa delle differenze nella loro struttura chimica. A questo proposito, i virus contenenti RNA (retrovirus) sintetizzano prima un filamento di DNA sulla catena dell'RNA. Tale sintesi inversa degli acidi nucleici è possibile solo grazie alla presenza di un enzima speciale nei virioni dei retrovirus.
L'acido nucleico virale integrato nel genoma cellulare può persistere per molto tempo (fino a diversi anni). Questo stato di presenza a lungo termine del genoma virale nella cellula è chiamato persistenza. In questo caso, le proprietà ereditate della cella cambiano.
La regione dell'acido nucleico complesso che contiene la sequenza nucleotidica specifica del virus è chiamata provirus. In determinate condizioni si verifica l'attivazione del provirus, cioè si forma una nuova generazione di virioni che lasciano la cellula infetta.
A livello cellulare il tipo di interazione di integrazione può procedere anche nella forma:
1. infezione produttiva
2. infezione abortiva
3. infezione litica
4. infezione non litica.
A livello corporeo il tipo di interazione di integrazione procede sotto forma delle seguenti infezioni:
1. Infezione cronica, caratterizzata da un lungo decorso, sviluppo di segni clinici di bassa intensità, formazione di immunità non sterile.
2. Infezione latente, caratterizzata da un lungo periodo asintomatico (persistenza) con esacerbazione periodica del processo infettivo sotto l'influenza di fattori di varia natura.
3. Infezione lenta causata da particelle previrali - prioni e caratterizzata da un periodo di incubazione molto lungo (fino a diversi anni), seguito dal passaggio del processo infettivo alla fase acuta, danno al sistema nervoso di natura non infiammatoria e morte costante dell'organismo.
Un'infezione acuta è un'infezione caratterizzata da un breve periodo di incubazione, pieno sviluppo dei segni clinici e che termina con la guarigione o la morte. Nelle infezioni virali acute si osserva un ciclo completo di riproduzione del virus con il rilascio di virioni maturi dalla cellula colpita e la sua successiva morte. L'infezione acuta corrisponde ad un'interazione litica produttiva autonoma del virus con la cellula.
L'infezione acuta richiede un virus virulento e una cellula suscettibile. Le fasi della riproduzione virale in questo tipo di infezione includono:
ADSORBIMENTO attaccamento della particella virale alla superficie cellulare.
Per l'adsorbimento, i virus utilizzano i recettori della regolazione fisiologica necessari per la vita della cellula.
Di solito, l'interazione e l'adsorbimento del virus avviene per contatto accidentale del virione con la proteina del sito recettoriale della membrana citoplasmatica della cellula, più spesso con una glicoproteina. La presenza di questi recettori determina la specificità (tropismo) del virus. Queste proteine sono più spesso recettori per il legame di ormoni fisiologici e altre sostanze biologicamente attive (ad esempio, il virus della rabbia si attacca ai recettori dei neuroni responsabili del legame dell'acetilcolina, il virus del vaiolo si attacca ai recettori degli epiteliociti per legare il fattore di crescita delle cellule epidermiche).
Il virione contiene anche proteine specifiche per facilitare l'attaccamento. Queste possono essere depressioni speciali sul capside (enterovirus) o sporgenze proteiche agli angoli dell'icosaedro (adenovirus) o picchi sul supercapside (virus dell'influenza)
Se il virus si attacca a recettori insoliti, l'infezione della cellula non si verifica.
PENETRAZIONE E DEPROTENIZZAZIONE DEL VIRION- ingresso del virus nel citoplasma cellulare.
La penetrazione del virus avviene immediatamente dopo l'adsorbimento. Per diversi virus, il meccanismo di penetrazione è diverso. Pertanto, per alcuni virus è sufficiente la penetrazione di un acido nucleico, mentre per altri è necessario un meccanismo che garantisca la penetrazione, insieme all'acido nucleico, degli enzimi del virione necessari per l'ulteriore riproduzione dei virus (DNA polimerasi RNA-dipendenti). In generale, questo processo può richiedere da alcuni minuti a diverse ore.
