VIRÜSLERIN ÇOĞALMASI: AŞAMALAR VE ÖZELLIKLER - BIYOLOJI - 2025

Virüs ya da viral replikasyon üreme birkaç derece ile olan bir virüs partikül çarpar göre, konak hücrenin enzimatik mekanizmaya kaçırma tarafından olaydır. Virüsler hücrelerden oluşmadıkları için bağımsız olarak çoğalamazlar ve bunu yapmak için kesinlikle bir hücresel konak gerektirirler.

Bir virüsün çoğalabileceği iki genel alternatif vardır: litik döngü veya lizojenik döngü. Her iki süreç de bakteri veya bakteriyofajları enfekte eden virüslerde geniş çapta incelenmiştir.

Virüslerin üreme döngüsü.
1-Fiksasyon
2-Penetrasyon
3-Açılma
4-Sentez (4a-Transkripsiyon, 4b-Tercüme, 4c-Genom Replikasyonu)
5-Assembly
6-Liberation
Kaynak: Franciscosp2

Lytic döngü, konakçı hücrenin yırtılmasıyla doruğa ulaşırken, lizojenik döngüde hücre, içindeki virüsün genetik materyali ile yaşamaya devam eder.

Lytic yol durumunda virüs, enfekte edeceği potansiyel hücreyi bulur ve hücre yüzeyinde tanıdığı reseptörler aracılığıyla kendisine bağlanır. Daha sonra DNA'sını yapısal bileşenlerin üretiminin başlayacağı sitoplazmaya enjekte eder. Bu nükleik asit ve protein parçaları bir araya getirilir ve salınır, ardından yeni konakçıları enfekte edebilirler.

Lizojenik döngü, virüs DNA'sının bir rekombinasyon sürecinden geçmesi ve konakçının kromozomuna entegre olması dışında benzer şekilde başlar. Virüs, bazı kimyasal veya UV ışığının etkisi litik döngüyü tetikleyene kadar hücre içinde gizli kalır.

Virüs nedir?

Virüslerin çoğalmasının nelerden oluştuğunu açıklamadan önce, bu varlıkların biyolojisiyle ilgili birkaç yön hakkında net olmalıyız. Virüsler hücre değil, nükleik asitlerden ve bazı proteinlerden oluşan basit yapılardır.

Enfeksiyöz virüs parçacığının tam ve gelişmiş seti virion olarak bilinir.

Hücrelerden oluşan organik varlıkların aksine virüsler metabolizmaya sahip değildir veya dış çevre ile kontrollü bir şekilde madde alışverişi yapmazlar. Ancak yapabilecekleri, bu işlevleri yerine getiren biyolojik sistemler içinde, yani canlı hücrelerde çoğalmaktır.

Bu nedenle virüsler, canlı hücre olmadan çoğalmalarını tamamlayamadıkları için zorunlu hücresel parazitler olarak kabul edilir. Konakları, çalışılan virüse bağlı olarak omurgalılar, omurgasızlar, bitkiler, protistler, bakteriler vb. Olabilir.

Üreme için virüsler, konakçılarının enzimatik mekanizmasını ele geçirmelidir. Virüsün çoğalmasını etkilemek konakçı hücrelerinin çoğalmasına müdahale edebileceğinden, bu yönün viral enfeksiyonu durdurmak için ilaçlar geliştirirken sonuçları vardır. Aşağıda bu sürecin nasıl gerçekleştiğini inceleyeceğiz.

Virüsler nasıl çoğalır?

Bahsettiğimiz gibi, virüsler çok basit biyolojik parçacıklardır. Bu nedenle, sahip oldukları nükleik asit (DNA veya RNA), viryonu oluşturmak için birkaç protein ve enzimin üretilmesi için bilgi içerir.

Tek bir konakçı hücrede, bir virion, konakçının metabolik mekanizmasını kullanarak ilkine benzer binlerce viral partikül üretebilir.

