Inligting

10.6: Diereviruslewensiklusse - Biologie

10.6: Diereviruslewensiklusse - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Virusse wat dierselle infekteer repliseer volgens wat die produktiewe lewensiklus genoem word. Daar word ook dikwels na die produktiewe lewensiklus verwys as die litiese lewensiklus, al veroorsaak nie alle virusse lisis van hul gasheersel tydens hul replikasie nie. Sommige virusse, soos MIV en die herpesvirusse, kan latent word in sekere seltipes. 'n Paar virusse verhoog die risiko van sekere kankers. Ons gaan nou kyk na die lewensiklusse van virusse wat dierselle besmet.


6.2 Die Virale Lewensiklus

Alle virusse is afhanklik van selle vir voortplanting en metaboliese prosesse. Op sigself kodeer virusse nie vir al die ensieme wat nodig is vir virale replikasie nie. Maar binne 'n gasheersel kan 'n virus sellulêre masjinerie beheer om meer virale deeltjies te produseer. Bakteriofage repliseer slegs in die sitoplasma, aangesien prokariotiese selle nie 'n kern of organelle het nie. In eukariotiese selle kan die meeste DNS-virusse binne die kern repliseer, met 'n uitsondering waargeneem in die groot DNS-virusse, soos die pokkevirusse, wat in die sitoplasma kan repliseer. Met 'n paar uitsonderings, repliseer RNA-virusse wat dierselle infekteer in die sitoplasma. 'n Belangrike uitsondering wat later uitgelig sal word, is Griepvirus.

Die lewensiklus van virusse met prokariote-gashere

Die lewensiklus van bakteriofage was 'n goeie model om te verstaan ​​hoe virusse die selle wat hulle besmet, beïnvloed, aangesien soortgelyke prosesse waargeneem is vir eukariotiese virusse, wat die onmiddellike dood van die sel kan veroorsaak of 'n latente of chroniese infeksie kan vestig. Virulente fage lei tipies tot die dood van die sel deur sellise. Gematigde fage, aan die ander kant, kan deel word van 'n gasheerchromosoom en word met die selgenoom gerepliseer totdat hulle geïnduseer word om nuut saamgestelde virusse, of nageslagvirus te maak es.

Die Lytiese Siklus

Tydens die litiese siklus van virulente fage neem die bakteriofaag die sel oor, reproduseer nuwe fage en vernietig die sel. T-gelyke fage is 'n goeie voorbeeld van 'n goed-gekarakteriseerde klas virulente fage. Daar is vyf stadiums in die bakteriofaag-litiese siklus (sien Figuur 6.7). Aanhegting is die eerste stadium in die infeksieproses waarin die faag in wisselwerking tree met spesifieke bakteriese oppervlakreseptore (bv. lipopolisakkariede en OmpC-proteïen op gasheeroppervlaktes). Die meeste fage het 'n nou gasheerreeks en kan een spesie bakterieë of een stam binne 'n spesie besmet. Hierdie unieke erkenning kan uitgebuit word vir doelgerigte behandeling van bakteriële infeksie deur faagterapie of vir faagtipering om unieke bakteriese subspesies of stamme te identifiseer. Die tweede stadium van infeksie is betreding of penetrasie. Dit vind plaas deur sametrekking van die stertskede, wat soos 'n hipodermiese naald optree om die virale genoom deur die selwand en membraan in te spuit. Die faagkop en oorblywende komponente bly buite die bakterieë.

Die derde stadium van infeksie is biosintese van nuwe virale komponente. Nadat die virus die gasheersel binnegegaan het, sintetiseer die virus-gekodeerde endonuklease om die bakteriese chromosoom af te breek. Dit kaap dan die gasheersel om die nodige virale komponente (kapsomere, skede, basisplate, stertvesels en virale ensieme) te repliseer, te transkribeer en te vertaal vir die samestelling van nuwe virusse. Polimerase-gene word gewoonlik vroeg in die siklus uitgedruk, terwyl kapsied- en stertproteïene later uitgedruk word. Tydens die rypwordingsfase word nuwe virions geskep. Om vry fage te bevry, word die bakteriële selwand deur faagproteïene soos holien of lisosiem ontwrig. Die finale stadium is vrylating. Volwasse virusse bars uit die gasheersel in 'n proses wat lise genoem word en die nageslagvirusse word in die omgewing vrygestel om nuwe selle te besmet.

