A vírusok szaporodása (vírusreplikáció)

A vírusok szaporodása élő fogékony sejtben zajlik, mely megváltoztatja a sejt tevékenységét. A sejt a saját anyagainak előállítása helyett a vírusalkotórészek szin-tézisére áll át. A vírusszaporodási folyamat különböző szakaszokra oszlik: adszorb-ció, penetráadszorb-ció, dekapszidáadszorb-ció, eklipszis, morfogenézis, kiszabadulás (4.3. ábra).

Megtapadás – Adszorbció

A vírus–sejt kapcsolat első lépése. A sejt membránján lévő receptorokhoz kötődik a vírus. A receptorok szintézisét a sejtgenom határozza meg. Az a sejt, illetve szervezet, amely nem tartalmaz fajlagos receptorokat egy adott vírus szá-mára, ellenálló az illető vírussal szemben. Az adszorbció létrejöttéhez két ténye-ző szükséges: vírusspecifikus sejtreceptorok a gazdasejt felszínén, és specifikus vírusfehérjék jelenléte a virion felszínén.

A növényi sejtfal nem tartalmaz vírusreceptorokat, a növénypatogén vírusok megtapadásához előfeltétel a sejtfal mechanikai sérülése.

A humán- és állatpatogén vírusok kapszidján olyan szerkezetek találhatók, melyek képesek a sejtek felszínén lévő receptorokhoz kötődni. A Ca- és Mg-ionok elősegítik a folyamatot.

A sejt típusa, kora, anyagcseréje, valamint környezete befolyásolja a víruskö-tőhelyek számát és hozzáférhetőségét.

A baktériumok fágkötő receptorai a sejtfalban találhatók. A Gram-negatív baktériumok esetében lipopoliszacharid természetűek, a Gram-pozitív baktériu-moknál mureinhez kötött teichoinsavakból állnak. A fágok a farok rostjaival és alaplapjával, illetve poliszacharidáz enzim segítségével valósítják meg a kötődést a baktériumsejt receptoraihoz.

Bejutás – penetráció

A növénypatogén vírusok esetében a teljes virion hatol be a növényi gaz-dasejtbe a sejtfalak mechanikai sérülése mentén, amit az ízeltlábúak szúrásai, a jégverés és a növényápolási munkálatok okoznak.

A humán- és állatpatogén vírusok behatolása két mechanizmus révén valósul meg: endocitózis és sejtfúzió.

Az endocitózis során a gazdasejt membránja betüremkedik, és bekebelezi a viriont, mely egy vakuólába jut. A vírus bekebelezése után helyreáll a sejthártya épsége. A penetrációnak ezt a formáját viropexisnek is nevezik.

A sejtfúzió során a vírusburok (peplon) fuzionál a sejtmembránnal, egy csa-torna képződik, amelyen át a vírus bejut a citoplazmába.

A bakteriofágok esetében a kontraktilis fehérjetok összehúzódik, a fág belövel-li a nukleinsavat a baktériumsejtbe. Az injekció során a fág kapszidja kívül marad, ezért ebben az esetben a penetráció és a dekapszidáció egyetlen lépésben zajlik.

A behatolás a baktériumpiluson keresztül is megvalósulhat a konjugáció során.

Dekapszidáció

A sejtbe való bejutáskor elveszítik a burkot vagy a kapszidot, ami megtörtén-het már a sejtmembrán felületén. A sejtbe jutott vírusrészecskéből kiszabadul a nukleinsav. Egyes esetekben a kapszid eljut a nukleáris pórusokhoz és kiszabadul a DNS.

A kapszidfehérjéket a sejt saját enzimjei, főleg a lizoszómákból származók emésztik le. A Poxvírusok maguk is kódolnak dekapszidációt befejező litikus enzimeket.

A vírusreplikáció eddigi lépéseinek csekély a hatékonysága. Az adszorbe-álódott vírusok egy része nem is jut a sejtbe, a bejutó genomok enzimatikusan károsodhatnak.

Eklipsz fázis

Az eklipsz fázis a vírusszaporodás szintetikus szakasza. Sötét szakasznak is nevezik, mert a virion a sejtben semmiféle módszerrel nem mutatható ki. Ez a fázis a dekapszidációtól az új vírusrészecskék megjelenéséig tart. Ebben a fázisban valósul meg a vírusfehérjék szintézise a gazdasejt fehérjeszintetizáló rendszerével, valamint ekkor alakul ki a vírusokra jellemző genom sejten belüli szaporodásának helye.

Az eklipszis korai szakaszában a vírusnukleinsav megfelelő szekvenciái át-íródnak mRNS-re (transzkripció). A transzkripció által átírt mRNS transzlációja a gazdasejt riboszómáin történik, amelynek eredményeképpen megjelennek az első vírusspecifikus fehérjék, a korai fehérjék.

A korai fehérjék nem épülnek be a később képződő új virionokba. Működésük szerint egyrészt olyan enzimek, amelyek a vírus szaporodásához a továbbiakban feltétlenül szükségesek (például nukleinsav-polimerázok, melyek a vírus nuk-leinsavának replikációját segítik), másrészt pedig represszorok (olyan fehérjék, amelyek elnyomják a sejt eredeti anyagcsere-tevékenységét).

A korai fehérjék megjelenésével az eklipsz fázis korai szakasza befejeződik, és megkezdődik az új virion nukleinsavának másolata az eredeti nukleinsavról, a korai fehérjék között szereplő polimerázok közreműködésével, vagyis megtörténik a vírus nukleinsav-replikációja.

A következő lépés az új vírusnukleinsavak transzkripciója mRNS-re, és a sejtriboszómákon a késői fehérjék szintézise. A késői fehérjék olyan vírusspeci-fikus molekulák, amelyek az újonnan képződő virionoknak lesznek alkotórészei:

kapszid és belső fehérjék.

Morfogenézis

Az újonnan szintetizálódott vírusgenomok és struktúrfehérjék komplett ví-rusrészecskévé épülnek össze. A vírusérés (maturáció) során konformációs és strukturális változások történnek a kapszidfehérjékben, a nukleoproteinek a ge-nommal kondenzálódnak. A vírus ebben a lépésben válik fertőzővé. A vírusérés a peplonnal rendelkező vírusoknál csak a sejtmembránon való kitüremkedéssel ér véget.

Kiszabadulás

A kiszabadulás rendszerint a fertőzött sejtek szétesésével jár, de sok esetben a sejtek csak fokozatosan pusztulnak el, vagy akár hosszú ideig túlélhetik a fertő-zést. A vírus érési ideje és a sejtből való kiszabadulásának a kezdete a fertőzéstől számítva általában eltérő a különböző vírusoknál, és jellemző az egyes családokra.

Egy-egy fertőzött sejtben a körülményektől és a vírustól függően több ezer, több tízezer, esetleg százezres nagyságrendű új virion is képződhet a virionná össze nem épülő, feleslegben termelt vírusalkotórészek mellett.

4.3. ábra. A vírusok szaporodásának vázlata (http://cyberpress.sopron.hu/article.php?id=6464)

4.11. Vírusinterferencia

A vírusinterferencia az a jelenség, amikor valamely vírus bejutása a sejtbe megakadályozza ugyanennek a sejtnek egy másik vírussal való fertőződését.

Ez lehetséges:

– ugyanazon vírus különböző változatai, – ugyanazon vírus élő és inaktivált formái és – különböző vírusfajták között.

A vírusinterferencia független a specifikus immunitástól, és nem mindenfajta víruskombináció esetében jelentkezik.

Több módon is kialakulhat:

1. ha két vírusnak hasonlóak a sejtfelszíni receptorai, egymás kötődését aka-dályozhatják (pl. retrovírusok, enterovírusok);

2. az adszorbciót a receptor elbontásával teszik hatástalanná (pl. orthomy-xovírus);

3. az egyik vírus gátolhatja a másik valamely fontos enzimjét;

4. az első vírusfertőzés hatására a sejt inhibitort (interferont) is termelhet.

Autointerferencia esetén a vírus saját szaporodását akadályozza. Ebben az esetben a komplett virionok helyett defektív interferáló víruspartikulák képződ-nek, amelyek önmagukban szaporodni képtelenek. Az autointerferencia számos vírusnál előfordul (pl. influenzavírus), és főleg abban az esetben, ha jelentős ví-rusmennyiséggel történik a fertőzés.

Vírusexaltáció esetén két vírus egymásnak kölcsönösen kedvezőbb felté-teleket teremthet a sejtbe való bejutásra és szaporodásra. Például a gyengített poliovírus és bizonyos Coxsackie-vírusok külön-külön nem okoznak betegséget a majmoknál, viszont együttes fertőzés esetén bénulást váltanak ki.