Informacija

10.6A: Produktivni životni ciklus životinjskih virusa - biologija

10.6A: Produktivni životni ciklus životinjskih virusa - biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ciljevi učenja

  1. Kada dobijete informacije o virusu u smislu kako prodire u stanicu domaćina, ima li genom DNA ili RNA i kako se oslobađa, opišite kako virus s omotačem ostvaruje svaki od koraka produktivnog životnog ciklusa koji je dolje naveden. (Prilagodite životni ciklus tom virusu.)
    1. vezivanje ili adsorpcija virusa na stanicu domaćina
    2. ulazak virusa u stanicu domaćina
    3. kretanje virusa na mjesto replikacije unutar stanice domaćina
    4. replikacija virusa unutar stanice domaćina
    5. okupljanje virusa ili sazrijevanje unutar stanice domaćina
    6. oslobađanje virusa iz stanice domaćina
  2. Kada dobijete informacije o virusu u smislu kako prodire u stanicu domaćina, ima li genom DNA ili RNA i kako se oslobađa, opišite kako goli virus ostvaruje svaki od koraka produktivnog životnog ciklusa koji je naveden u nastavku. (Prilagodite životni ciklus tom virusu.)
    1. vezivanje ili adsorpcija virusa na stanicu domaćina
    2. ulazak virusa u stanicu domaćina
    3. kretanje virusa na mjesto replikacije unutar stanice domaćina
    4. replikacija virusa unutar stanice domaćina
    5. okupljanje virusa ili sazrijevanje unutar stanice domaćina
    6. oslobađanje virusa iz stanice domaćina

Za mnoge životinjske viruse, detalji svakog koraka u njihovom životnom ciklusu još nisu u potpunosti okarakterizirani, a među virusima koji su dobro proučeni postoji mnogo varijacija. Ono što slijedi je generalizirani produktivni životni ciklus za životinjske viruse koji se sastoji od sljedećih koraka: adsorpcija, ulazak virusa, kretanje virusa do mjesta replikacije i oslobađanje virusnog genoma iz ostatka virusa, replikacija virusa, okupljanje virusa i virus oslobađanje.

Vezanje virusa ili adsorpcija na stanicu domaćina

Adsorpcija (Slike 1) uključuje vezanje mjesta vezivanja na površini virusa s mjestima receptora na citoplazmatskoj membrani stanice domaćina.

Da bi virus zarazio stanicu domaćina, ta stanica mora imati receptore za virus na svojoj površini i također biti sposobna podržavati replikaciju virusa. Ovi receptori stanice domaćina su normalne površinske molekule uključene u rutinsku staničnu funkciju, ali budući da dio molekule na površini virusa nalikuje kemijskom obliku tjelesne molekule koja bi se normalno vezala za receptor, virus se može vezati za domaćina. površine stanice.

Na primjer:

  • Većina ljudskih rinovirusa koji uzrokuju prehladu vežu se na molekule međustanične adhezije (ICAM-1) koje se nalaze na stanicama epitela nosa. Ove ICAM-1 molekule se normalno koriste za regrutiranje leukocita u respiratorni trakt.
  • Virusi ljudske imunodeficijencije (HIV) adsorbiraju se prvo na molekule CD4, a zatim na kemokinske receptore koji se nalaze na površini ljudskih T4-limfocita i makrofaga. CD4 molekule normalno su uključene u imunološko prepoznavanje dok kemokinski receptori igraju ulogu u pokretanju upale i regrutiranju leukocita.
  • Ljudski citomegalovirusi (CMV) adsorbiraju se na molekule MHC-I. MHC-I molekule na ljudskim stanicama omogućuju T8-limfocitima da prepoznaju antigene tijekom adaptivne imunosti.
  • Virus hepatitisa B (HBV) adsorbira se na IgA receptore na ljudskim stanicama. Ovi receptori normalno vežu izotip protutijela IgA za transport kroz stanice.