SU questo momento Sono noti tre meccanismi di penetrazione (penetrazione nel citoplasma) dei virus:
1. Il meccanismo di penetrazione caratteristico dei virus piccoli e semplicemente organizzati. In questo caso, dopo l'adsorbimento del capside sulla membrana citoplasmatica della cellula, vi penetra solo l'acido nucleico virale.
2. Il meccanismo di penetrazione caratteristico dei singoli virus complessi (paramyxovirus, orthomyxovirus). Allo stesso tempo, il supercapside si integra con la membrana citoplasmatica della cellula a causa della loro forte somiglianza e il capside nudo con l'RNA del virus e la polimerasi specifica del virus penetra nella cellula.
3. Il meccanismo di penetrazione, caratteristico dei virus più complessi. Allo stesso tempo, una particella virale completa penetra nella cellula per endocitosi, seguita dalla formazione di vescicole ( recettoresomi). Questo fenomeno è chiamato viropexis. In questo caso, il virione si lega a una speciale proteina della superficie cellulare, la clatrina. Le vescicole formate vengono separate dalla membrana citoplasmatica ed entrano nel citoplasma. Le vescicole poi si fondono con i lisosomi, i cui enzimi spogliano il virus; meno comunemente, il supercapside si integra con la membrana del lisosoma, seguito dal rilascio del capside nel citoplasma della cellula.
TRASCRIZIONE, TRADUZIONE- riscrittura delle informazioni dal DNA all'RNA, sintesi proteica su una molecola di RNA.
Il meccanismo di trascrizione è diverso per i virus genomici a RNA e DNA.
Nei virus genomici del DNA, il DNA messaggero stesso forma l'mRNA. La maggior parte dei virus contenenti DNA utilizza un enzima cellulare e quindi la trascrizione e la replicazione in tali virus avviene all'interno del nucleo cellulare. Nei virus della famiglia Poxviridae, la trascrizione avviene con la partecipazione di un enzima virale (RNA polimerasi DNA-dipendente), che fa parte del virione e penetra nella cellula insieme all'acido nucleico virale. In questo caso il virus non necessita della presenza di enzimi cellulari e si moltiplica nel citoplasma della cellula.
Il ciclo di vita di tutti i virus genomici del DNA segue lo schema
DNA ® i-RNA ® proteina.
La trascrizione dei virus genomici a RNA può procedere secondo diversi meccanismi dovuti alla presenza di vari tipi RNA (RNA a filamento singolo con genoma positivo, RNA a filamento singolo con genoma negativo, RNA a doppio filamento).
In alcuni virus (picornavirus, ecc.), l'RNA del virus stesso svolge la funzione di mRNA. Questo tipo di acido nucleico è chiamato positivo. In questo caso, l'RNA del virus si attacca ai ribosomi della cellula e inizia il processo di traduzione. Sui ribosomi viene sintetizzata una molecola polipeptidica gigante, che viene poi suddivisa in frammenti separati. Questi frammenti sono modificati dall'azione degli enzimi cellulari e virionici e tali molecole polipeptidiche modificate sono proteine virali intere. Il ciclo di vita di tali virus segue lo schema proteina RNA®.
I virus genomici a RNA con un genoma negativo (paramixovirus) utilizzano la polimerasi RNA-dipendente, che fa parte del virione, per la trascrizione. Questo enzima costruisce un filamento + complementare di RNA sul filamento - di RNA, che poi entra nei ribosomi e inizia il processo di traduzione della proteina virale. Il ciclo di vita di tali virus segue lo schema
RNA ® i-RNA ® proteina.
Nei virus genomici a RNA con una molecola di RNA a doppio filamento (reovirus), la trascrittasi del virione divide la molecola e sintetizza l'mRNA in filamenti negativi. Anche il ciclo di vita di tali virus segue lo schema
RNA ® i-RNA ® proteina.