Die lysogeniese siklus

In 'n lisogeniese siklus gaan die faaggenoom ook die sel binne deur aanhegting en penetrasie. 'n Goeie voorbeeld van 'n faag met hierdie tipe lewensiklus is die lambda-faag. Tydens die lisogeniese siklus, in plaas daarvan om die gasheer dood te maak, integreer die faaggenoom in die bakteriële chromosoom en word deel van die gasheer. Die geïntegreerde faaggenoom word 'n profaag genoem. 'n Bakteriële gasheer met 'n profaag word 'n lisogeen genoem. Die proses waarin 'n bakterie deur 'n gematigde faag besmet word, word lisogenie genoem. Dit is tipies van gematigde fage om latent of onaktief binne die sel te wees. Soos die bakterie sy chromosoom repliseer, repliseer dit ook die fage se DNA en gee dit aan nuwe dogterselle tydens voortplanting oor. Die teenwoordigheid van die faag kan die fenotipe van die bakterie verander, aangesien dit ekstra gene kan inbring (bv. toksiengene wat bakteriële virulensie kan verhoog). Hierdie verandering in die gasheerfenotipe word lisogeniese omskakeling of faagomskakeling genoem. Sommige bakterieë, soos Vibrio cholerae en Clostridium botulinum, is minder virulent in die afwesigheid van die profeet. Die fage wat hierdie bakterieë infekteer, dra die toksiengene in hul genoom en verhoog die virulensie van die gasheer wanneer die toksiengene uitgedruk word. In die geval van V. cholera, kan faag-gekodeerde gifstof ernstige diarree veroorsaak in C. botulinum, kan die gifstof verlamming veroorsaak. Tydens lisogenie sal die profaag in die gasheerchromosoom voortduur tot induksie, wat lei tot die verwydering van die virale genoom van die gasheerchromosoom. Nadat induksie plaasgevind het, kan die gematigde faag deur 'n litiese siklus voortgaan en dan lisogenie ondergaan in 'n nuut geïnfekteerde sel (sien Figuur 6.8).

Skakel na Leer

Hierdie video illustreer die stadiums van die lisogeniese lewensiklus van 'n bakteriofaag en die oorgang na 'n litiese fase.


5 hoofstadia van dierevirusse | Mikrobiologie

Dierevirusse verskil van stadiums in meganisme om die gasheersel binne te gaan. Dit is as gevolg van verskille in gasheersel, dit wil sê een is prokarioties en die ander eukarioties van aard.

Dit word in die volgende fases bewerkstellig:

1. Aanhegsel:

Dierevirusse soos bakteriofage besit die aanhegtingsplekke met behulp waarvan dit aan die reseptorplekke wat op die gasheerseloppervlak voorkom, heg. Die reseptorplekke is die proteïene of glikoproteïene wat op die membraanoppervlak van die gasheersel teenwoordig is.

Die aanhegtingsplekke van een groep virusse verskil van die ander. Verspreiding van hierdie proteïene speel 'n sleutelrol in weefsel- en gasheerspesifisiteit van diervirusse. Poliovirusreseptore word byvoorbeeld slegs in menslike nasofarinks, derm en rugmurgselle gevind.

Terwyl reseptore van maselsvirus in die meeste weefsels teenwoordig is. Verskille in aard van polio en masels kan verklaar word deur die verskille in die verspreiding van reseptorproteïene van gasheerselle waaraan virusse geadsorbeer word.

By sommige naakte virusse (bv. adenovirusse) is die aanhegtingsplekke klein vesels by die hoeke van die ikosaëder. In omhulde virusse (bv. myxo-virusse) is die aanhegtingsplekke die spykers wat op die oppervlak van die koevert teenwoordig is.

Influensavirus het byvoorbeeld twee tipes spykers: H (hemagglutinien) spykers en N (neuraminidase) spykers. Die H-punte heg aan die gasheerselreseptorplek en herken siaatsuur (N-asetielneuramiensuur). Griep neuraminidase help die virus om die nasale en respiratoriese kanaalafskeidings binne te dring deur die mukosale polisakkariede af te breek. Die reseptorplekke verskil egter ook van persoon tot persoon.

