Viry se nereprodukují binárním štěpením. Ještě v 50. letech minulého století bylo zjištěno, že reprodukce se provádí reprodukční metodou (přeloženo z angličtiny reprodukovat - udělat kopii, reprodukovat), tedy reprodukcí nukleových kyselin, stejně jako syntézou bílkovin, následovanou sbírka virionů. Tyto procesy probíhají v různých částech buňky tzv. hostitele (například v jádře nebo cytoplazmě). Tento nesouvislý způsob reprodukce viru se nazývá disjunktivní. Na to se v našem článku zaměříme podrobněji.
Proces reprodukce
Tento proces má své vlastní charakteristiky reprodukce virů a vyznačuje se postupnou změnou některých fází. Zvažte je samostatně.
Fáze
Viry se nemohou množit v živném médiu, protože jsou striktními intracelulárními parazity. Navíc, na rozdíl od chlamydií nebo rickettsie, během rozmnožování nejsou viry v hostitelské buňce schopny růst a nemnoží se štěpením. Všechny složky tohoto viru zahrnují nukleové kyseliny a také molekuly proteinů, které jsou syntetizovány v „hostitelské“buňce samostatně, v různých částech buňky: v cytoplazmě a v jádře. Kromě toho se buněčné systémy syntetizující proteiny řídí jedním virovým genomem a také jeho NA.
Reprodukce viru v buňce probíhá v několika fázích, které jsou popsány níže:
- První fází je adsorpce viru, o kterém byla řeč výše, na povrchu buňky, která je na tento virus citlivá.
- Druhým je pronikání viru do hostitelských buněk metodou viropexis.
- Třetí je jakési „svlékání“virionů, uvolnění nukleové kyseliny z kapsidy a superkapsidy. U řady virů vstupuje nukleová kyselina do buněk fúzí virionového obalu a hostitelské buňky. V tomto případě jsou třetí a druhá fáze spojeny do jediné.
Adsorpce
Tato fáze reprodukce viru se týká pronikání virové částice do buněk. Adsorpce začíná na buněčném povrchu interakcí buněčných i virových receptorů. V překladu z latiny znamená slovo „receptory“„přijímání“. Jsou to zvláštní citlivé útvary, které vnímají podráždění. Receptory jsou molekuly nebo molekulární komplexy umístěné na povrchu buněk, a jsou také schopny rozpoznávat specifické chemické skupiny, molekuly popř.jiné buňky, vázat je. U nejsložitějších virionů jsou takové receptory umístěny na vnějším obalu ve formě hrotovitého výrůstku nebo klků, u jednoduchých virionů jsou obvykle umístěny na povrchu kapsidy.
Mechanismus adsorpce na povrchu receptivní buňky je založen na interakci receptorů s tzv. komplementárními receptory „hostitelské“buňky. Virionové receptory a buňky jsou některé specifické struktury, které se nacházejí na povrchu.
Adenoviry a myxoviry se adsorbují přímo na mukoproteinové receptory, zatímco arboviry a pikornaviry se adsorbují na lipoproteinové receptory.
V myxovirovém virionu neuraminidáza ničí mukogfoteinový receptor a odštěpuje N-acetylneuraminové kyseliny z oligosacharidu, který obsahuje galaktózu a galaktosamin. Jejich interakce v této fázi jsou reverzibilní, protože je výrazně ovlivňuje teplota, reakce složek média a soli. Adsorpci virionu brání heparin a sulfatované polysacharidy, které nesou negativní náboj, ale jejich inhibiční účinek odstraňují některé polykaryony (ecmolin, DEAE-dextran, protamin sulfát), které neutralizují negativní náboj ze sulfatovaných polysacharidů.
Virion se dostává do „hostitelské“buňky
Způsob, jakým virus vstoupí do citlivé buňky, nebude vždy stejný. Mnoho virionů je schopno vstoupit do buněk pinocytózou, což v řečtině znamená „pít“."napít se". Při této metodě se zdá, že pinocytární vakuola vtahuje virion přímo do buňky. Jiné viriony mohou vstoupit do buňky přímo přes její membránu.
Kontakt enzymu neuraminidázy s buněčnými mukoproteiny podporuje vstup virionů do buňky mezi myxoviry. Výsledky nedávných studií dokazují, že DNA a RNA virionů nejsou odděleny od vnějšího obalu, to znamená, že viriony zcela pronikají do citlivých buněk pinocytózou nebo viropexií. K dnešnímu dni to bylo potvrzeno u viru neštovic, vakcínie a dalších virů, které se rozhodly žít u zvířat. Když už mluvíme o fágech, infikují buňky nukleovou kyselinou. Mechanismus infekce je založen na skutečnosti, že ty viriony, které jsou obsaženy v buněčných vakuolách, jsou hydrolyzovány enzymy (lipázami, proteázami), při kterých se DNA uvolňuje z fágové membrány a vstupuje do buňky.
Pro experiment byla buňka infikována nukleovou kyselinou, která byla izolována z některých virů, a byl způsoben jeden úplný cyklus reprodukce virionů. V přirozených podmínkách však k infekci takovou kyselinou nedochází.
