Vírusy sa nereprodukujú binárnym štiepením. Ešte v 50-tych rokoch minulého storočia sa zistilo, že reprodukcia sa vykonáva reprodukčnou metódou (preložené z angličtiny reprodukovať - urobiť kópiu, reprodukovať), to znamená reprodukciou nukleových kyselín, ako aj syntézou bielkovín, po ktorej nasleduje zbierka viriónov. Tieto procesy prebiehajú v rôznych častiach bunky takzvaného hostiteľa (napríklad v jadre alebo cytoplazme). Tento nesúrodý spôsob reprodukcie vírusu sa nazýva disjunktívny. Práve tomu sa budeme v našom článku venovať podrobnejšie.
Proces reprodukcie
Tento proces má svoje vlastné charakteristiky rozmnožovania vírusov a vyznačuje sa postupnou zmenou niektorých štádií. Zvážte ich oddelene.
Fázy
Vírusy sa nemôžu množiť v živnom médiu, keďže ide o prísne vnútrobunkové parazity. Navyše, na rozdiel od chlamýdií alebo rickettsie, počas rozmnožovania vírusy v hostiteľskej bunke nie sú schopné rásť a nemnožia sa štiepením. Všetky zložky tohto vírusu zahŕňajú nukleové kyseliny, ako aj proteínové molekuly, ktoré sa syntetizujú v „hostiteľskej“bunke oddelene, v rôznych častiach bunky: v cytoplazme a v jadre. Okrem toho bunkové systémy syntetizujúce proteíny sa riadia jedným vírusovým genómom, ako aj jeho NA.
Vírusová reprodukcia v bunke prebieha v niekoľkých fázach, ktoré sú popísané nižšie:
- Prvou fázou je adsorpcia vírusu, o ktorej sme hovorili vyššie, na povrchu bunky, ktorá je citlivá na tento vírus.
- Druhým je prienik vírusu do hostiteľských buniek metódou viropexis.
- Tretím je akési „vyzliekanie“viriónov, uvoľnenie nukleovej kyseliny z kapsidy a superkapsidy. V mnohých vírusoch vstupuje nukleová kyselina do buniek fúziou obalu viriónu a hostiteľskej bunky. V tomto prípade sa tretia a druhá fáza spoja do jednej.
Adsorpcia
Táto fáza rozmnožovania vírusu sa vzťahuje na prenikanie vírusovej častice do buniek. Adsorpcia začína na bunkovom povrchu prostredníctvom interakcie bunkových, ako aj vírusových receptorov. V preklade z latinčiny slovo "receptory" znamená "prijímanie". Sú to špeciálne citlivé útvary, ktoré vnímajú podráždenie. Receptory sú molekuly alebo molekulárne komplexy umiestnené na povrchu buniek a sú tiež schopné rozoznať špecifické chemické skupiny, molekuly resp.iné bunky, viažu ich. V najzložitejších viriónoch sú takéto receptory umiestnené na vonkajšom obale vo forme hrotovitého výrastku alebo klkov, v jednoduchých viriónoch sú zvyčajne umiestnené na povrchu kapsidy.
Mechanizmus adsorpcie na povrchu receptívnej bunky je založený na interakcii receptorov s takzvanými komplementárnymi receptormi „hostiteľskej“bunky. Viriónové receptory a bunky sú niektoré špecifické štruktúry, ktoré sa nachádzajú na povrchu.
Adenovírusy a myxovírusy sa adsorbujú priamo na mukoproteínové receptory, zatiaľ čo arbovírusy a pikornavírusy sa adsorbujú na lipoproteínové receptory.
V myxovírusovom virióne neuraminidáza ničí mukogfoteínový receptor a štiepi N-acetylneuramínové kyseliny z oligosacharidu, ktorý obsahuje galaktózu a galaktozamín. Ich interakcie v tomto štádiu sú reverzibilné, pretože ich výrazne ovplyvňuje teplota, reakcia zložiek média a soli. Adsorpcii viriónu bránia heparín a sulfátované polysacharidy, ktoré nesú negatívny náboj, no ich inhibičný účinok odstraňujú niektoré polykaryóny (ecmolin, DEAE-dextrán, protamín sulfát), ktoré neutralizujú negatívny náboj zo sulfátovaných polysacharidov.