2. Penetrasie:

Na die aanhegting dring virus die gasheersel binne. In omhulde dierevirusse vind penetrasie plaas deur endositose, 'n proses om voedingstowwe in die sel in te bring.

As 'n virion aan 'n klein uitvou heg, dws mikrovillus op plasmamembraan van 'n gasheersel, sal dit die virion ontvou in 'n vou of plasmamembraan wat 'n vesikel vorm. Wanneer die virion in 'n vesikel ingesluit is, word sy omhulsel gedisintegreer en die kapsied word verteer, wat lei tot die vrystelling van nukleïensuur in sitoplasma.

Die gedetailleerde meganisme van toetrede van die virus is nie duidelik nie. Die volgende drie maniere van toegang van virusse kom egter voor:

(a) Direkte penetrasie:

Sommige naakte virusse (bv. poliovirus) ondergaan 'n groot verandering in kapsiedstruktuur na adsorpsie aan plasmamembraan. Hierdie verandering vergemaklik die vrystelling van nukleïensure in sitoplasma (Fig. 17.1A).

(b) Fusie met plasmamembraan:

Die omhulsel van omhulde virusse (bv. paramyxovirusse) versmelt direk met gasheerplasmamembraan en nukleokapsied word in sitoplasmiese matriks gedeponeer waar ontdekking gedoen word (Fig. 17.1B). Wanneer virus binne die kapsied is, transkribeer 'n viruspolimerase wat aan nukleokapsied geheg is die virus-RNA.

Die meeste omhulde virusse gaan die gasheersel binne deur verswelging deur reseptor-gemedieerde endositose en vorm bedekte vesikels. Virions geheg aan bedekte putte met die proteïen clathrin. Lysosome help om virion binne die sitoplasma te ontdek. (Fig.17.1C).

3. Ontdek:

Dit is 'n proses van skeiding van virale nukleïensuur van die proteïenbedekking. Hierdie proses word nie ten volle verstaan ​​nie. In sommige virusse word ontdekking gedoen deur lisosomale ensieme van die gasheersel wat proteïenbedekking afbreek en die nukleïensuur vry maak in sitoplasma. In pokkevirusse sintetiseer die virale DNA 'n spesifieke proteïen na infeksie. Dit verskil dus met virusgroepe.

4. Replikasie:

Die replikasieproses van DNA-virusse verskil van dié van RNA-virusse. In sommige DNA-virusse vind vermenigvuldiging egter in sitoplasma plaas (bv. pokkevirusse) en in sommige ander vind replikasie in die kern van gasheer plaas (bv. parvovirases, papovavirusse, adenovirusse, herpesvirusse).

Vermenigvuldiging van RNA-virusse is min of meer dieselfde as in DNA-virusse behalwe die meganisme van vorming van mRNA onder die verskillende groepe (Fig. 17.2).

5. Montering en vrystelling:

Na replikasie van genetiese materiaal en sintese van virale proteïene vind samestelling van virale deeltjies binne die gasheersel plaas. Daarna word hulle uit die gasheersel vrygestel.


10.6: Diereviruslewensiklusse - Biologie

Vir 'n tipiese virus kan die lewensiklus in vyf breë stappe verdeel word: aanhegting, toetrede, genoomreplikasie en geenuitdrukking, samestelling, vrystelling.

In die alledaagse lewe is ons geneig om aan 'n virusinfeksie te dink as die nare versameling simptome wat ons kry wanneer ons 'n virus opdoen, soos die griep of die waterpokkies. Op die mikroskopiese skaal beteken 'n virusinfeksie dat baie virusse jou selle gebruik om meer kopieë van hulself te maak. Die virale lewensiklus is die stel stappe waarin 'n virus 'n gasheersel herken en binnedring, die gasheer “herprogrammeer” deur instruksies in die vorm van virale DNA of RNA, en gebruik die gasheer’ se hulpbronne om meer virusdeeltjies te maak (die uitset van die virale “program”).