Il gruppo di virus genomici a RNA comprende la famiglia Retroviridae, che ha un ciclo di vita speciale. In tali virus, il processo di trascrizione inizia con la sintesi di filamenti negativi di DNA sul filamento positivo di RNA. Questo processo si verifica con la partecipazione dell'enzima DNA polimerasi dipendente dall'RNA. Questa sintesi avviene in due fasi: prima si forma un ibrido RNA-DNA, poi si distrugge il filamento di RNA dell'ibrido, liberando il filamento di DNA. Successivamente, su questo filamento viene completato un secondo filamento di DNA (DNA provirale), sul quale viene poi sintetizzato l'mRNA. Il ciclo di vita di tali virus segue lo schema RNA ® DNA ® i-RNA ® proteina
La traduzione è il processo di traduzione delle informazioni genetiche in una sequenza specifica di amminoacidi in una proteina. Si svolge in più fasi:
Iniziazione. Il processo di riconoscimento da parte del ribosoma dell'mRNA e il loro legame. La traduzione inizia quando il ribosoma si lega al codone di inizio, qui sono attaccate anche le proteine iniziatrici che regolano il processo di traduzione. Il virus introduce anche le sue proteine inibitrici che inibiscono la traduzione dell'mRNA cellulare;
Allungamento: costruzione di una catena polipeptidica;
La terminazione è la terminazione della traduzione quando il ribosoma raggiunge il codone di terminazione.
REPLICA- sintesi di nuove molecole di acido nucleico del virus.
La replicazione dei virus genomici del DNA avviene con la partecipazione di enzimi cellulari o dei propri enzimi specifici del virus. Nei piccoli virus genomici del DNA (parvovirus), la molecola di acido nucleico contiene un numero limitato di geni (3) che codificano per proteine strutturali, quindi un enzima cellulare viene utilizzato per replicare il DNA virale. Nei virus più grandi, l'acido nucleico è abbastanza grande da codificare proteine sia strutturali che funzionali. Ad esempio, nell'acido nucleico dei virus dell'herpes ci sono circa 100 geni, alcuni dei quali codificano gli enzimi necessari per la replicazione del DNA del virus. Pertanto, nel processo di trascrizione e traduzione, le prime proteine sintetizzate sono polimerasi virus-specifiche.
Il meccanismo di replicazione dei virus genomici a RNA è diverso. Nei virus contenenti una molecola di RNA a filamento singolo, con la partecipazione di enzimi virali, viene sintetizzato un RNA temporaneo a doppio filamento (forma replicativa): nei virus con genoma negativo si completa un filo +, nei virus con genoma positivo si completa un -filamento. Quindi l'RNA replicativo viene separato in due filamenti, su ciascuno dei quali vengono sintetizzate nuove molecole di RNA replicativo a doppio filamento e il processo viene ripetuto fino a formare un numero sufficiente di copie delle molecole di RNA. Questo processo avviene parallelamente alla sintesi delle proteine virali fino a quando una nuova generazione di virus lascia la cellula colpita.
Nei virus genomici a RNA contenenti RNA a doppio filamento, la molecola di acido nucleico è rappresentata da frammenti separati, ciascuno dei quali codifica una molecola di mRNA separata. Alla fine del ciclo di traduzione, tutte le molecole di mRNA vengono temporaneamente combinate e l'RNA a doppio filamento viene sintetizzato con la partecipazione della replicasi.
ASSEMBLAGGIO DI VIRION. I geni tardivi di tutti i virus codificano le proteine strutturali del capside. In primo luogo, si formano i procapsidi, cioè i capsidi immaturi senza acido nucleico. Quindi, l'acido nucleico del virus viene incorporato all'interno dei procapsidi e quindi si forma un virione maturo. Nei piccoli virus genomici a RNA, la sintesi di RNA e proteine e la loro associazione procedono simultaneamente. Nei poxvirus, il processo di assemblaggio del virione è più complesso. Includono componenti cellulari nella composizione del virus - sezioni separate membrana citoplasmatica.
