Біологічні і генетичні особливості механізмів репродукції вірусів
Видео: Дрю Берри: Анимация невидимой биологии
Перша і принципова особливість вірусів, що відрізняє їх від інших організмів, це та, що геноми їх представлено молекулами ДНК, чи РНК.Друга особливість полягає у великій розмаїтості структури і форми їх геномів (одно -, двоспіральні ДНК, одно -, двоспіральні РНК, кільцеві форми нуклеїнових кислот). Геноми РНК-містких вірусів можуть бути представлені як однією молекулою, так і декількома (до 12) різними молекулами РНК. Такі геноми прийнято називати фрагментованими.
Третя особливість вірусів полягає в тому, що майже усі вірусні РНК здатні реплікуватися незалежно від ДНК клітини, тоді як клітинні РНК (рРНК, іРНК, тРНК) синтезуються на матриці клітинної ДНК.
Четверта особливість — диз`юнктивний (роз`єднаний у часі і просторі) біосинтез їх структурних компонентів. Так, наприклад, у складно улаштованих вірусів, що відносяться до родин Poxviridae, Paramyxoviridae, Orthomyxoviridae, Rhabdoviridae, синтез суперкапсиду і капсиду нуклеоїду роз`єднаний у часі і проходить у дві стадій. При цьому вірусна нуклеїнова кислота може бути транскрибована безпосередньо в складі нуклеокапсида чи нуклеоїда. Процес транскрипції в цьому випадку здійснюється за допомогою вірусних РНК-полімераз, що входять до складу нуклеоїду. Нуклеїнова кислота вірусу може реплікуватися, наприклад, у ядрі чи ядерці, білок може синтезуватися в цитоплазмі, а зборка цілих віріонів чи нуклеокапсидів може відбуватися на внутрішній поверхні цитоплазматичної мембрани. Нарешті, складний ліпопротеїновий суперкапсид може набуватися вірусами в процесі брунькування.
П`ята кардинальна особливість: віруси не мають власних білоксинтезуючих систем, а використовують системи клітини.
Та, нарешті, шоста особливість вірусів полягає у великій розмаїтості самих механізмів реплікації їх вірусних нуклеїнових кислот і репродукції вірусних часток.
Таким чином, репродукція вірусів - це утворення шляхом реплікації, що протікає за принципом комплементарності, численних копій вірусних нуклеїнових кислот (ДНК чи РНК) і індукування молекулами останніх біосинтезу вірусних білків з наступною самоорганізацією цих компонентів у зрілі вірусні частки.
Реплікацію нуклеїнових кислот вірусів здійснюють ферменти. Використовуючи нуклеотиди (мономери) клітини, ферменти будують з них полінуклеотидні ланцюги нових молекул нуклеїнових кислот вірусів. Ферменти ці носять загальне найменування — полімерази. У залежності від типу синтезованих нуклеїнових кислот вони називаються ДНК-полімеразами чи РНК-синтетазами.
У деяких випадках нуклеїнові кислоти вірусів реплікуються клітинними полімеразами — ферментами, що є присутніми у клітині до її зараження вірусом. Однак частіше реплікацію вірусних нуклеїнових кислот здійснюють полімерази, що з`являються після зараження клітини вірусом. Такі полімеразі іменують вірусоспецифічними, тому що біосинтез їх закодований у структурі нуклеїнових кислот самих вірусів. І нарешті, реплікація нуклеїнових кислот деяких вірусів здійснюється за рахунок присутніх у віріоні полімераз. Синтез вірусоспецифічних полімераз, як і вірусних структурних білків, здійснюється на рибосомах клітини відповідно до інформації, що закодована у вірусоспецифічних РНК.
Вірусоспецифічні ДНК-полімерази зберегли те ж найменування, що і клітинні. Що ж стосується вірусних РНК-полімераз, то на відміну від клітинних їх називають РНК-синтетазами чи РНК-репліказами, тому що вони беруть участь у реплікації вірусних РНК. Вірусні полімерази (РНК-репліказы) строго специфічні.
Як відомо, точність копіювання молекул нуклеїнових кислот при їх реплікації забезпечується матричним механізмом і принципом комплементарності.
По-перше, при великій розмаїтості механізмів репродукції вірусів, загальним для усіх вірусів є те, що джерелом мономерів для синтезу і реплікації нуклеїнових кислот служать нуклеотиди клітини. По-друге, джерелом мономерів для синтезу і побудови білків усіх вірусів служать амінокислоти клітини. По-третє, синтез білків усіх вірусів, незалежно від структури їх нуклеїнових кислот, здійснюється на клітинних рибосомах. По-четверте, джерело енергії для біосинтетичних процесів при репродукції усіх вірусів -аденозинтрифосфорна кислота (АТФ), яка виробляється в мітохондріях клітини.
Однак стверджувати, що клітина — життєве середовище усіх вірусів, немає підстави, тому що вірусні нуклеїнові кислоти можуть реплікуватися, а вірусні білки синтезуватися і поза живою кліткою, якщо їм створені для цього необхідні умови. У даний час деякі віруси з успіхом репродукуються в безклітковій системі, куди додані клітинні рибосоми («фабрика білка»).
Процес репродукції вірусів (Рис.11) може бути умовно розділений на дві фази. Перша фаза охоплює події, що ведуть до адсорбції і проникнення вірусу в клітину, звільненню його внутрішнього компонента і модифікації його таким чином, що він здатний викликати інфекцію. Відповідно перша фаза містить у собі три стадії: 1) адсорбцію вірусу на клітинах-
2) проникнення в клітини- 3) роздягання вірусу в клітині. Ці стадії спрямовані на те, щоб вірус був доставлений у відповідні клітинні структури і його внутрішній компонент був звільнений від захисних оболонок. Як тільки ця мета досягнута, починається друга фаза репродукції, протягом якої відбувається експресія вірусного генома. Ця фаза складається з п`яти стадій: 1) транскрипції- 2) трансляції іРНК- 3) реплікації генома- 4) зборки вірусних компонентів і 5) вихід вірусу з клітини.
Поделиться в соцсетях:
Похожие
