Retrovirus-cyklus: 9 fakta, du bør vide

Indhold

retrovira

retrovira er klassen af ​​vira, der har RNA som deres genom og kan indsætte sit genom i værts-DNA'et, er dette trin afgørende for livscyklussen for et retrovirus eller retrovirus cyklus derved ændre genomet på værtscellen. Efter at være kommet ind i værtscytoplasmaet syntetiserer retrovirus cDNA fra genomisk RNA ved hjælp af dets enzym omvendt transkriptase. Denne proces er usædvanlig og omvendt af den normale transkriptionsproces, derfor omvendt transkription. Virussen er kendt som retrovirus (retro betyder "bagud"). CDNA dannet i omvendt transkriptionsproces er integreret i værtscellegenomet med et enzym kendt som integrase.

Efter dette trin er det retrovirale DNA kendt som provirus. Provirus er nu en del af værtscellegenomet. Det gennemgår replikering, transkription og translation og værtscelle-DNA. Provirussen er i stand til at producere og samle nye kopier af virussen ved at følge retrovirus-cyklussen.

Retrovira er klassificeret i tre underfamilier:

  • Oncoretrovirus: disse er de onkogene vira, der forårsager flere typer kræftformer.
  • lentivira er almindeligt kendt som langsomme retrovira, der forårsager immundefekt i flere organismer.
  • Spumavirus er også kendt som skummende vira, og de forårsager ikke sygdom.

Nogle alvorlige sygdomme forårsaget af retrovira hos mennesker og andre dyr inkluderer:

  • Kræft i mus er forårsaget af murine leukæmivirus (MLV)
  • Forskellige sygdomme hos mennesker er forårsaget af humane T-lymfotrope vira (HTLV'er)
  • Erhvervet immundefektsyndrom (AIDS) er forårsaget af den humane immundefektvirus (HIV)

provirus

Det er et viralt genom integreret i værtscellens DNA. Svarende til tilfældet med bakteriofager kaldes proviruses ofte for profager. Men den lille forskel mellem provirus og profage er, at selvom værtscellen er i stresstilstand, frigøres et provirus (punktafgift) ikke fra værtsgenomet i modsætning til en profage. 

Et provirus kan eksistere i tilstanden af ​​et inaktivt endogent viral element, eller det kan gennemgå replikering. De inaktive endogene virale elementer replikerer sig ikke selv, før replikationsprocessen for værtscellegenet starter. Alle datterceller fra den inficerede vært indeholder derefter provirussen. Den inaktive tilstand kunne vare i mange generationer af værtscellen. Det endogene retrovirus forbliver altid i provirus-tilstand. Denne proces med virusmultiplikation er kendt som lysogen reproduktion.

Integrationen af ​​det virale genom i værtscelle-DNA resulterer normalt i en produktiv eller latent infektion.

Produktiv infektion: provirus begynder at transskribere mRNA for at producere nye kopier af virussen ved at kapre værtens cellulære maskineri. En stigning i virusets kopier inde i værten celle resulterer i lysis af sin cellemembran. Viruspartiklerne frigives efter lysis af værtscellen. De kan inficere de andre naboceller i værtskroppen.

Latent infektion: provirus forbliver lydløs transkriptionelt det meste af tiden. Men provirus bliver transkriptionelt aktiv med ændringen i værtens sundheds- og miljøforhold. Ændringen resulterer i skift af latent til produktiv infektion.

Næsten 8% af det humane genom omfatter provirus og nedarvede endogene retrovira. Adskillige prokaryote vira integrerer også genomet i deres prokaryote vært celle som eukaryot vira. Prokaryote provirus replikerer generelt, når det hele er cirkulært kromosom replikerer.

Retrovirus vs provirus

De vigtigste forskelle mellem proviruses og retrovirus er som følger:

Provira

  • Det er et viral genom integreret med værtsgenomet
  • Det er et stadie af replikering af virussen
  • De indeholder ikke revers transkriptaseenzym

retrovira

  • Det er en RNA-virus, der har evnen til at syntetisere cDNA fra RNA ved processen med omvendt transkription
  • De er enkeltstrengede RNA-vira
  • De indeholder et enzym kendt som revers transkriptase
retrovirus cyklus
Figur (Retrovirus cyklus): Livscyklus for retrovirus
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hiv_gross.png

Retrovirus cyklus

Livscyklussen eller replikationen af ​​retrovirus er unik sammenlignet med de andre organismer. Replikationscyklussen for retrovirus afsluttes i følgende faser:

Infektion: retroviraerne kommer i kontakt med værten og inficerer værtslegemets normale celler. Internalisering: RNA-genomet i retroviruset gør en indgang i værtscelle-cytoplasmaet.