I virus hanno una sintesi separata (disgiuntiva) di proteine e acidi nucleici.
USCITA DEL VIRUS DALLA CELLULA. I virus semplicemente organizzati escono dalla cellula per semplice lisi della cellula ospite. Nei virus organizzati in modo complesso, la formazione di un supercapside avviene al momento dell'uscita dalla cellula. In questo caso, il nucleocapside è incorporato nella membrana citoplasmatica. Quindi, per gemmazione, si forma un supercapside del virus, che ricopre il capside al momento del distacco dalla superficie cellulare.
L'infezione di una cellula con un virus può portare allo sviluppo di cambiamenti patologici nella cellula. Riproducendosi nella cellula, il virus provoca la comparsa di CPP e CPE. Questa è una distruzione morfologica specifica (CPD) o patologia funzionale non distruttiva (CPE).
I virus che causano CPP sono chiamati citopatici.
L'infezione litica (citocida) è un tipo di infezione in cui si osservano cambiamenti morfologici nella cellula infetta, seguiti dalla sua distruzione e morte. L'alta produzione è caratteristica del virus nell'infezione citocida.
Sono noti diversi meccanismi di danno cellulare da virus:
1. Molti virus inibiscono la sintesi di DNA cellulare, RNA e proteine. I singoli virus citocidi (picornavirus, herpesvirus, adenovirus) sono eccezionalmente attivi a questo proposito. Tuttavia. Il meccanismo di inibizione del metabolismo cellulare non è stato ancora chiarito.
2. Nel processo di riproduzione intracellulare, la distruzione dei lisosomi può verificarsi nella fase di rilascio del virus da essi nel citoplasma della cellula. Questo porta al rilascio di enzimi idrolitici, seguito dalla distruzione cellulare.
3. L'infezione di una cellula con virus può portare a una significativa interruzione della struttura della membrana citoplasmatica a causa dell'incorporazione di proteine specifiche del virus in essa. Questo porta ad un attacco della cellula infetta da parte del sistema immunitario del corpo. Con molte infezioni causate da virus dell'herpes, 50-100 cellule si fondono in un unico gigante, attaccato dal sistema immunitario del corpo.
4. Alte concentrazioni di proteine \u200b\u200bvirali, che si osservano nell'influenza e in altre infezioni, hanno un marcato effetto tossico sulla cellula.
5. In molte infezioni virali si formano inclusioni intracellulari, che sono una conseguenza della concentrazione di particelle virali o delle loro proteine all'interno del nucleo o del citoplasma. Spesso le inclusioni intracellulari causano direttamente la morte cellulare.
6. Gli herpesvirus, così come alcuni altri, causano disturbi nel genoma cellulare, provocandone la morte.
Molto spesso, molti dei suddetti fattori sono coinvolti nel meccanismo di sviluppo del CPP.
La reazione dei virus all'infezione può essere di quattro tipi:
1. Danno alla cellula e sua morte (formazione di CPP). Le cellule si gonfiano, acquisiscono una forma irregolare e appare la granularità. Successivamente, si allarga, si formano inclusioni intracellulari. Possono verificarsi danni alla membrana o alla fusione cellulare per formare simplasti.
2. Sintesi di proteine dell'interferone che prevengono l'infezione di cellule sane da parte del virus.
3. Riproduzione del virus senza cambiamenti patologici visibili nella cellula, che si osserva nelle infezioni latenti. Richiede un virus virulento e una cellula insensibile.
4. Quando un virus entra in una cellula, si osserva la proliferazione cellulare. Perché accada, è necessario virus oncogenico, mentre il genoma del virus si integra (si integra) nel genoma cellulare.