Virion sa dostáva do „hostiteľskej“bunky
Spôsob, akým vírus vstúpi do citlivej bunky, nebude vždy rovnaký. Mnoho viriónov je schopných vstúpiť do buniek pinocytózou, čo v gréčtine znamená „piť“.„piť“. Pri tejto metóde sa zdá, že pinocytická vakuola vťahuje virión priamo do bunky. Iné virióny môžu vstúpiť do bunky priamo cez jej membránu.
Kontakt enzýmu neuraminidázy s bunkovými mukoproteínmi podporuje vstup viriónov do bunky medzi myxovírusy. Výsledky nedávnych štúdií dokazujú, že DNA a RNA viriónov nie sú oddelené od vonkajšieho obalu, to znamená, že virióny úplne prenikajú do citlivých buniek pinocytózou alebo viropexiou. Doteraz to bolo potvrdené pre vírus kiahní, vakcínie a iné vírusy, ktoré sa rozhodli žiť u zvierat. Keď už hovoríme o fágoch, infikujú bunky nukleovou kyselinou. Mechanizmus infekcie je založený na skutočnosti, že tie virióny, ktoré sú obsiahnuté v bunkových vakuolách, sú hydrolyzované enzýmami (lipázy, proteázy), počas ktorých sa DNA uvoľňuje z fágovej membrány a vstupuje do bunky.
Pri experimente bola bunka infikovaná nukleovou kyselinou, ktorá bola izolovaná z niektorých vírusov, a bol spôsobený jeden úplný cyklus reprodukcie viriónov. V prirodzených podmienkach však k infekcii takouto kyselinou nedochádza.
Dezintegrácia
Ďalšou fázou rozmnožovania vírusu je dezintegrácia, čo je uvoľnenie NK z kapsidy a vonkajšieho obalu. Keď virión vstúpi do buniek, kapsida prechádza určitými zmenami, získava citlivosť na bunkovú proteázu, potom je zničená a súčasne sa uvoľňujeNK. V niektorých bakteriofágoch sa do buniek dostáva voľná NA. Fytopatogénny vírus preniká cez poškodenie bunkovej steny a následne sa adsorbuje na vnútorný bunkový receptor za súčasného uvoľnenia NK.
Replikácia RNA a syntéza vírusových proteínov
Ďalšou fázou rozmnožovania vírusu je syntéza vírusovo špecifického proteínu, ku ktorej dochádza za účasti tzv. messenger RNA (u niektorých vírusov sú súčasťou viriónov a u niektorých sú syntetizované iba v infikovaných bunkách priamo na matrici viriónovej DNA alebo RNA). Dochádza k replikácii vírusovej NK.
Proces rozmnožovania RNA vírusov začína po vstupe nukleoproteínov do bunky, kde komplexovaním RNA s ribozómami vznikajú vírusové polyzómy. Potom sa syntetizujú aj skoré proteíny, ktoré by mali zahŕňať represory z bunkového metabolizmu, ako aj RNA polymerázy, ktoré sa prekladajú s rodičovskou molekulou RNA. V cytoplazme najmenších vírusov alebo v jadre sa vírusová dvojvláknová RNA vytvára komplexovaním rodičovského plus reťazca („+“- RNA reťazec) s novosyntetizovaným, ako aj s ním komplementárnym mínus reťazcom („- “- RNA reťazec). Spojenie týchto vlákien nukleovej kyseliny vyvoláva tvorbu iba jednovláknovej štruktúry RNA, ktorá sa nazýva replikatívna forma. Syntéza vírusovej RNA sa uskutočňuje pomocou replikačných komplexov, na ktorých sa podieľa replikatívna forma RNA, enzým RNA polymeráza a polyzómy.