Virüslerin ve konakçılarının oldukça değişken olmasına rağmen, üreme döngüsü hepsinde benzerdir. Aşağıda süreci genelleştireceğiz ve bakterileri enfekte eden virüsler olan bakteriyofajların çoğalmasını adım adım açıklayacağız. Ardından, hayvanları etkileyen virüslerdeki bazı özelliklerden bahsedeceğiz.

Bakteri virüslerinin çoğalması (bakteriyofajlar)

Bakteriyofajlar iki alternatif yoldan çoğalabilir: litik döngü veya lizojenik döngü. Adından da anlaşılacağı gibi, litiğin son adımı, konakçı hücrenin parçalanmasını (ve dolayısıyla ölümünü) içerir. Aksine, lizojenik döngü, canlı hücre ile viral çoğalmayı içerir.

-Litik döngü

Ünlü E. coli bakterilerindeki T (T2, T4 ve T6) bakteriyofajlarındaki litik süreç çok detaylı olarak bilinmektedir. Aşağıda anlatacağımız süreçler bu çalışma modellerine dayanmaktadır.

Beş farklı aşamada meydana gelir: fiksasyon, penetrasyon, biyosentez, olgunlaşma ve salım.

Sabitleme

Bu adım aynı zamanda virüs adsorpsiyonu olarak da bilinir. Bir virüsün çoğalması için olması gereken ilk şey, virüs parçacığı ile konakçı hücre arasındaki buluşmadır. Bu çarpışma gelişigüzel gerçekleşir.

Virüs, hücre yüzeyinde tanıdığı bazı tamamlayıcı reseptörlere bağlanır; bu durumda bakteri hücre duvarında. Bu bağlanma, virüs ve reseptör arasında zayıf bağların meydana geldiği kimyasal bir etkileşimdir.

Penetrasyon

Virüs alıcıyı tanıdığında, genetik materyalini enjekte etmeye başlar. Bakteriyofaj, hücre duvarının bir kısmına zarar veren bir enzim salgılar. Bu bağlamda, viral partikül, DNA'nın enjekte edilmesinden sorumlu hipodermik bir şırınga olarak işlev görür.

biosentezi

DNA, konakçının hücre sitoplazmasına ulaştığında, söz konusu organizmanın genetik materyalinin ve proteinlerinin biyosentezi başlar. Konakçı protein sentezi, virüs tarafından düzenlenen bir dizi adımla durdurulur.

İstilacı, hem konakçının serbest nükleotitlerini, ribozomları ve amino asitleri hem de virüsün DNA'sını kopyalamak için gerekli enzimleri ayırmayı başarır.

olgunlaşma

Virüslerin tüm yapı taşları sentezlenirken, montaj veya olgunlaşma süreci başlar. Viral partiküllerin bileşenlerinin bir araya gelmesi kendiliğinden gerçekleşir ve sürece yardımcı olmak için diğer genlere olan ihtiyacı ortadan kaldırır.

Serbest bırakmak

Montaj işleminin sonunda virüslerin hücre dışı ortama salınması gerekir. Lytic döngüsünü açıkladığımız gibi, bu son adım, tüm sürece yardımcı olan hücrenin parçalanmasını içerir.

Lizis, plazma zarının ve hücre duvarının yırtılmasını içerir. Bu son bileşenin bozunması, açıklanan işlem sırasında hücre içinde sentezlenen enzim lizozimin etkisiyle gerçekleşir.

Bu şekilde yeni sentezlenen virüs parçacıkları serbest bırakılır. Bunlar komşu hücrelere bulaşabilir ve döngüyü tekrarlayabilir.

-Lizojenik döngü

Tüm virüsler konakçı hücrelere nüfuz etmez ve kendi üremeleri pahasına onları yok etmez. Alternatif bir çarpma moduna lizojenik döngü denir. Bu şekilde çoğalabilen virüsler, ılıman iklimler olarak bilinir.