Vir 'n tipiese virus kan hul lewensiklus in vyf breë stappe verdeel word (hoewel die besonderhede van hierdie stappe vir elke virus anders sal wees):

  1. Aanhegsel: Die virus herken en bind aan 'n gasheersel via 'n reseptormolekule op die seloppervlak.
  2. Inskrywing: Die virus of sy genetiese materiaal kom die sel binne.
  3. Genoomreplikasie en geenuitdrukking: Die virale genoom word gekopieer, en sy gene word uitgedruk om virale proteïene te maak.
  4. Vergadering: Nuwe virale deeltjies word saamgestel uit die genoomkopieë en virale proteïene deur die gasheersel te gebruik ribosome
  5. Vrylating: Voltooide virale deeltjies verlaat die sel en kan ander selle besmet.

Oefenvrae

MCAT Amptelike Voorbereiding (AAMC)

Biologievraagpakket, Vol 2. Passasie 8 Vraag 53

Biologievraagpakket, Vol 2. Passasie 8 Vraag 54

Biology Question Pack, Vol 2. Passasie 9 Vraag 59

Biology Question Pack, Vol 2. Passasie 9 Vraag 60

Biologie Vraagpakket, Vol 2. Vraag 101

• Vir 'n tipiese virus kan die lewensiklus in vyf breë stappe verdeel word: aanhegting, toetrede, genoomreplikasie en geenuitdrukking, samestelling, vrystelling.

genoom: die geheel van 'n organisme oorerflike inligting wat in sy DNA gekodeer is

Ribosome: organelle wat proteïensintese uitvoer

RNA: is 'n enkelstrengige RNA-molekule wat deur 'n ribosoom gelees word om 'n proteïen te produseer


ASM Wetenskap

ASM het nuwe platforms vir sy wetenskaplike inhoud bekendgestel. As jy op hierdie bladsy is, het ons iets gemis toe ons herleidings opstel. Gebruik die skakels hieronder om toegang tot ASM-inhoud te verkry.

Mikrobiblioteek

  • Kurrikulumargiewe: Skakel kom
  • Laboratoriumprotokolle: Skakel kom
  • Beeldgalerye: Skakel kom
  • Visuele media-opdragte: Skakel kom

Mikrobe Tydskrif - Skakel kom

As jy op soek is na iets wat nie op die bogenoemde lys is nie, gebruik asseblief die werfsoektog. As jy ondersteuning nodig het om toegang tot inhoud ingeteken te kry, kontak asseblief kliëntediens 202-737-3600, of [email protected]

Registreer vir ASM-konferensie vir voorgraadse opvoeders

Ontdek ASM-lidmaatskap

Word gepubliseer

Amerikaanse Vereniging vir Mikrobiologie

1752 N St NW
Washington, DC 20036

American Society for Microbiology ("ASM") is daartoe verbind om jou vertroue en vertroue te behou met betrekking tot die inligting wat ons van jou insamel op webwerwe wat besit en bedryf word deur ASM ("ASM Webwerwe") en ander bronne. Hierdie Privaatheidsbeleid stel die inligting uiteen wat ons oor jou insamel, hoe ons hierdie inligting gebruik en die keuses wat jy het oor hoe ons sulke inligting gebruik. Vind meer hier uit.


Transkripsie en replikasie van die virale genoom

Die griepvirusgenoom bestaan ​​uit negatiewe sintuigstringe van RNA. Ten einde die genoom getranskribeer te word, moet dit eers in 'n positiewe sin-RNA omgeskakel word om as 'n sjabloon vir die produksie van virale RNA's te dien.

Replikasie van die genoom vereis nie eerder 'n primer nie, die virale RNA afhanklike RNA polimerase (RdRp) inisieer RNA sintese intern op virale RNA. Dit is moontlik, aangesien die uiterste 5’- en 3’-punte van die genoom gedeeltelike omgekeerde komplementariteit vertoon en dus in staat is om basispaar met mekaar te vorm om verskeie kurktrekkerkonfigurasies te vorm. Dit blyk dat 'n groot aantal di-nukleotied basispare vorm, alhoewel die volle meganisme van virale genoom replikasie nog nie verstaan ​​moet word nie [13-16].

Aangesien die influensa A-virus slegs vir 11 proteïene kodeer, het dit baie gesofistikeerde metodes gegenereer om die gasheersel se masjinerie vir sy eie doeleindes te gebruik. Deur virale transkripsie te verstaan, het ons geleer van 'n unieke meganisme waardeur die virus die gasheer se transkripsiemasjinerie vir sy eie voordele kaap.