Omvendt transskription: i værten celle cytoplasma, finder processen med omvendt transskription sted. cDNA'et produceres fra det virale RNA-genom ved hjælp af et enzym kendt som revers transkriptase, og processen er kendt som revers transkription.

CDNA foretages derefter indgang i værtscellekernen gennem det nukleare porekompleks.

Integration: cDNA (viralt DNA) integrerer nu sig selv med værtscellegenomet ved hjælp af et enzym kendt som integrase

Viral genekspression: virale gener transkriberes derefter til dannelse af mRNA, som senere gennemgår translation for at producere virale proteiner.

Frigivelse af virale partikler: virale partikler frigøres derefter fra værtscellen ved at sprænge værtscellens cellemembran (lytisk fase). 

Infektion spreder sig: de virale partikler frigivet fra værtscellerne inficerer derefter de nærliggende værtsceller. 

Viralt RNA

RNA indeholder også genetisk information svarende til DNA. Flere vira (specifikt retrovira) indeholder RNA-genom, og de betragtes ofte som RNA-vira. Deres RNA-genom oversættes til at kode for en række proteiner. Nogle af disse proteiner er ofte involveret i replikation, transkription og revers transkription af det virale RNA genom. Nogle af proteinerne beskytter det virale RNA / genom, når den virale partikel kommer i kontakt med værten. Viroider er patogener sammensat af RNA-molekyler alene; de replikeres inde i værtsplantelegemet ved hjælp af plantecellens RNA-polymerase. Viroider koder ikke for noget protein.

RNA'er er det afgørende bio-makromolekyle, der er til stede i retrovira. De er generelt involveret i proteinsyntese og bærer den genetiske information fra DNA uden for kernen afgørende for vedligeholdelse.  

Det genetiske materiale af HIV består af

HIV (human immundefektvirus) er et retrovirus, der forårsager AIDS (erhvervet immundefektsyndrom), som fejler i kroppens immunsystem. AIDS-tilstanden gør vores krop mere modtagelig for patogene infektioner og endda ansvarlig for prognosen for flere typer kræftformer. HIV er et retrovirus og tilhører Retroviridae-familien. Det kaldes retrovirus, fordi de i modsætning til alle de andre vira lagrer deres genetiske information i RNA snarere end DNA, og ved hjælp af et enzym kendt som revers transkriptase laver de en kopi af cDNA (komplementært DNA) fra deres RNA-genom som så snart de kommer ind i værtscellen.

De erhverver værtscellemaskiner til at syntetisere eller reproducere virale partikler. HIV har to kopier af det positive-sense enkeltstrengede RNA (+ ssRNA) som deres genom indhyllet af et konisk kapsid af proteiner. Desuden indeholder HIV enzymer som integrase, ribonuklease, protease og revers transkriptase, som er nødvendige for at udvikle retrovirus. 

HIV strc
Figur (retrovirus cyklus): HIV genom og struktur
"HIV-virionstruktur”(CC BY 2.0) ved NIAID

RNA-vira kræver deres egen forsyning af visse enzymer, fordi

Retrovira (RNA-vira) indeholder RNA som deres genetiske materiale eller genom. I modsætning hertil indeholder værtskroppens celler DNA som deres genom. For at integrere genomet i værtscelle-DNA'et syntetiserer retrovirus cDNA fra dets RNA-genom ved omvendt transkription. Enzymet revers transkriptase er involveret i denne proces og har brug for et RNA skabelon til at syntetisere cDNA. Af hensyn til syntetisering af cDNA fra RNA bærer retrovira deres egne enzymer til replikation og rekombination af det virale genom med værtscelle-DNA'et, da værtscellens DNA ikke har gener for sådanne enzymer.

Teminisme

Det er en teori baseret på omvendt transkription (forekommer hovedsageligt i retroviruscyklus). Teminisme bruges til at forklare, at RNA også kan fungere som en skabelon til cDNA-dannelse. Processen starter, så snart retroviruset kommer ind i værtens krop. Processen med revers transkription fungerer i cytoplasmaet af værtsceller. RNA fra retrovirus kommer ind i nukleo-proteinkomplekset. Den omvendte transkriptionsproces frembringer en lineær DNA-duplex med lange terminale gentagelser (LTR'er), almindeligvis kendt som terminale duplikationer. De terminale duplikationer er ikke til stede i det retrovirale RNA-genom.