Bazı virüsler önceki bölümde açıklanan litik yolla çoğalabilse de, hücreyi yok etmeden de çoğalabilir ve hücre içinde gizli veya inaktif kalabilir.

Bunu size tarif etmek için, ayrıntılı olarak incelenmiş bir lizojenik bakteriyofaj olan bakteriyofaj lambda'yı (λ) model organizma olarak kullanacağız.

Lizojenik döngünün meydana geldiği aşamalar şunlardır: konakçıya penetrasyon, doğrusal DNA molekülünden dairesel bir DNA oluşumu ve konakçı DNA ile rekombinasyon.

Viral DNA'nın konakçı DNA'ya entegrasyonu

İlk aşamalar, virüsün DNA'sının bir rekombinasyon işlemi ile konak hücrenin DNA'sına entegre edilmesi dışında, önceki döngüye çok benzer bir şekilde gerçekleşir.

Bu durumda, virüs hücrede gizlidir ve viral DNA, konakçının DNA'sı ile birlikte çoğalır.

Litik ve lizojenik döngü arasındaki değişim

Öte yandan, çeşitli stokastik olaylar lizojenik döngüden litik döngüye geçişe yol açabilir. Bu olaylar arasında, faj DNA'sının kesilmesine ve parçalanmanın başlamasına yol açan UV radyasyonuna veya belirli kimyasallara maruz kalma vardır.

Lizojeninin sonuçları

Lizojeninin önemli sonuçları vardır, yani: (i) lizojenik hücreler, aynı bakteriyofajdan sonraki enfeksiyonlara karşı bağışıktır, ancak farklı bir virüse karşı değildir; (ii) hücreler, bazı toksinlerin üretimi gibi fajın genetik materyalini entegre ederek yeni özellikler kazanabilir ve (iii) özel transdüksiyon işlemine izin verilir.

Hayvan virüslerinin çoğalması

Genel olarak hayvan virüsleri, bakterileri enfekte eden virüslerde tarif edilene oldukça benzer bir çoğalma modeli izler. Ancak, her iki süreçte de bazı çarpıcı farklılıklar vardır.

En bariz olanı, ökaryotik ve prokaryotik hücreler arasındaki yapısal düzeyde var olan farklılıklardan dolayı hücre giriş mekanizmasıdır. Hayvan hücrelerinde reseptörler, plazma zarına tutturulmuş proteinlerden ve glikoproteinlerden oluşur.

Buna bir örnek HIV virüsüdür. Hücreye girmek için virüs, CCR5 adlı bir reseptörü tanır. Bazı bireyler, proteini yok eden ve sahibine korkunç virüse direnç kazandıran hücresel reseptörü kodlayan gende 32 baz çiftinin silinmesine (yani DNA'nın kısımları eksik) sahiptir.

Birçok istilacı, vezikül oluşumu yoluyla hücreye giriş kazanmak için endositoz sürecine aracılık eden reseptörlerden yararlanır. Bir zarla kaplı virüsler, hücreye lipid zarlarını birleştirerek girebilirler.

Virüs nüfuz ettikten sonra, virüs partiküllerinin sentezi biraz değişkendir. Hayvan hücrelerinin, bakterilerde bulduğumuzdan farklı enzimatik mekanizmaları vardır.

Referanslar

1. Forbes, BA, Sahm, DF ve Weissfeld, AS (2007). Teşhis mikrobiyolojisi. Mosby.
2. Freeman, S. (2017). Biyolojik bilim. Pearson Education.
3. Murray, PR, Rosenthal, KS ve Pfaller, MA (2015). Tıbbi mikrobiyoloji. Elsevier Sağlık Bilimleri.
4. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV ve Jackson, RB (2014). Campbell biyolojisi. Pearson eğitimi.
5. Tortora, GJ, Funke, BR ve Case, CL (2016). Mikrobiyoloji. Giriş. Pearson.