Existujú 2 typy RNA polymeráz. Komupatria sem: RNA polymeráza I, ktorá katalyzuje tvorbu replikatívnej formy priamo na templáte plus-vlákna, ako aj RNA polymeráza II, ktorá sa podieľa na syntéze jednovláknovej vírusovej RNA na templáte replikatívneho typu. Syntéza nukleových kyselín v malých vírusoch prebieha v cytoplazme. Pokiaľ ide o vírus chrípky, vnútorný proteín a RNA sa syntetizujú v jadre. RNA sa potom uvoľní z jadra a prenikne do cytoplazmy, v ktorej spolu s ribozómami začne syntetizovať vírusový proteín.
Po vstupe viriónov do buniek je v nich potlačená syntéza nukleovej kyseliny a bunkových proteínov. Pri rozmnožovaní vírusov obsahujúcich DNA sa na matrici v jadre syntetizuje aj mRNA, ktorá nesie informácie pre syntézu proteínov. Mechanizmus syntézy vírusových proteínov sa uskutočňuje na úrovni bunkového ribozómu a zdrojom konštrukcie bude aminokyselinový fond. Aktiváciu aminokyselín vykonávajú enzýmy, pomocou mRNA sa prenášajú priamo na ribozómy (polyzómy), v ktorých sa už nachádzajú v syntetizovanej molekule proteínu.
V infikovaných bunkách teda syntéza nukleových kyselín a viriónových proteínov prebieha ako súčasť replikatívno-transkripčného komplexu, ktorý je regulovaný systémom určitého mechanizmu.
Morfogenéza virionu
K tvorbe viriónov môže dôjsť iba v prípade striktne usporiadaného spojenia štruktúrnych vírusových polypeptidov, ako aj ich NA. A to je zabezpečené takzvaným samouskladaním proteínových molekúl v blízkosti NC.
Virionová formácia
Virión sa tvorí za účasti niektorých štrukturálnych komponentov, ktoré tvoria bunku. Vírusy herpes, polio a vakcínie sú produkované v cytoplazme, zatiaľ čo adenovírusy sú produkované v jadre. K syntéze vírusovej RNA, ako aj k tvorbe nukleokapsidu dochádza priamo v jadre a hemaglutinín sa tvorí v cytoplazme. Potom sa nukleokapsid presunie z jadra do cytoplazmy, v ktorej sa vytvorí obal viriónu. Nukleokapsid je na vonkajšej strane pokrytý vírusovými proteínmi a hemaglutiníny a neuraminidáza sú zahrnuté vo virióne. Takto dochádza k tvorbe potomstva, napríklad vírusu chrípky.
Uvoľnenie viriónu z „hostiteľskej“bunky
Vírusové častice sa z „hostiteľskej“bunky uvoľňujú súčasne (počas deštrukcie bunky) alebo postupne (bez akejkoľvek deštrukcie bunky).
V tejto forme dochádza k rozmnožovaniu vírusov. Virióny sa uvoľňujú z buniek, zvyčajne dvoma spôsobmi.
Prvý spôsob
Z prvej metódy vyplýva nasledovné: po absolútnom dozretí viriónov priamo vo vnútri bunky sa tieto zaoblia, vytvoria sa tam vakuoly a následne sa zničí bunková membrána. Po dokončení týchto procesov sú virióny uvoľnené všetky súčasne a úplne z buniek (pikornavírusy). Táto metóda sa nazýva lytická.
Druhá metóda
Druhá metóda zahŕňa proces uvoľňovania viriónov, ktoré dozrievajú v priebehu 2–6 hodíncytoplazmatická membrána (myxovírusy a arbovírusy). Sekréciu myxovírusov z bunky uľahčuje neuraminidáza, ktorá ničí bunkovú membránu. Počas tejto metódy sa 75-90% viriónov spontánne uvoľní do kultivačného média a bunky postupne odumierajú.