Volwasse sellulêre boodskapper-RNA's (mRNA's) het 'n 5’ gemetileerde dop en 'n poli(A) stert. Dit is bekend dat die vRNP's poli(A)-sterte het, maar geen 5’-pette nie. Dit was verwarrend toe die griepgemeenskap ontdek het dat die virale mRNA's wel 'n 5’ gemetileerde pet en 'n poli(A) stert gehad het, maar die 5’ pet is nie in die virale genoom gevind nie [17,18]. Baie studie het na hierdie probleem gegaan, en gou is daar vasgestel dat die 5’ gemetileerde pette van die virale mRNA's eintlik aan die sellulêre mRNA's behoort het. Daardie ontdekking het gelei tot die formulering van die 𠇊p-snatching” meganisme [19-26]. Die virale RdRp bestaan ​​uit drie virale proteïene: PB1, PB2 en PA. PB2 het endonuklease-aktiwiteit. Dit bind aan die 5’ gemetileerde kappies van sellulêre mRNAs en klief die sellulêre mRNAs’ 10 tot 15 nukleotiede 3’ tot die kapstruktuur. Hierdie sellulêre afgeslote RNA-fragment word deur die virale RdRp gebruik om virale transkripsie te primer [27].

Sellulêre RNA Polimerase II (Pol II) bind aan DNA en begin transkripsie. Tydens transkripsie-inisiasie word serien 5 op die C-terminale herhalingsdomein (CTD) van Pol II gefosforileer, wat lei tot die aktivering van sellulêre cap sintese kompleks. Daar is getoon dat die influensa RdRp verkieslik aan hierdie vorm van Pol II bind, wat aandui dat dit die punt kan wees waarop �p ruk” kan plaasvind [28].

Ses maar twee van die virale segmente kodeer vir een proteïen. Segmente 7 en 8 kodeer vir twee proteïene elk as gevolg van splitsing. Segment 7 kodeer vir M1 en M2 terwyl segment 8 vir NS1 en NEP kodeer. M2 en NEP is die gesplitste produkte en word oor die algemeen in baie laer oorvloed aangetref as NS1 en M1 [29]. Die virus gebruik die gasheersel se splitsingsmasjinerie om albei hierdie proteïene uit te druk [30]. Ten spyte van griep se behoefte aan die sellulêre splitsingsmasjinerie, verhoed dit die gasheersel om sy eie splitsingsmasjinerie te gebruik vir die verwerking van die gasheersel-mRNA's. NS1 bind aan U6 klein kern-RNA's (snRNA's) [31,32] en ander splitsingskomponente, wat veroorsaak dat hulle na die kern van besmette selle herlokaliseer [33]. Op hierdie manier is griep in staat om splitsing van sellulêre mRNA's te inhibeer. Daar is ook getoon dat dit aan 'n nuwe proteïen genaamd NS1-bindende proteïen (NS1-BP) bind, wat veroorsaak dat dit na die kern in besmette selle herlokaliseer. Die funksie van NS1-BP is onbekend, hoewel dit voorspel word om betrokke te wees by splitsing gegewe die mede-lokalisering daarvan met SC35, 'n spliceosoom-samestellingsfaktor [34]. Daar is ook getoon dat NP interaksie het met UAP56, 'n splitsingsfaktor wat betrokke is by spliceosomale vorming en mRNA-kernuitvoer, hoewel die belangrikheid van NP’s se binding aan UAP56 nog vasgestel moet word [35].

Die meganisme van polyadenilation van virale mRNA's is baie ongewoon. Sellulêre mRNA's word gepoliadenyleer deur splitsing by die polyadenylation sein (AAUAAA) deur splitsing en polyadenylation spesifisiteitsfaktor (CPSF) en die daaropvolgende toevoeging van 'n poli(A) stert aan die 3’ einde van die mRNA. Virale mRNA's bevat nie eerder hierdie volgorde nie, die virale RdRp bly gebind aan die 5’ einde van die templaat virale RNA, wat lei tot steriese blokkasie aan die einde van virale RNA sintese [36,37]. Elke virale segment het 'n stuk van vyf tot sewe U-reste ongeveer 17 nukleotiede vanaf die 5’-einde, en dit vorm die basis van die virale polyadenilation-sein [38]. Daarom vind poliadenilering van die virale mRNA's plaas as gevolg van 'n hakkelmeganisme, waardeur die RdRp heen en weer oor hierdie stuk U-residue beweeg, wat lei tot die vorming van 'n poli(A)-stert [39,40]. Interessant genoeg inhibeer NS1 die kernuitvoer van sellulêre mRNA's deur te verhoed dat sellulêre mRNA's by die polyadenylation-splitsingsplek gesplits word [41]. Dit doen dit deur te bind aan die CPSF [42] en poli(A)-bindende proteïen II (PABPII), wat betrokke is by die stimulering van poli(A)-polimerase om die poli(A)-stert op nuutgekloofde mRNA's te voeg [43].


