- Allgemeines des lithischen Zyklus
- Phagen eines Lysezyklus: Beispielphage T4
- Fixierung / Adhäsion an der Zelle
- Penetration / Eintritt des Virus
- Replikation / Synthese viraler Moleküle
- Zusammenbau von Viruspartikeln
- Lyse der infizierten Zelle
- Verweise
Der Lysezyklus ist einer der beiden alternativen Lebenszyklen eines Virus innerhalb einer Wirtszelle, durch die das in die Zelle eintretende Virus den Replikationsmechanismus der Zelle übernimmt. Einmal drinnen, werden DNA und virale Proteine hergestellt und lysieren (brechen) die Zelle. Somit können neu produzierte neue Viren die jetzt aufgelöste Wirtszelle verlassen und andere Zellen infizieren.
Diese Replikationsmethode steht im Gegensatz zum lysogenen Zyklus, bei dem sich das Virus, das eine Zelle infiziert hat, in die DNA des Wirts einfügt und als inertes DNA-Segment nur dann repliziert, wenn sich die Zelle teilt.
Lambda-Phage: Lysezyklus und Lysogenzyklus
Der lysogene Zyklus verursacht keine Schädigung der Wirtszelle, ist jedoch ein latenter Zustand, während der lytische Zyklus zur Zerstörung der infizierten Zelle führt.
Der Lysezyklus wird allgemein als die Hauptmethode der Virusreplikation angesehen, da er häufiger vorkommt. Zusätzlich kann der lysogene Zyklus zum Lysezyklus führen, wenn ein Induktionsereignis vorliegt, wie beispielsweise die Exposition gegenüber ultraviolettem Licht, das bewirkt, dass dieses latente Stadium in den Lysezyklus eintritt.
Durch ein besseres Verständnis des Lysezyklus können Wissenschaftler besser verstehen, wie das Immunsystem auf die Abwehr dieser Viren reagiert und wie neue Technologien zur Überwindung von Viruserkrankungen entwickelt werden können.
Um zu lernen, wie die Virusreplikation unterbrochen und damit die durch Viren verursachten Krankheiten, die Menschen, Tiere und landwirtschaftliche Nutzpflanzen betreffen, angegangen werden können, werden viele Studien durchgeführt.
Wissenschaftler hoffen, eines Tages verstehen zu können, wie die Auslöser, die den zerstörerischen Lysezyklus bei gesundheitsschädlichen Viren auslösen, gestoppt werden können.
Allgemeines des lithischen Zyklus
Die Virusreproduktion wird am besten durch die Untersuchung von Viren verstanden, die Bakterien infizieren, die als Bakteriophagen (oder Phagen) bekannt sind. Der Lysezyklus und der Lysogenzyklus sind die beiden grundlegenden Fortpflanzungsprozesse, die bei Viren identifiziert wurden.
Basierend auf Studien mit Bakteriophagen wurden diese Zyklen beschrieben. Der Lysezyklus beinhaltet, dass das Virus in eine Wirtszelle eindringt und die Moleküle übernimmt, die die DNA der Zelle replizieren, um virale DNA und virale Proteine zu produzieren. Dies sind die beiden Klassen von Molekülen, aus denen Phagen strukturell bestehen.
Wenn die Wirtszelle viele neu produzierte Viruspartikel enthält, fördern diese Partikel den Abbau der Zellwand von innen.
Durch molekulare Mechanismen des Phagen werden bestimmte Enzyme produziert, die die Bindungen aufbrechen können, die die Zellwand aufrechterhalten, was die Freisetzung neuer Viren erleichtert.
Beispielsweise fügt der Bakteriophage Lambda nach Infektion einer Escherichia coli-Wirtszelle normalerweise seine genetische Information in das Bakterienchromosom ein und bleibt in einem Ruhezustand.
Unter bestimmten Stressbedingungen kann sich das Virus jedoch vermehren und den lytischen Weg einschlagen. In diesem Fall werden mehrere hundert Phagen produziert, zu welchem Zeitpunkt die Bakterienzelle lysiert und die Nachkommen freigesetzt werden.
Phagen eines Lysezyklus: Beispielphage T4
Viren, die sich über den Lysezyklus vermehren, werden als virulente Viren bezeichnet, da sie die Zelle abtöten. Der Phage T4 ist das am besten untersuchte reale Beispiel zur Erklärung des Lysezyklus, der aus fünf Stufen besteht.
Fixierung / Adhäsion an der Zelle
Der T4-Phage bindet sich zunächst an eine Escherichia coli-Wirtszelle. Diese Bindung wird von den Fasern des Virusschwanzes ausgeführt, die Proteine mit hoher Affinität zur Wirtszellwand aufweisen.
Die Stellen, an denen sich das Virus anlagert, werden als Rezeptorstellen bezeichnet, obwohl es auch durch einfache mechanische Kräfte gebunden werden kann.
Penetration / Eintritt des Virus
Um eine Zelle zu infizieren, muss das Virus zuerst durch die Plasmamembran und die Zellwand (falls vorhanden) in die Zelle gelangen. Es setzt dann sein genetisches Material (RNA oder DNA) in die Zelle frei.
Im Fall des Phagen T4 wird nach Bindung an die Wirtszelle ein Enzym freigesetzt, das eine Stelle an der Wirtszellwand schwächt.
Das Virus injiziert dann sein genetisches Material ähnlich einer Injektionsnadel und drückt durch die Schwachstelle in der Zellwand gegen die Zelle.
Replikation / Synthese viraler Moleküle
Die Nukleinsäure des Virus verwendet die Maschinerie der Wirtszelle, um große Mengen an viralen Komponenten zu produzieren, sowohl das genetische Material als auch die viralen Proteine, die die strukturellen Teile des Virus umfassen.
Im Fall von DNA-Viren transkribiert sich DNA in Messenger-RNA (mRNA) -Moleküle, die dann zur Steuerung der Ribosomen der Zelle verwendet werden. Eines der ersten produzierten viralen Polypeptide (Proteine) erfüllt die Funktion, die DNA der infizierten Zelle zu zerstören.
In Retroviren (die einen RNA-Strang injizieren) transkribiert ein einzigartiges Enzym namens Reverse Transkriptase virale RNA in DNA, die dann zurück in mRNA transkribiert wird.
Im Fall des Phagen T4 wird die DNA der E. coli-Bakterien inaktiviert und dann übernimmt die DNA des viralen Genoms, und die virale DNA bildet die RNA der Nukleotide in der Wirtszelle unter Verwendung der Enzyme der Wirtszelle.
Zusammenbau von Viruspartikeln
Nachdem mehrere Kopien der viralen Komponenten (Nukleinsäuren und Proteine) hergestellt wurden, bilden sie ganze Viren.
Im Fall von T4-Phagen wirken die von der Phagen-DNA codierten Proteine als Enzyme, die bei der Bildung des neuen Phagen zusammenarbeiten.
Der gesamte Stoffwechsel des Wirts ist auf die Produktion viraler Moleküle gerichtet, was zu einer Zelle führt, die mit neuen Viren gefüllt ist und die Kontrolle nicht wiedererlangen kann.
Lyse der infizierten Zelle
Nach dem Zusammenbau der neuen Viruspartikel entsteht ein Enzym, das die Wand der Bakterienzelle von innen durchbricht und den Eintritt von Flüssigkeiten aus der extrazellulären Umgebung ermöglicht.
Die Zelle füllt sich schließlich mit Flüssigkeit und platzt (Lyse), daher der Name. Die neu freigesetzten Viren können andere Zellen infizieren und so den Prozess erneut starten.
Verweise
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