Ifølge den centrale dogme:

DNA -> mRNA -> Protein

DNA koder for mRNA ved transkriptionsprocessen, og dette mRNA koder yderligere for protein ved processen med translation.

Teminisme er den eneste kendte undtagelse af det centrale dogme, der udvises af retrovira. De vira, der indeholder RNA-genomet, oplever en fase i deres livscyklus. Deres RNA bruges som skabelon til at syntetisere DNA af enzymet omvendt transkriptasevirkning. Deres evne til at udføre omvendt transkription bliver meget ofte brugt inden for molekylærbiologi.

teminisme 1
Figur (retroviruscyklus): Teminisme er den eneste undtagelse af central dogme https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Extended_Central_Dogma_with_Enzymes.jpg

RNA-enzymer

RNA-enzymer (ribozymer) er RNA-molekylerne, der udviser evnen til at katalysere adskillige biokemiske vejers reaktioner. RNA-enzym letter reaktion såsom splejsning af RNA (en post-translationel modifikation i eukaryoter). I år 1982 blev det afsløret for første gang, at RNA fungerer som en biokatalysator som enzymer, og det fungerer også som genetisk materiale. Dette blev yderligere understøttet af RNA-verdenshypotesen, hvilket antyder vigtigheden af ​​RNA i udviklingen af ​​de præbiotiske autonome replikerende (selvreplikerende) systemer.

Ribozymerne er også involveret i peptidbindingsdannelsen, ligeringen og spaltningen af ​​DNA- og RNA-komplekset. RNA-enzymer er involveret i at forbinde ribosomalt RNA (rRNA) af ribosomets store underenhed med aminosyrerne under translation og proteinsyntese. RNA-enzymer er også involveret i tRNA (transfer RNA) biosyntese og replikation af vira. Hårnåle ribozym, leadzyme, VSribozym og hammerhead ribozymer er almindelige eksempler på RNA-enzymer.

Ribozyme 1
Figur (retrovirus cyklus): katalytisk virkning af ribozym
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ribozyme.jpg

konklusioner

Denne artikel dækker de retrovirale livscyklusaspekter og forskellen mellem provira og retrovirus. For at vide mere om retrovira og revers transkriptase, Klik her

Ofte Stillede Spørgsmål

Q1. Hvad gør den omvendte transkriptase-proces mindre nøjagtig og fejlbehæftet Er der nogen måde, vi kan gøre den mere nøjagtig på?

Svar: Da omvendt transkriptase mangler evnen til at korrekturlæse det polymeriserede produkt, er omvendt transkription meget tilbøjelig til fejl. Konstrueret omvendt transkriptase kan løse problemet med fejl.

Q2. Er revers transkriptase ikke brugt af den normale celle i mennesket

Svar: Vores krop har en bestemt type revers transkriptase kendt som telomerase, der er ansvarlig for syntesen af ​​telomert DNA. 

Q3. Er der nogen, der ved, hvordan et retrovirus som HIV kan fremstille dsDNA fra 2 + ssRNA-molekyler og en omvendt transkriptase

Svar: retrovira er kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​enzym-revers transkriptase og RNA-genom. De producerer dsDNA fra ssRNA ved hjælp af enzym reverse transkriptase og integrerer derefter deres genom i værtsgenomet. Derefter transskriberer integreret retroviralt genom (provirus) og oversættes med virale partikler (retroviruscyklus). 

Q4. Når revers transkriptase læser RNA, læses det fra 3 'til 5'

Svar: revers transkriptase binder til 5'-enden af ​​RNA-skabelonen. Det syntetiserer DNA i retning 5 '-> 3.'

Men læser RNA-skabelonen i retning 3 '-> 5.'

Q5. Kan en omvendt transkriptase transkriptere et mRNA til DNA

Svar: Ja, det kan syntetisere DNA fra mRNA. Specifikt anvendes revers transkriptase ofte til at konstruere cDNA-biblioteker ud fra mRNA-skabeloner.

Q6. Hvilke vira er retrovirus

Svar: Viraerne indeholdende RNA som deres genom er kendt som retrovira. 

Q7. Er ribozym et protein

Svar: Ribozymer er RNA-molekyler, og i nogle tilfælde kan de variere efter RNA-proteinkomplekser. Ribosomer er katalytisk aktive.

Q8. Er retrovirusinfektion altid uhelbredelig og dødelig 

Svar: spumavirus (en klasse af retrovirus) forårsager ikke sygdomme. Ikke alle retrovirale infektioner er dødelige. 

Læs også: