Virusi se ne razmnožavaju binarnom fisijom. Još 50-ih godina prošlog veka ustanovljeno je da se reprodukcija vrši metodom reprodukcije (u prevodu sa engleskog reprodukovati - napraviti kopiju, reprodukovati), odnosno reprodukcijom nukleinskih kiselina, kao i sintezom proteina, nakon čega sledi kolekcija viriona. Ovi se procesi odvijaju u različitim dijelovima ćelije takozvanog domaćina (na primjer, u jezgru ili citoplazmi). Ova nepovezana metoda razmnožavanja virusa naziva se disjunktivna. Ovo je ono na šta ćemo se detaljnije fokusirati u našem članku.
Proces reprodukcije
Ovaj proces ima svoje karakteristike reprodukcije virusa i odlikuje se uzastopnom izmjenom nekih faza. Razmotrite ih zasebno.
Faze
Virusi se ne mogu razmnožavati u hranljivom mediju, jer su strogi intracelularni paraziti. Osim toga, za razliku od klamidije ili rikecije, tokom reprodukcije, virusi u ćeliji domaćinu nisu u stanju rasti i ne razmnožavaju se fisijom. Sve komponente ovog virusa uključuju nukleinske kiseline, kao i proteinske molekule koje se sintetiziraju u ćeliji "domaćinu" odvojeno, u različitim dijelovima ćelije: u citoplazmi i u jezgru. Osim toga, ćelijski sistemi koji sintetišu proteine poštuju jedan virusni genom, kao i njegov NA.
Virusna reprodukcija u ćeliji odvija se u nekoliko faza, koje su opisane u nastavku:
- Prva faza je adsorpcija virusa, o čemu je bilo riječi gore, na površini ćelije, koja je osjetljiva na ovaj virus.
- Drugi je prodor virusa u ćelije domaćina metodom viropeksisa.
- Treće je neka vrsta "svlačenja" viriona, oslobađanje nukleinske kiseline iz kapsida i superkapsida. Kod brojnih virusa, nukleinska kiselina ulazi u ćelije fuzijom ovojnice viriona i ćelije domaćina. U ovom slučaju, treća i druga faza se kombinuju u jednu.
Adsorpcija
Ova faza razmnožavanja virusa se odnosi na prodiranje virusne čestice u ćelije. Adsorpcija počinje na površini ćelije kroz interakciju ćelijskih i virusnih receptora. Prevedeno s latinskog, riječ "receptori" znači "primanje". To su posebne osjetljive formacije koje percipiraju iritacije. Receptori su molekule ili molekularni kompleksi koji se nalaze na površini ćelije, a sposobni su i da prepoznaju specifične hemijske grupe, molekule ilidruge ćelije, vežu ih. Kod najsloženijih viriona takvi receptori se nalaze na vanjskoj ljusci u obliku šiljastog izraslina ili resice; kod jednostavnih viriona obično se nalaze na površini kapside.
Mehanizam adsorpcije na površini receptivne ćelije zasniva se na interakciji receptora sa takozvanim komplementarnim receptorima ćelije "domaćina". Virionski receptori i ćelije su neke specifične strukture koje se nalaze na površini.
Adenovirusi i miksovirusi se adsorbiraju direktno na mukoproteinske receptore, dok se arbovirusi i pikornavirusi adsorbiraju na lipoproteinske receptore.
U virionu miksovirusa, neuraminidaza uništava receptor mukogfoteina i cijepa N-acetilneuraminske kiseline iz oligosaharida, koji sadrži galaktozu i galaktozamin. Njihove interakcije u ovoj fazi su reverzibilne, jer na njih značajno utiču temperatura, reakcija medija i komponenti soli. Adsorpciju viriona sprječavaju heparin i sulfatirani polisaharidi, koji nose negativan naboj, ali njihov inhibitorni učinak uklanjaju neki polikarioni (ekmolin, DEAE-dekstran, protamin sulfat), koji neutraliziraju negativni naboj iz sulfatiranih polisaharida.
Virion ulazi u ćeliju "domaćina"
Način na koji virus ulazi u osjetljivu ćeliju neće uvijek biti isti. Mnogi virioni su u stanju da uđu u ćelije pinocitozom, što na grčkom znači "piće"."piće". Ovom metodom, čini se da pinocitna vakuola uvlači virion direktno u ćeliju. Drugi virioni mogu ući u ćeliju direktno kroz njenu membranu.
Kontakt enzima neuraminidaze sa ćelijskim mukoproteinima pospješuje ulazak viriona u ćeliju među miksovirusima. Rezultati novijih studija dokazuju da se DNK i RNK viriona ne odvajaju od vanjske ljuske, odnosno virioni u potpunosti prodiru u osjetljive stanice pinocitozom ili viropeksisom. Do danas je to potvrđeno za virus malih boginja, vakciniju i druge viruse koji odluče da žive kod životinja. Kad smo već kod faga, oni inficiraju ćelije nukleinskom kiselinom. Mehanizam infekcije zasniva se na činjenici da se oni virioni koji se nalaze u ćelijskim vakuolama hidroliziraju enzimima (lipaze, proteaze), pri čemu se DNK oslobađa iz membrane faga i ulazi u ćeliju.
Za eksperiment, ćelija je inficirana nukleinskom kiselinom koja je izolovana iz nekih virusa, i izazvan je jedan kompletan ciklus reprodukcije viriona. Međutim, u prirodnim uslovima do infekcije takvom kiselinom ne dolazi.