Replikasiesiklus van hondsdolheidvirusse | Mikrobiologie

In hierdie artikel sal ons die replikasiesiklus van hondsdolheidvirusse bespreek.

Die infeksieproses word geïnisieer met adsorpsie van virus op die gasheersel. Interaksie vind plaas tussen spike G-proteïen en spesifieke seloppervlakreseptore. Dit lei tot samesmelting van die hondsdolheidvirus-omhulsel met die gasheerselmembraan. Na adsorpsie dring die virus die gasheersel binne en gaan die sitoplasma binne deur pinositose deur clathrin-bedekte putte.

Die virions aggregeer in die groot endosome, dit wil sê sitoplasmiese vesikels. Die virale membrane versmelt aan die endosomale membrane, en virale ontdekking word uitgevoer. Dit veroorsaak die vrystelling van virale RNP in die sitoplasma. Omdat die hondsdolheidvirus uit 'n lineêre enkelstrengige (-) sintuig-RNA-genoom bestaan. Binnekort word die genomiese RNA in mRNA's getranskribeer sodat virusreplikasie begin moet word.

'n L-geen van die virus kodeer vir 'n ensiem, polimerase, wat die genomiese string van hondsdolheid-RNA transkribeer na leier-RNA en vyf gekapte en polyadenylated mRNA's. Laasgenoemde word in proteïene vertaal. Translasie vind plaas op vrye ribosome in die sitoplasma, wat die N, P, M, G en L proteïene sintetiseer.

Sintese van die G-proteïen word op vrye ribosome geïnisieer, maar die volledige sintese en glikosilering (d.w.s. verwerking van die glikoproteïen) proses vind plaas in die endoplamsiese retikulum (ER) en Golgi-liggame. Die oorskakeling van transkripsie na replikasie word gereguleer deur die intrasellulêre verhouding van leier-RNA tot N-proteïen.

Replikasie van virale genoom begin wanneer hierdie skakelaar geaktiveer word. Die eerste stap van replikasie is die sintese van vollengte kopieë van (+) sintuig ssRNA. Wanneer replikasie aangeskakel word, vind RNA-transkripsie ononderbroke plaas, selfs stopkodons word geïgnoreer.

Die virale polimerase betree 'n enkele plek op die 3′ einde van die genoom, en gaan voort om vollengte kopieë van die genoom te sintetiseer. Hierdie (+) sin ssRNA van hondsdolheid virus dien as sjablone vir sintese van vollengte negatiewe stringe van die virale genoom.

Ten tyde van virale samestelling word N-P-L-kompleks gevorm. I Hierdie kompleks omsluit negatief-gestrengde genomiese RNA om die RNP-kern te vorm. Die M-proteïen vorm 'n kapsule of matriks rondom die RNP. Die RNP-M-kompleks migreer na 'n area van die plasmamembraan wat glikoproteïen-inserts bevat en die M-proteïen begin kronkeling.

Die RNP-M-kompleks bind aan glikoproteïen, en die B-volledige virus bot vanaf die plasmamembraan. Daar is voorkeur virale bot van plasmamembrane binne die sentrale senuweestelsel (SNS). In die speekselkliere bot virus vanaf die selmembraan in die acinêre lumen. Virale bot in die speekselklier en virus-geïnduseerde aggressiewe bytgedrag in die gasheerdier maksimeer kanse op virale infeksie van 'n nuwe gasheer.


