W przebiegu infekcji wirusowej dochodzi do namnażania się wirusa w komórkach gospodarza. Większość wirusów wnika w całości do wnętrza komórek organizmu. Jedynie bakteriofagibakteriofagibakteriofagi wstrzykują do komórki sam kwas nukleinowy, pozostawiając kapsydkapsydkapsyd na zewnątrz. Zainfekowana komórka często ginie, a uwolnione wirionywirionwiriony mogą zakażać kolejne komórki.

Wyróżnia się dwa podstawowe cykle infekcyjne wirusów: cykl lityczny i cykl lizogeniczny. Cykl lityczny jest stosunkowo krótkim cyklem infekcyjnym, który kończy się rozpadem (lizą) komórki gospodarza. Natomiast cykl lizogeniczny nie doprowadza do śmierci komórek i polega na połączeniu materiału genetycznego wirusa z chromosomem gospodarza. Wbudowany w ten sposób wirusowy DNA ulega replikacji przed każdym podziałem komórki, a następnie trafia do kolejnych komórek organizmu.

Więcej informacji na ten temat znajdziesz w e‑materiale pt. Cykle lityczny i lizogeniczny.

DNA jest powielany w procesie replikacji. Replikacja zachodzi przed podziałem komórkowym (podział bakterii czy mitoza i mejoza komórek eukariotycznych). Żeby powstało białko, informacja genetyczna o jego budowie (zawarta w genach w DNA) musi zostać przepisana na RNA w procesie transkrypcjitranskrypcjatranskrypcji. Odbywa się to zgodnie z regułą komplementarności zasad azotowych tworzących oba kwasy nukleinowe. Proces transkrypcji jest katalizowany przez enzym polimerazę DNApolimeraza DNApolimerazę DNA (zwaną transkryptazą). Polimeraza RNA wytwarza nić RNA w oparciu o matrycową nić DNA. Powstająca nić to pre‑mRNA.

Jak wiesz, DNA zawiera fragmenty kodujące informację o białku – eksonyeksonyeksony i fragmenty niekodujące – intronyintronyintrony. Aby powstał mRNA, introny muszą zostać usunięte w procesie splicingusplicingsplicingu. Sklejone eksony, jako mRNA, zostają przeniesione z jądra do cytoplazmy, gdzie zachodzi kolejny etap ekspresji – translacjatranslacjatranslacja. Polega ona na przetłumaczeniu kolejności trójek nukleotydów (kodonów) na kolejność aminokwasów w nowo powstającym łańcuchu polipeptydowym.

Przebieg ekspresji informacji genetycznej u wirusów zależy od tego, czy mamy do czynienia z wirusem zawierającym DNA, czy RNA.

Wirusy z materiałem genetycznym w postaci DNA (np. wirus ospy wietrznej i półpaśca – Varicella zoster virus, VZV) łączą się z powierzchnią komórki za pomocą glikoproteinowych wypustek. Wypustki te rozpoznają charakterystyczne białka receptorowe komórki. Gdy osłonka wirusa połączy się z błoną komórkową, kapsyd zostaje wprowadzony do wnętrza komórki. Po enzymatycznym strawieniu kapsydu wirusowy DNA dostaje się do jądra komórkowego, gdzie następuje replikacja DNA i transkrypcja na mRNA. Rybosomy zainfekowanej komórki przeprowadzają syntezę białek wirusa. Te agregują się wokół DNA wydzielonego z jądra wirusowego. Siateczka śródplazmatyczna szorstka produkuje glikoproteiny wirusa, które zostają przeniesione na powierzchnię błony komórkowej. Kapsyd z DNA przemieszcza się w kierunku błony i z komórki odpączkowuje wirion, gotowy infekować kolejne komórki.

Materiałem genetycznym niektórych wirusów, m.in. z rodziny retrowirusówretrowirusretrowirusów (Retroviridae), nie jest jednak DNA, lecz RNA. Również w ich przypadku występują białkowe elementy osłonki rozpoznające odpowiednie receptory na błonie komórkowej, a kapsyd wprowadzany jest do komórki. Jednak sposób kopiowania informacji genetycznej nie może zachodzić według schematu: DNA – RNA – białko.

W kapsydzie retrowirusów (do których należy m.in. ludzki wirus niedoboru odporności – HIV, ang. human immunodeficiency virus), poza RNA, znajduje się specjalny enzym − odwrotna transkryptazaodwrotna transkryptazaodwrotna transkryptaza. Umożliwia ona wbudowanie informacji genetycznej wirusa w DNA komórki poprzez katalizowanie procesu syntezy jednoniciowego DNA w oparciu o wirusowe RNA. Dzięki temu powstaje hybryda DNA–RNA. Następnie rybonukleaza uwalnia nowo powstały jednoniciowy DNA (ssDNA – ang. single‑stranded DNA), a polimeraza DNA syntetyzuje na ssDNA drugą, komplementarną nić. Powstaje dwuniciowy DNA (dsDNA – double‑stranded DNA), który zostaje wprowadzony do jądra zainfekowanej komórki i – przy udziale enzymu integrazyintegrazaintegrazy – wbudowany do jądrowego DNA.

Dalsze etapy procesu ekspresji genetycznej przebiegają tak samo jak w przypadku wirusów DNA. Wirusowy DNA jest transkrybowany na wirusowe RNA. RNA opuszcza jądro. Rozpoczyna się synteza białek kapsydu, które agregują wokół fragmentów RNA. Tworzy się nowy wirion, który odpączkowuje, tworząc otoczkę z błony komórkowej zainfekowanej komórki.

Słownik