Ulazak virusa u stanicu domaćina

a. Virusi s omotačem

Virusi s omotačem ulaze u stanicu domaćina na jedan od dva načina:

3D animacija koja ilustrira adsorpciju i prodiranje virusa denga groznice.

Janet Iwasa, Gaël McGill (Digizyme) i Michael Astrachan (XVIVO). Učitavanje ove animacije traje neko vrijeme.

b. Goli virusi

Goli virusi ulaze u stanicu na jedan od dva načina:

3. Premještanje virusa na mjesto replikacije unutar stanice domaćina i oslobađanje virusnog genoma iz ostatka virusa.

U slučaju virusa koji ulaze endocitozom, endocitni vezikuli koji sadrže virus kreću se unutar stanice domaćina. Tijekom ovog procesa pH endocitne vezikule se obično smanjuje i to omogućuje virusu da napusti endocitnu vezikulu. Virusi izlaze iz endocitnih vezikula kroz različite mehanizme, uključujući:

c. Virusni kapsid prolazi kroz konformacijske promjene koje formiraju pore u endocitnom mjehuriću što omogućuje viralnom genomu da uđe u citoplazmu stanice domaćina (vidi sliku (PageIndex{9})A, sliku (PageIndex{9})B i slika (PageIndex{9})C).

Flash animacija koja prikazuje virusni kapsid koji prolazi kroz konformacijske promjene koje tvore pore u endocitnom mjehuriću i omogućuju genomu virusa da uđe u citoplazmu.

html5 verzija animacije za iPad koja prikazuje virusni kapsid koji prolazi kroz konformacijske promjene koje stvaraju pore u endocitnom mjehuriću i omogućuju genomu virusa da uđe u citoplazmu.

Prije nego što se virusi mogu replicirati unutar zaražene stanice domaćina, virusni genom se mora osloboditi ostatka virusa. Ovaj se proces ponekad naziva i nenanošenje premaza.

U slučaju većine virusa s RNA genomom, genom virusne RNA se oslobađa iz kapside i ulazi u citoplazmu stanice domaćina (vidi sliku (PageIndex{8})A i sliku (PageIndex{8 })B) gdje se općenito događa replikacija.

Flash animacija koja prikazuje oslobađanje virusnog genoma iz kapside (uklanjanje prevlake).

html5 verzija animacije za iPad koja prikazuje oslobađanje virusnog genoma iz kapsida (uklanjanje prevlake).

U slučaju većine virusa s DNA genomom, virusni genom ulazi u jezgru stanice domaćina kroz jedan od mehanizama prikazanih u nastavku. Većina većih DNA virusa koristi ili a ili b za ulazak u jezgru. Metodu c koristi neka vrlo mala DNK čija je kapsida dovoljno mala da se može nositi kroz nuklearne pore.

a. Genom virusne DNA se oslobađa iz kapside, ulazi u citoplazmu stanice domaćina i nakon toga ulazi u jezgru stanice domaćina kroz pore u nuklearnoj membrani (vidi sliku (PageIndex{9})D i sliku (PageIndex{9})E).

b. Kapsid virusa u interakciji s nuklearnom membranom stanice domaćina omogućuje genomu virusne DNA da uđe u jezgru stanice domaćina preko pora u nuklearnoj membrani (vidi sliku (PageIndex{9})F i sliku (PageIndex{9})G).

c. Nukleokapsid malog DNA virusa ulazi u jezgru stanice domaćina i kapsid se zatim uklanja oslobađajući genom virusne DNA u nukleoplazmu (vidi sliku (PageIndex{9})H i sliku (PageIndex{9} )I).

Ovo uklanjanje prevlake započinje razdoblje pomrčine, razdoblje tijekom kojeg se ne mogu otkriti netaknuti virioni unutar stanice. Nakon uklanjanja omotača i tijekom faze replikacije virus nije zarazan.

