Cyklus infekce
Encyclopædia Britannica, Inc. zobrazit všechna videa k tomuto článku
Viry se mohou množit pouze uvnitř hostitelské buňky. Rodičovský virus (virion) dává vzniknout četným potomkům, obvykle geneticky a strukturálně identickým s mateřským virem. Působení viru závisí jak na jeho destruktivních sklonech vůči konkrétní hostitelské buňce, tak na podmínkách prostředí. Ve vegetativním cyklu virové infekce může být množení potomstva virů rychlé. Tento cyklus infekce často vede ke smrti buňky a uvolnění mnoha potomků viru. Některé viry, zejména bakteriofágy, se nazývají temperované (nebo latentní), protože infekce nevede okamžitě ke smrti buňky. Virový genetický materiál zůstává spící nebo je ve skutečnosti integrován do genomu hostitelské buňky. Buňky infikované temperovanými viry se nazývají lyzogenní, protože buňky mají tendenci se rozkládat, když se setkají s nějakým chemickým nebo fyzikálním faktorem, například ultrafialovým světlem. Kromě toho může mnoho živočišných a rostlinných virů, jejichž genetická informace není integrována do hostitelské DNA, ležet v klidovém stavu v tkáních po dlouhou dobu, aniž by způsobily větší, nebo dokonce žádné poškození tkáně. Virová infekce nemá vždy za následek smrt buněk nebo poškození tkání; ve skutečnosti většina virů dřímá v tkáních, aniž by kdy způsobila patologické účinky, nebo se tak děje pouze při jiných, často environmentálních provokacích.
Ačkoli se reprodukční cesty různých virů značně liší, existují určité základní principy a určitá řada událostí v cyklu infekce u většiny, ne-li u všech virů. Prvním krokem v cyklu infekce je, že se invadující rodičovský virus (virion) musí připojit k povrchu hostitelské buňky (adsorpce). Ve druhém kroku neporušený virion buď pronikne vnější membránou a vstoupí do nitra buňky (cytoplazmy), nebo vstříkne genetický materiál viru do nitra buňky, zatímco proteinová kapsida (a obal, je-li přítomen) zůstává na povrchu buňky. V případě průniku celého viru dochází následným procesem (uncoating) k uvolnění genetického materiálu z kapsidy a obalu, pokud jsou přítomny. V obou případech nemůže virový genetický materiál začít syntetizovat bílkoviny, dokud se neobjeví z kapsidy nebo obalu.
Encyclopædia Britannica, Inc.
U některých bakteriálních virů, jako je bakteriofág T4, se vyvinul složitý proces infekce: po adsorpci a pevném přichycení ocasu viru k povrchu bakterie pomocí bílkovinných „čepů“ se svalovitý ocas stáhne a ocasní zátka pronikne buněčnou stěnou a podkladovou membránou a vstříkne do buňky DNA viru (fága). Jiné bakteriofágy pronikají do buněčné membrány jinými způsoby, například vstřikují nukleovou kyselinu skrze samčí (pohlavní) pili bakterie. U všech bakteriálních virů proniká virová nukleová kyselina přes pevnou buněčnou stěnu bakterie.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Rostlinné buňky mají také tuhé buněčné stěny, kterými rostlinné viry běžně nemohou proniknout. Rostlinné viry však nemají vyvinutý vlastní systém pro vpravování nukleových kyselin do hostitelských buněk, a proto jsou přenášeny choboty hmyzu, který se živí rostlinami. V laboratoři rostlinné viry pronikají do rostlinných buněk, pokud byly buněčné stěny obrušovány smirkovým papírem nebo pokud jsou buněčné protoplasty (plazmatická membrána, cytoplazma a jádro) zbaveny stěn.
Penetrace živočišných buněk viry zahrnuje odlišné procesy, protože živočišné buňky nejsou uzavřeny stěnami, ale pružnou lipoproteinovou dvojvrstvou membránou. Většina živočišných virů, ať už jsou nebo nejsou uzavřeny v lipidových obalech, proniká do buněk v neporušené formě procesem zvaným endocytóza. Membrána invaginuje a pohltí částici viru adsorbovanou na buňku, obvykle v oblasti membrány zvané obalená jamka, která je vystlána speciálním proteinem známým jako klathrin. Když se obalená jamka invaginuje, je v cytoplazmě odštípnuta a vytvoří obalenou vezikulu. Obalený vezikul se spojí s cytoplazmatickými endozomy (membránou uzavřené vezikuly) a poté s buněčnými organelami zvanými lysozomy, což jsou membránou uzavřené vezikuly obsahující enzymy. V kyselém prostředí se membrána obaleného viru spojí s membránou endozomu a virový nukleokapsid se uvolní do cytoplazmy. Neobalené viry pravděpodobně procházejí podobným procesem, při kterém je proteinová kapsida rozložena a do cytoplazmy se uvolní holá virová nukleová kyselina.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Pořadí fází virové replikace, které následují po rozbalení genomu, se u různých tříd virů liší. U mnoha čeledí virů je třetím krokem v cyklu infekce transkripce genomu viru za vzniku virové mRNA, po níž následuje čtvrtý krok, translace virové mRNA do proteinů. U těch virů, u nichž je genomovou nukleovou kyselinou RNA, která může sloužit jako posel (tj. viry s pozitivní RNA), je třetím krokem translace RNA za vzniku virových proteinů; některé z těchto nově syntetizovaných virových proteinů jsou enzymy syntetizující nukleové kyseliny (polymerázy), které provádějí čtvrtý krok, přepis další mRNA z virového genomu. U složitějších DNA virů, jako jsou adenoviry a herpesviry, některé oblasti genomu syntetizují „časné“ mRNA, které jsou překládány do polymeráz, jež iniciují přepis „pozdních“ oblastí DNA do mRNA, které jsou pak překládány do strukturních proteinů.
Nezávisle na tom, jak probíhá třetí a čtvrtý krok, je pátým krokem v cyklu infekce replikace (rozmnožování rodičovského genomu za účelem vytvoření potomků). Šestým krokem je sestavení nově replikovaných potomských genomů se strukturními proteiny za účelem vytvoření plně zformovaných potomských virionů. Sedmým a posledním krokem je uvolnění progenních virionů lýzou hostitelské buňky procesem extruze nebo pučení, v závislosti na povaze viru. V hostitelském zvířeti nebo buněčné kultuře se tento sedmistupňový proces může mnohokrát opakovat; potomci virionů uvolnění z původního místa infekce se pak přenášejí na jiná místa nebo na jiné jedince.
U většiny živočišných a rostlinných RNA virů probíhají všechny replikační děje v cytoplazmě; ve skutečnosti mohou mnohé z těchto RNA virů růst v hostitelských buňkách, u nichž bylo odstraněno jádro. Replikace většiny živočišných a rostlinných DNA virů, stejně jako RNA viru chřipky, probíhá v jádře. U těchto virů probíhá transkripce v jádře, mRNA migruje do cytoplazmy, kde je překládána, a tyto virové proteiny migrují zpět do jádra, kde se spojí s nově replikovanými genomy potomků. Migrace nově přeložených virových proteinů z cytoplazmy do jádra je obecně funkcí specifických aminokyselinových sekvencí nazývaných „signály“, které protein přemisťují přes póry v membráně jádra.
.