Rozpad
Další fází reprodukce viru je dezintegrace, což je uvolnění NK z kapsidy a vnějšího obalu. Poté, co virion vstoupí do buněk, kapsida podstoupí určité změny, získá citlivost na buněčnou proteázu, poté je zničena a současně se uvolníNK. U některých bakteriofágů se volná NA dostává do buněk. Fytopatogenní virus proniká poškozením v buněčné stěně a poté je adsorbován na vnitřním buněčném receptoru za současného uvolňování NK.
Replikace RNA a syntéza virových proteinů
Další fází reprodukce viru je syntéza virově specifického proteinu, ke které dochází za účasti tzv. messenger RNA (u některých virů jsou součástí virionů a u některých jsou syntetizovány pouze v infikovaných buňkách přímo na matrici virionové DNA nebo RNA). Dochází k replikaci virové NK.
Proces reprodukce RNA virů začíná po vstupu nukleoproteinů do buňky, kde komplexací RNA s ribozomy vznikají virové polysomy. Poté jsou také syntetizovány rané proteiny, které by měly zahrnovat represory z buněčného metabolismu a také RNA polymerázy, které jsou translatovány s rodičovskou molekulou RNA. V cytoplazmě nejmenších virů nebo v jádře se virová dvouvláknová RNA tvoří komplexací rodičovského plusového řetězce („+“- RNA řetězec) s nově syntetizovaným, stejně jako komplementární s ním mínus řetězce („- - řetězec RNA). Spojení těchto řetězců nukleové kyseliny vyvolává tvorbu pouze jednořetězcové struktury RNA, která se nazývá replikativní forma. Syntéza virové RNA se provádí replikačními komplexy, kterých se účastní replikativní forma RNA, enzym RNA polymeráza a polysomy.
Existují 2 typy RNA polymeráz. Namezi ně patří: RNA polymeráza I, která katalyzuje tvorbu replikativní formy přímo na templátu plus-vlákna, a také RNA polymeráza II, která se účastní syntézy jednovláknové virové RNA na templátu replikativního typu. Syntéza nukleových kyselin u malých virů probíhá v cytoplazmě. Pokud jde o virus chřipky, vnitřní protein a RNA jsou syntetizovány v jádře. RNA se pak uvolňuje z jádra a proniká do cytoplazmy, ve které spolu s ribozomy začíná syntetizovat virový protein.
Po vstupu virionů do buněk je v nich potlačena syntéza nukleové kyseliny a buněčných proteinů. Při reprodukci virů obsahujících DNA se na matrici v jádře syntetizuje i mRNA, která nese informaci pro syntézu proteinů. Mechanismus syntézy virových proteinů se provádí na úrovni buněčného ribozomu a zdrojem konstrukce bude aminokyselinový fond. Aktivaci aminokyselin provádějí enzymy, pomocí mRNA se přenášejí přímo do ribozomů (polysomů), ve kterých se již nacházejí v molekule syntetizované bílkoviny.
V infikovaných buňkách tak syntéza nukleových kyselin a virionových proteinů probíhá jako součást replikačně-transkriptivního komplexu, který je regulován systémem určitého mechanismu.
Morfogeneze virionu
K tvorbě virionů může dojít pouze v případě striktně uspořádaného spojení strukturních virových polypeptidů, stejně jako jejich NA. A to je zajištěno tzv. samouspořádáním proteinových molekul v blízkosti NC.
Virionová formace
Tvorba virionu nastává za účasti některých strukturálních složek, které tvoří buňku. Herpes, polio a viry vakcínie jsou produkovány v cytoplazmě, zatímco adenoviry jsou produkovány v jádře. K syntéze virové RNA, stejně jako k tvorbě nukleokapsidy, dochází přímo v jádře a hemaglutinin se tvoří v cytoplazmě. Poté se nukleokapsida přesune z jádra do cytoplazmy, ve které probíhá tvorba virionového obalu. Nukleokapsida je zvenčí pokryta virovými proteiny a hemaglutininy a neuraminidáza jsou součástí virionu. Tak dochází ke vzniku potomstva, například viru chřipky.
Uvolnění virionu z „hostitelské“buňky
Virové částice se z „hostitelské“buňky uvolňují současně (během destrukce buňky) nebo postupně (bez jakékoli destrukce buňky).
V této formě dochází k rozmnožování virů. Viriony se uvolňují z buněk, obvykle dvěma způsoby.
První metoda
Z první metody vyplývá následující: po absolutním vyzrání virionů přímo uvnitř buňky se zakulatí, vytvoří se zde vakuoly a následně dojde k destrukci buněčné membrány. Po dokončení těchto procesů jsou viriony uvolněny všechny současně a úplně z buněk (pikornaviry). Tato metoda se nazývá lytická.
Druhá metoda
Druhá metoda zahrnuje proces uvolňování virionů, které dozrávají během 2–6 hodincytoplazmatická membrána (myxoviry a arboviry). Sekreci myxovirů z buňky usnadňuje neuraminidáza, která ničí buněčnou membránu. Během této metody se 75-90 % virionů uvolní spontánně do kultivačního média a buňky postupně odumírají.