4. Replikacija virusa unutar stanice domaćina

Virusni genom usmjerava metaboličke strojeve stanice domaćina (ribosomi, tRNA, hranjive tvari, energija, enzimi itd.) da sintetiziraju virusne enzime i dijelove virusa. Virusni genom se mora replicirati i transkribirati u virusne mRNA molekule. Virusnu mRNA tada ribosomi stanice domaćina mogu prevesti u virusne strukturne komponente i enzime potrebne za replikaciju i sastavljanje virusa.

Kao što je ranije spomenuto pod Klasifikacijom virusa, virusi mogu pohraniti svoje genetske informacije u šest različitih vrsta nukleinskih kiselina koje se nazivaju na temelju načina na koji se ta nukleinska kiselina na kraju transkribira u virusnu mRNA:

a. (+/-) dvolančana DNK (vidi sliku (PageIndex{10})A). Za repliciranje virusnog genoma, DNA-ovisni enzimi DNA polimeraze (obično ih osigurava stanica) kopiraju i (+) i (-) lance DNA koji proizvode dsDNA virusne genome. Da bi proizveli virusne mRNA molekule, enzimi RNA polimeraze ovisni o stanici domaćina kopiraju (-) DNA lanac u (+) virusnu mRNA. (+) virusna mRNA se zatim može prevesti u virusne proteine ​​pomoću ribosoma stanice domaćina. Primjeri uključuju većinu bakteriofaga, Papovaviruse, Adenoviruse i Herpesviruse.

b. (+) jednolančana DNK (vidi sliku (PageIndex{10})B). Za replikaciju virusnog genoma, DNA-ovisni enzimi DNA polimeraze (obično ih osigurava stanica) kopiraju (+) DNK lanac genoma proizvodeći dsDNA intermedijer. DNA ovisni enzimi DNA polimeraze (opet, obično ih osigurava stanica) zatim kopiraju (-) DNA lanac u ss (+) DNA genome. Primjeri uključuju fag M13 i parvoviruse.

c. (+/-) dvolančana RNA (vidi sliku (PageIndex{10})C) . Za replikaciju virusnog genoma, enzimi RNA polimeraze ovisni o virusnoj RNA (replikaza) kopiraju i (+) RNA i (-) RNA lance genoma koji proizvode dsRNA genome. Za proizvodnju virusnih mRNA molekula, enzimi RNA polimeraze ovisni o virusnoj RNA (transkriptaza) kopiraju (-) RNA lanac u (+) virusnu mRNA. Reovirusi su primjer.

d. (-) RNA (vidi sliku (PageIndex{10})D). Za repliciranje virusnog genoma, enzimi RNA polimeraze (transkriptaze) ovisni o virusnoj RNA, kopiraju (-) RNA genom proizvodeći ss (+) RNA. Transkriptaza se mora unijeti u stanicu s virionom. Enzimi RNA polimeraze ovisni o virusnoj RNA (replikaza) zatim kopiraju (+) RNA niti proizvodeći ss (-) RNA virusni genom. (+) mRNA lanci također funkcioniraju kao virusna mRNA i mogu se zatim prevesti u virusne proteine ​​ribosomima stanice domaćina. Primjeri uključuju ortomiksoviruse, paramiksoviruse, rabdoviruse.

e. (+) RNA (vidi sliku (PageIndex{10})E). Za replikaciju virusnog genoma, enzimi RNA polimeraze ovisni o virusnoj RNA (replikaza) kopiraju (+) RNA genom proizvodeći ss (-) RNA. Enzimi RNA polimeraze ovisni o virusnoj RNA (replikaza) zatim kopiraju (-) RNA niti proizvodeći ss (+) RNA virusni genom. Za proizvodnju virusnih mRNA molekula. Enzimi RNA polimeraze ovisni o RNA (replikaza) kopiraju (-) RNA lanac u (+) virusnu mRNA. Primjeri uključuju Picornaviruse, Togaviruse i Coronaviruse.

