LITISK CYKEL: FASER OCH VERKLIGT EXEMPEL - BIOLOGI - 2025

Den lytiska cykeln är en av de två alternativa livscyklerna för ett virus i en värdcell, genom vilket viruset som kommer in i cellen tar över cellens replikationsmekanism. Väl inuti tillverkas DNA och virala proteiner och lyserar (bryter) cellen. Således kan nyproducerade nya virus lämna den nu sönderdelade värdcellen och infektera andra celler.

Denna metod för replikering kontrasteras med den lysogena cykeln, under vilken viruset som har infekterat en cell sätter in sig i värdens DNA och, som fungerar som ett inert segment av DNA, replikeras endast när cellen delar sig.

Lambdafag: lytisk cykel och lysogen cykel

Den lysogena cykeln orsakar ingen skada på värdcellen utan är ett latent tillstånd medan den lytiska cykeln resulterar i förstörelse av den infekterade cellen.

Den lytiska cykeln anses generellt vara den huvudsakliga metoden för viral replikation, eftersom den är vanligare. Dessutom kan den lysogena cykeln leda till den lytiska cykeln när det inträffar en induktionshändelse, såsom exponering för ultraviolett ljus, som får detta latenta steg in i den lytiska cykeln.

Genom en bättre förståelse av den lytiska cykeln kan forskare bättre förstå hur immunsystemet reagerar för att avvisa dessa virus och hur ny teknik kan utvecklas för att övervinna virussjukdomar.

För att lära sig hur man kan avbryta viral replikering och därmed hantera de sjukdomar som orsakas av virus som drabbar människor, djur och jordbruksgrödor genomförs många studier.

Forskare hoppas att en dag ska kunna förstå hur de kan stoppa triggers som startar den destruktiva lytiska cykeln i virus av hälsoproblem.

Generaliteter i den litiska cykeln

Viral reproduktion förstås bäst genom att studera virus som infekterar bakterier, kända som bakteriofager (eller fager). Den lytiska cykeln och den lysogena cykeln är de två grundläggande reproduktionsprocesserna som har identifierats i virus.

Baserat på studier med bakteriofager har dessa cykler beskrivits. Den lytiska cykeln involverar viruset som kommer in i en värdcell och tar över molekylerna som replikerar cellens DNA för att producera viralt DNA och virala proteiner. Dessa är de två klasserna av molekyler som strukturellt utgör fager.

När värdcellen har många nytillverkade virala partiklar inuti den, främjar dessa partiklar nedbrytningen av cellväggen inifrån.

Genom molekylära mekanismer i fagen produceras vissa enzymer som har förmågan att bryta bindningarna som upprätthåller cellväggen, vilket underlättar frisättningen av nya virus.

Till exempel infogar bakteriofag lambda, efter att ha infekterat en värdcell från Escherichia coli, normalt sin genetiska information i bakteriekromosomen och förblir i vilande tillstånd.

Men under vissa stressförhållanden kan viruset börja multiplicera och ta den lytiska vägen. I detta fall produceras flera hundra fager, vid vilken tidpunkt bakteriecellen lyseras och avkomman släpps.

Fager i en lytisk cykel: Exempel fag T4

Virus som multiplicerar genom den lytiska cykeln kallas virulenta virus eftersom de dödar cellen. Fage T4 är det mest studerade verkliga exemplet för att förklara den lytiska cykeln, som består av fem steg.

Fixering / vidhäftning till cellen

T4-fagen fäster sig först till en värdcell från Escherichia coli. Denna bindning utförs av fibrerna i virussvansen som har proteiner med hög affinitet för värdcellväggen.

De platser där viruset fäster sig kallas receptorplatser, även om det också kan fästas med enkla mekaniska krafter.

Penetration / inträde av viruset

För att infektera en cell måste viruset först komma in i cellen genom plasmamembranet och cellväggen (om den finns). Därefter släpper det sitt genetiska material (RNA eller DNA) in i cellen.

I fallet med fag T4 frisätts ett enzym efter bindning till värdcellen som försvagar en plats på värdcellväggen.

Viruset injicerar sedan sitt genetiska material som liknar en hypodermisk nål och pressar mot cellen genom cellväggens svaga punkt.

Replikation / syntes av virala molekyler

Virusens nukleinsyra använder maskinerna i värdcellen för att producera stora mängder virala komponenter, både det genetiska materialet och de virala proteinerna som utgör de strukturella delarna av viruset.

När det gäller DNA-virus transkriberar DNA sig till budbärar-RNA-molekyler (mRNA) som sedan används för att rikta cellens ribosomer. En av de första virala polypeptiderna (proteiner) som produceras uppfyller funktionen att förstöra DNA-en från den infekterade cellen.

I retrovirus (som injicerar en RNA-sträng) transkriberar ett unikt enzym som kallas omvänt transkriptas viralt RNA i DNA, som sedan transkriberas tillbaka till mRNA.

När det gäller fag T4 inaktiveras DNA från E. coli-bakterierna och därefter tar DNA från det virala genomet över, och viralt DNA gör RNA för nukleotiderna i värdcellen med värdcellens enzymer.

Montering av virala partiklar

Efter att flera kopior av de virala komponenterna (nukleinsyror och proteiner) har producerats samlas de för att bilda hela virus.

När det gäller T4-fager fungerar proteinerna som kodas av fag-DNA som enzymer som samverkar i bildandet av den nya fagen.

Hela värdens metabolism är inriktad på produktion av virala molekyler, vilket resulterar i en cell fylld med nya virus och inte kan återfå kontroll.

Lys av den infekterade cellen

Efter montering av de nya viruspartiklarna produceras ett enzym som bryter ner bakteriecellens vägg inifrån och möjliggör inträde av vätskor från den extracellulära miljön.

Cellen fylls så småningom med vätska och brister (lys), därav dess namn. De nya släppta virusen kan infektera andra celler och därmed starta processen igen.

referenser

1. Brooker, R. (2011). Concepts of Genetics (1: a upplagan). McGraw-Hill utbildning.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologi (2: a upplagan) Pearson Education.
3. Engelkirk, P. & Duben-Engelkirk, J. (2010). Burton's Microbiology for the Health Sciences (9: e upplagan). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8: e upplagan). WH Freeman and Company.
5. Malacinski, G. (2005). Essentials of Molecular Biology (4: e upplagan). Jones & Bartlett Learning.
6. Russell, P., Hertz, P. & McMillan, B. (2016). Biologi: The Dynamic Science (4: e upplagan). Cengage Learning.
7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (7: e upplagan) Cengage Learning.