تكاثر الفيروسات وتخليق الحمض النووي

في صميم دورة التكاثر، ينسخ الفيروس جينومه لإنتاج الحمض النووي الذي سيتم تغليفه في الفيروسات الوليدة. تحدد كيمياء هذه الخطوة - ومكان حدوثها في الخلية - نوع الجينوم، وتبني العديد من الفيروسات حجرات تكاثر مخصصة مرتبطة بالغشاء لتنفيذها بكفاءة وبعيدًا عن متناول دفاعات المضيف.

Definition

تكاثر الجينوم الفيروسي هو تخليق نسخ جديدة من الحمض النووي الفيروسي، يتم تنفيذه بواسطة بوليميرازات فيروسية و/أو مضيفة وفقًا لنوع الجينوم، عادةً داخل مجمعات تكاثر متخصصة.

Scope

يغطي هذا الموضوع تخليق جينومات فيروسية جديدة: الإنزيمات التي تنسخ جينومات الحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA)، والاستراتيجيات المميزة لفئات الجينوم الرئيسية، والنسخ العكسي، ومجمعات أو مصانع التكاثر المرتبطة بالغشاء التي تجمعها العديد من الفيروسات. وهو مرجع ومعالجة تعليمية، وليس إرشادات سريرية.

Core questions

• كيف تنسخ كل فئة جينوم - الحمض النووي (DNA)، الحمض النووي الريبوزي (RNA) ذو السلسلة الموجبة والسالبة، الحمض النووي الريبوزي المزدوج السلسلة، الفيروسات القهقرية - جينومها؟
• لماذا تبني العديد من فيروسات الحمض النووي الريبوزي مصانع تكاثر مرتبطة بالغشاء؟
• أين يحدث تكرار الجينوم في الخلية، وكيف يتم تنسيقه مع التعبير الجيني والتجميع؟

Key concepts

• فئة الجينوم واستراتيجية التكاثر
• بوليميراز الحمض النووي الريبوزي المعتمد على الحمض النووي الريبوزي
• النسخ العكسي والاندماج (الفيروسات القهقرية)
• القالب والوسائط التكاثرية
• مجمعات التكاثر المرتبطة بالغشاء (مصانع التكاثر)
• التقسيم بعيدًا عن مستشعرات المضيف
• الدقة المنخفضة ومعدل الطفرات المرتفع لتكاثر الحمض النووي الريبوزي

Mechanisms

يتبع تكاثر الجينوم نوع الجينوم. تنسخ فيروسات الحمض النووي (DNA) جينوماتها باستخدام بوليميرازات الحمض النووي الفيروسية أو المضيفة، غالبًا في النواة؛ وتستخدم فيروسات الحمض النووي الريبوزي (RNA) ذات السلسلة الموجبة والسالبة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي المعتمد على الحمض النووي الريبوزي المشفر في الفيروس، مما يولد وسائط تكاثرية ذات قطبية معاكسة؛ وتتكاثر فيروسات الحمض النووي الريبوزي المزدوجة السلسلة داخل جسيمات تحت فيروسية؛ وتقوم الفيروسات القهقرية بنسخ الحمض النووي الريبوزي الخاص بها عكسيًا إلى حمض نووي (DNA) يندمج في كروموسوم المضيف. من السمات المتكررة، خاصة بين فيروسات الحمض النووي الريبوزي ذات السلسلة الموجبة، إعادة تشكيل أغشية المضيف إلى حجرات - تسمى بشكل مختلف مجمعات أو مصانع التكاثر - التي تركز آلات التكاثر، وتنظم الخطوات في الفضاء، وتحمي الحمض النووي الفيروسي من المستشعرات السيتوبلازمية لجهاز المناعة الفطري. عادةً ما يكون تكاثر الحمض النووي الريبوزي عرضة للأخطاء، مما يمنح فيروسات الحمض النووي الريبوزي معدلات طفرات عالية وتطورًا سريعًا.

Clinical relevance

تعد إنزيمات تكرار الجينوم مثل بوليميرازات الحمض النووي الريبوزي المعتمدة على الحمض النووي الريبوزي والناسخات العكسية أهدافًا رئيسية للعلاج المضاد للفيروسات لأنها تختلف عن إنزيمات المضيف. يصف هذا المدخل تلك البيولوجيا على مستوى مفاهيمي للرجوع والتعليم؛ وهو ليس أساسًا للوصفات الطبية أو اختيار الأدوية أو إدارة المرضى.

History

أدى اكتشاف الناسخة العكسية في السبعينيات إلى قلب الافتراض بأن المعلومات الوراثية تتدفق فقط من الحمض النووي (DNA) إلى الحمض النووي الريبوزي (RNA) وشرح تكاثر الفيروسات القهقرية. بالتوازي، أثبت العمل على بوليميرازات الحمض النووي الريبوزي المعتمدة على الحمض النووي الريبوزي كيفية نسخ جينومات الحمض النووي الريبوزي، وكشفت الدراسات البيولوجية الخلوية اللاحقة أن الفيروسات المتنوعة تعيد تشكيل أغشية المضيف إلى حجرات تكاثر شبيهة بالعضيات، وهي رؤية موحدة حول مكان وكيفية تنظيم تخليق الجينوم داخل الخلية المصابة.

Key figures

• Paul Ahlquist
• David Baltimore
• Howard Temin
• Renato Dulbecco

Seminal works

• denboon-ahlquist-2010
• miller-krijnselocker-2008

Frequently asked questions

لماذا تتحور فيروسات الحمض النووي الريبوزي بهذه السرعة؟

تفتقر بوليميرازات الحمض النووي الريبوزي المعتمدة على الحمض النووي الريبوزي التي تنسخ معظم جينومات الحمض النووي الريبوزي عمومًا إلى التدقيق اللغوي الفعال، لذا فإن التكاثر عرضة للأخطاء؛ ويسمح معدل الطفرات المرتفع الناتج لفيروسات الحمض النووي الريبوزي بالتطور السريع، على سبيل المثال للهروب من المناعة أو مقاومة الأدوية.

ما هو مصنع التكاثر الفيروسي؟

تعيد العديد من الفيروسات، وخاصة فيروسات الحمض النووي الريبوزي ذات السلسلة الموجبة، ترتيب أغشية الخلايا المضيفة في حجرات متخصصة تركز آلات التكاثر وتساعد على إخفاء الحمض النووي الفيروسي المصنوع حديثًا عن مستشعرات المناعة الفطرية للخلية.