f. (+) RNA retrovirusi (vidi sliku (PageIndex{10})F). Za repliciranje virusnog genoma, enzimi virusne reverzne transkriptaze (DNA polimeraze ovisne o RNA) kopiraju (+) RNA genom proizvodeći ss (-) lance DNA. Virusna reverzna transkriptaza također može funkcionirati kao enzimi DNA polimeraze ovisni o DNA i kopirat će (-) lance DNA kako bi proizveli dsDNA intermedijer. Reverzna transkriptaza se mora unijeti u stanicu s virionom. Virusna DNK će se preseliti u jezgru gdje se integrira u DNK stanice pomoću virusnog enzima integraze koji se također mora prenijeti u stanicu domaćina s virionom. Jednom u DNK stanice domaćina, enzimi RNA polimeraze ovisni o DNA stanice domaćina kopiraju ds (-) lance DNA kako bi proizveli ss (+) RNA genome. Za proizvodnju virusnih mRNA molekula, enzimi RNA polimeraze ovisni o DNA stanice domaćina kopiraju ds (-) DNA lanac u (+) virusnu mRNA. Primjeri su retrovirusi, kao što su HIV-1, HIV-2 i HTLV-1.

Kako se ribosomi stanice domaćina vežu za molekule virusne mRNA, mRNA se prevode u virusne strukturne proteine ​​i virusne enzime. Tijekom rane faze replikacije stvaraju se proteini potrebni za replikaciju virusnog genoma i genom pravi tisuće samih replika. Tijekom kasne faze replikacije stvaraju se virusni strukturni proteini (kapsidni i matriksni proteini, glikoproteini ovojnice, itd.) i enzimi uključeni u sazrijevanje.

Neke virusne mRNA su monocistronske, odnosno sadrže genetski materijal za prevođenje samo jednog proteina ili polipeptida. Druge virusne mRNA su policistronske. Oni sadrže transkripte nekoliko gena i prevedeni su u jedan ili više velikih poliproteina. Ti se poliproteini potom režu u pojedinačne funkcionalne proteine ​​pomoću virusnih enzima zvanih proteaze.

U slučaju većine RNA virusa, replikacija i sklapanje događa se u citoplazmi stanice domaćina. Kod DNA virusa, većina replikacije i sklapanja događa se u jezgri stanice domaćina. Virusni genom ulazi u jezgru stanice domaćina i ovdje se transkribira u virusnu mRNA. Molekule virusne mRNA zatim napuštaju jezgru kroz pore u nuklearnoj membrani i prevode se u virusne proteine ​​pomoću ribosoma stanice domaćina u citoplazmi. Većina ovih virusnih proteina zatim ponovno ulazi u jezgru gdje se virus okuplja oko repliciranih genoma.

  • Transmisioni elektronski mikrosnimci virusa Herpes simplex u jezgri zaražene stanice domaćina; ljubaznošću CDC-a.

Također tijekom replikacije, proteini virusne ovojnice i glikoproteini kodirani virusnim genomom ugrađeni su u citoplazmatsku membranu stanice domaćina (vidi sliku (PageIndex{11})A i sliku (PageIndex{11})B) ili nuklearnu membrana.

Flash animacija koja prikazuje replikaciju virusa.

Ima li virus RNA ili DNK genom važno je kada je u pitanju razvoj antivirusnih sredstava za kontrolu virusa. U slučaju RNA virusa, svi enzimi koji se koriste u replikaciji i transkripciji genoma su enzimi kodirani virusom koji se razlikuju od onih u stanici domaćinu, tako da ti enzimi mogu biti ciljani. S druge strane, DNA virusi koriste strojeve za transkripciju RNA stanice domaćina i strojeve za replikaciju DNA tako da se ovi enzimi, koje dijele virus i stanica domaćina, ne mogu ciljati bez ubijanja stanice domaćina. Budući da svi virusi koriste translacijski strojevi stanice domaćina bez obzira na tip genoma, prijevod se ne može ciljati ni u jednom virusu.

5. Virusno okupljanje ili sazrijevanje unutar stanice domaćina

Tijekom sazrijevanja, kapsid se okuplja oko virusnog genoma.

  • Sazrijevanje virusa u ovojnici: vidi sliku (PageIndex{12})A.
  • Sazrijevanje golog virusa: vidi sliku (PageIndex{12})B.

Oslobađanje virusa iz stanice domaćina

a. Goli virusi

Goli virusi se pretežno oslobađaju lizom stanice domaćina (vidi sliku (PageIndex{13}) C). Dok su neki virusi citolitički i više ili manje izravno liziraju stanicu domaćina, u mnogim slučajevima imunološka obrana tijela lizira zaraženu stanicu.

b. Virusi s omotačem

Kod virusa s omotačem, stanica domaćin može, ali i ne mora biti lizirana. Virusi pupanjem dobivaju svoje ovojnice iz staničnih membrana domaćina. Kao što je gore spomenuto, prije pupanja, virusni proteini i glikoproteini se ugrađuju u membrane stanice domaćina. Tijekom pupanja, membrana stanice domaćina s ugrađenim virusnim proteinima i glikoproteinima evaginira i odcjepljuje se kako bi se formirala virusna ovojnica. Pupanje se događa ili na vanjskoj citoplazmatskoj membrani, nuklearnoj membrani ili na membranama Golgijevog aparata.

  • Transmisioni elektronski mikrosnimci Coronavirusa u endoplazmatskom retikulumu inficirane stanice domaćina; ljubaznošću CDC-a.

Neki virusi, koji mogu uzrokovati staničnu fuziju, mogu se prenijeti iz jedne stanice u susjedne stanice bez oslobađanja, to jest, prenose se kontaktom od stanice do stanice pri čemu se inficirana stanica spaja s neinficiranom stanicom (vidi sliku ( Indeks stranice{16})A, slika (PageIndex{16})B i slika (PageIndex{16})C).

Reinfekcija

Jedna zaražena stanica domaćin može proizvesti čak 10 000 do 50 000 životinjskih virusa.

  • Transmisiona elektronska mikrofotografija koja pokazuje šiljke ovojnice i glikoproteina Koronavirusi; ljubaznošću CDC-a.

Vježba: Razmisli-upari-dijeli pitanja

  1. Životinjski virusi se adsorbiraju na receptore na citoplazmatskoj membrani stanica domaćina.

Zašto bi naše stanice posjedovale receptore koje bi i virusi mogli adsorbirati?

  1. Kada se cijepimo protiv virusnih infekcija kao što su ospice, zaušnjaci, rubeola, poliomijelitis i vodene kozice, ubrizgavamo atenuirani ili inaktivirani oblik virusa. Tijelo reagira stvaranjem antitijela koja oblažu površinu tog virusa vežući se na njegove površinske proteine ​​ili glikoproteine.

Ukratko opišite dva načina na koje to može spriječiti buduće infekcije ovim virusom.


Sjajna animacija produktivnog živog ciklusa virusa denga groznice.

Virus denga virusa je RNA virus koji ulazi endocitozom, dobiva svoju ovojnicu pupajući u endoplazmatski retikulum, a pakira se pomoću Golgijevog aparata i oslobađa egzocitozom.

Denga groznica je virusna infekcija koju prenose komarci uglavnom u tropskim područjima. Često asimptomatski i samoograničavajući, ali kada se simptomi pojave, mogu uključivati ​​bolove u zglobovima i mišićima, glavobolju i osip koji može postati hemoragijski. Virus se replicira u makrofagima.

Ljubaznošću HHMI-jeve Biointeractive.