Dezintegracija
Sljedeća faza reprodukcije virusa je dezintegracija, što je oslobađanje NK iz kapsida i vanjske ljuske. Nakon što virion uđe u ćelije, kapsid se podvrgava nekim promenama, dobija osetljivost na ćelijsku proteazu, zatim se uništava, istovremeno oslobađajućiNK. Kod nekih bakteriofaga slobodni NA ulazi u ćelije. Fitopatogeni virus ulazi kroz oštećenje u ćelijskom zidu, a zatim se adsorbuje na unutrašnji ćelijski receptor uz istovremeno oslobađanje NK.
replikacija RNK i sinteza virusnih proteina
Sljedeća faza razmnožavanja virusa je sinteza virusa specifičnog proteina, koja se odvija uz sudjelovanje tzv. u inficiranim ćelijama direktno na matriksu virionske DNK ili RNK). Događa se virusna NK replikacija.
Proces reprodukcije RNA virusa počinje nakon ulaska nukleoproteina u ćeliju, gdje se formiraju virusni polizomi kompleksiranjem RNK sa ribozomima. Nakon toga se sintetiziraju i rani proteini koji bi trebali uključiti represore iz ćelijskog metabolizma, kao i RNA polimeraze koje se transliraju sa roditeljskom molekulom RNK. U citoplazmi najmanjih virusa, odnosno u jezgru, virusna dvolančana RNK nastaje kompleksiranjem roditeljskog plus lanca (“+” - RNA lanca) sa novosintetiziranim, kao i komplementarnog s njim minus lancem (“-” - RNA lanac). Povezivanje ovih lanaca nukleinske kiseline izaziva stvaranje samo jednolančane RNA strukture, koja se naziva replikativni oblik. Sinteza virusne RNK vrši se kompleksima replikacije, u kojima učestvuju replikativni oblik RNK, enzim RNA polimeraza i polizomi.
Postoje 2 tipa RNA polimeraza. Totu spadaju: RNA polimeraza I, koja katalizuje formiranje replikativnog oblika direktno na šablonu plus lanca, kao i RNA polimeraza II, koja učestvuje u sintezi jednolančane virusne RNK na šablonu replikativnog tipa. Sinteza nukleinskih kiselina u malim virusima odvija se u citoplazmi. Što se tiče virusa gripe, unutrašnji protein i RNK se sintetiziraju u jezgru. RNK se zatim oslobađa iz jezgra i prodire u citoplazmu, u kojoj, zajedno sa ribosomima, počinje da sintetiše virusni protein.
Nakon što virioni uđu u ćelije, u njima je potisnuta sinteza nukleinske kiseline i ćelijskih proteina. Tokom reprodukcije virusa koji sadrže DNK, mRNA se također sintetiše na matriksu u jezgri, koja nosi informacije za sintezu proteina. Mehanizam sinteze virusnih proteina odvija se na nivou ćelijskog ribozoma, a izvor izgradnje će biti fond aminokiselina. Aktivaciju aminokiselina vrše enzimi, uz pomoć mRNA se prenose direktno na ribozome (polisome), u kojima se već nalaze u sintetizovanoj proteinskoj molekuli.
Tako se u inficiranim ćelijama sinteza nukleinskih kiselina i virionskih proteina odvija kao dio replikativno-transkriptivnog kompleksa, koji je reguliran određenim mehanizmom.
morfogeneza viriona
Do formiranja viriona može doći samo u slučaju striktno uređene veze strukturnih virusnih polipeptida, kao i njihovog NA. A to je osigurano takozvanim samosastavljanjem proteinskih molekula u blizini NC.
formacija Viriona
Formiranje viriona se dešava uz učešće nekih strukturnih komponenti koje čine ćeliju. Virusi herpesa, poliomijelitisa i vakcinije proizvode se u citoplazmi, dok se adenovirusi proizvode u jezgru. Sinteza virusne RNK, kao i formiranje nukleokapsida, odvija se direktno u jezgru, a hemaglutinin se formira u citoplazmi. Nakon toga, nukleokapsid se kreće iz jezgra u citoplazmu, u kojoj se odvija formiranje ovojnice viriona. Nukleokapsid je spolja prekriven virusnim proteinima, a hemaglutinini i neuraminidaza su uključeni u virion. Ovako dolazi do formiranja potomstva, na primjer, virusa gripe.
Oslobađanje viriona iz ćelije "domaćina"
Virusne čestice se oslobađaju iz ćelije "domaćina" istovremeno (tokom uništavanja ćelije) ili postepeno (bez ikakvog uništavanja ćelije).
U ovom obliku dolazi do razmnožavanja virusa. Virioni se oslobađaju iz ćelija, obično na dva načina.
Prva metoda
Prva metoda podrazumeva sledeće: nakon apsolutnog sazrevanja viriona direktno unutar ćelije, oni se zaokružuju, tamo se formiraju vakuole, a zatim se uništava ćelijska membrana. Po završetku ovih procesa, virioni se svi istovremeno i potpuno oslobađaju iz ćelija (pikornavirusi). Ova metoda se zove lytic.
Druga metoda
Druga metoda uključuje proces oslobađanja viriona kako sazrijevaju u roku od 2-6 sati zacitoplazmatska membrana (miksovirusi i arbovirusi). Izlučivanje miksovirusa iz ćelije olakšava neuraminidaza, koja uništava staničnu membranu. Tokom ove metode, 75-90% viriona se spontano oslobađa u medijum kulture, a ćelije postepeno umiru.