Sažetak

  1. Da bi virus zarazio stanicu domaćina, ta stanica mora imati receptore za virus na svojoj površini i također biti sposobna podržavati replikaciju virusa.
  2. Adsorpcija uključuje vezanje mjesta vezivanja na površini virusa s mjestima receptora na citoplazmatskoj membrani stanice domaćina.
  3. Nakon što se adsorbiraju, mnogi virusi ulaze u stanicu domaćina endocitozom, pri čemu se citoplazmatska membrana stanice domaćina invaginira i odvaja, stavljajući virus u endocitnu vezikulu. Neki virusi ulaze procesom fuzije pri čemu se dio virusa spaja sa stanicom domaćinom omogućujući ostatku virusa da uđe u citoplazmu stanice domaćina.
  4. Nakon ulaska, virus se pomiče na mjesto replikacije unutar stanice domaćina. Većina RNA virusa replicira se u citoplazmi stanice domaćina; većina DNA virusa replicira se u jezgri stanice domaćina.
  5. Tijekom replikacije, virusni genom usmjerava metaboličke strojeve stanice domaćina (ribosomi, tRNA, hranjive tvari, energija, enzimi itd.) da sintetiziraju virusne enzime i dijelove virusa. Virusnu mRNA tada stanica domaćin može transkribirati u virusne strukturne komponente i enzime potrebne za replikaciju i sastavljanje virusa.
  6. Tijekom sazrijevanja, kapsida se okuplja oko virusnog genoma.
  7. Prije ili tijekom oslobađanja, virusi s ovojnicom dobivaju svoje ovojnice iz staničnih membrana domaćina pupanjem. Pupanje se događa ili na vanjskoj citoplazmatskoj membrani, nuklearnoj membrani ili na membranama Golgijevog aparata.
  8. Virusi koji dobivaju svoje ovojnice iz membrana jezgre, endoplazmatskog retikuluma ili Golgijevog aparata zatim se oslobađaju egzocitozom preko transportnih vezikula; virusi koji dobivaju svoju ovojnicu iz citoplazmatske membrane oslobađaju se tijekom procesa pupanja.
  9. Goli virusi se pretežno oslobađaju lizom stanice domaćina.
  10. Jedna zaražena stanica domaćin može proizvesti čak 10 000 do 50 000 životinjskih virusa.

Pitanja

Proučite materijal iz ovog odjeljka, a zatim napišite odgovore na ova pitanja. Nemojte samo kliknuti na odgovore i napisati ih. Ovo neće testirati vaše razumijevanje ovog vodiča.

  1. Virus s omotačem ulazi fuzijom, ima RNA genom i oslobađa se pupanjem. Opišite kako ostvaruje svaki od sljedećih koraka tijekom svog produktivnog životnog ciklusa.
    1. vezivanje ili adsorpcija virusa na stanicu domaćina (odgovor)
    2. ulazak virusa u stanicu domaćina (odgovor)
    3. kretanje virusa na mjesto replikacije unutar stanice domaćina (odgovor)
    4. replikacija virusa unutar stanice domaćina (odgovor)
    5. okupljanje virusa ili sazrijevanje unutar stanice domaćina (odgovor)
    6. oslobađanje virusa iz stanice domaćina (odgovor)
  2. Kada virus zarazi tijelo, tijelo reagira tako što proizvodi antitijela koja oblažu virion. Razgovarajte ukratko kako bi to moglo pružiti zaštitu tijelu. (odgovor)
  3. Zašto su virusi općenito vrlo specifični u pogledu vrsta domaćina, tkiva i stanica koje su u stanju zaraziti? (odgovor)
  4. Više izbora (odgovor)



Komentari:

  1. Kearne

    Something to me personal messages do not come out, the lack that this

  2. Rexlord

    Što kažete ispravno :)

  3. Fidele

    Dopuštate grešku. Uđite razgovarat ćemo. Pisite mi na PM.

  4. Oluwatosin

    Wacker, tvoja će fraza dobro doći

  5. Mel

    Po mom mišljenju, pogriješite. Mogu to dokazati. Pošaljite mi e -poštu u PM.

  6. Cuartio

    Ispričavam se, postoji prijedlog da se krene drugim putem.



Napišite poruku