Virale inskrywing

Sodra dit aan seloppervlakreseptore gebind is, gaan virusse eukariotiese selle binne deur twee hoofweë. Sommige virusse kry toegang tot selle deur direk met die selmembraan te versmelt of dit binne te dring, maar die meeste virusse verkeer in 'n sel via endositose (koronavirusse kan beide kante binnedring) (Figuur 1) [5,6]. Dikwels vind hierdie endositose plaas via clathrin-bedekte putte, waarvan die vrag na toenemend suur organelle vervoer word, van vroeë endosome tot laat endosome tot lisosome [7]. Koronavirusse kan byvoorbeeld samesmelting ondergaan in verskillende stadiums van endositose: MERS-koronavirus versmelt met vroeë endosome, terwyl SARS-koronavirus met laat endosome versmelt [4]. Virusse wat 'n selfs suurder pH benodig, sal nie samesmelting ondergaan totdat hulle die lisosoom bereik [2]. Hierdie endositiese en lisosomale vesikels het 'n lae pH en oorvloedige proteases wat konformasieveranderinge in 'n virus kan veroorsaak, wat lei tot ontdekking, samesmelting of penetrasie in die sitoplasma. Selfs daardie virusse sonder 'n lae-pH-vereiste gebruik endositose as 'n gerieflike roete om vinnig die plasmamembraan oor te steek en deur die sitoplasma na hul replikasieplekke te beweeg [2]. Die etikettering van virusdeeltjies met pH-sensitiewe kleurstowwe soos die pHrodo IFL Green STP ester kleurstof kan visualisering van virusinskrywing moontlik maak [8].

Figuur 1. Weë van virus toetrede tot selle. (A) Omhulde virusse kan aan seloppervlakreseptore bind en direk met die plasmamembraan saamsmelt. Virusdeeltjies kan ook geïnternaliseer word via endositose, met ontsnapping na die sitosol wat óf van die (B) vroeë endosoom of (C) laat endosoom en lisosoom. Die suur omgewing en proteolitiese ensieme in hierdie kompartemente word benodig vir samesmelting en sitosol-toetrede deur verskillende virusse.


Virologiese perspektiewe

Klassifikasie

Die Hepadnaviridae-familie, met HBV as die prototipe, bestaan ​​uit 'n groep hepatotropiese DNA-virusse wat in die geheel spesie-spesifiek is en in twee genera verdeel word. Die Ortohepadnavirus genus sluit lede in wat soogdiere (bosmarme, grondeekhorings, vlermuise en primate) besmet en het ongeveer 70% nukleotiedhomologie tussen hulle. Die Avihepadnavirus genus besmet voëls soos eende (eendhepatitis B-virus, DHBV), reiers, ooievaars, ganse en papegaaie met ongeveer 80% homologie tussen hulle. Die homologie tussen die twee genera is egter ongeveer 40%, maar hulle deel nietemin 'n gemeenskaplike genomiese organisasie [18].

Nukleotiedvolgordebepalingstudies van menslike HBV-isolate van regoor die wêreld het, gebaseer op volgorde-divergensie van > 8%, agt genotipes wat A-H aangewys is, met kenmerkende geografiese verspreiding vasgestel. Genotipes A en D word gereeld in Afrika, Europa en Indië aangetref, genotipes B en C in Asië, genotipes E is beperk tot Wes-Afrika, en genotipes F in Sentraal- en Suid-Amerika. Genotipe G- en H-verspreiding is minder duidelik, maar isolate is van Sentraal-Amerika en Suid-Europa aangemeld [18, 19], terwyl moontlik twee nuwes, genotipe I van Viëtnam, Laos en Oos-Indië blyk te wees 'n intergenotipiese rekombinant tussen genotipes A , C, en G [20], en genotipe J geïsoleer van 'n Japannese man wat in Borneo gewoon het, en wat blyk 'n rekombinant tussen genotipe C en gibbon HBV te wees [21]. Genotipes A, B, C, D, F en I kan verder onderverdeel word gebaseer op nukleotied divergensie van 4% in ten minste 44 sub-genotipes A1–6, B1–9, C1–16, D1–7, F1–4 en I1–2 [19, 22]. Daarbenewens verteenwoordig B/C en C/D rekombinante, anders as die bogenoemde rekombinante, die meerderheid van sulke isolate, terwyl ander intergenotipiese rekombinante wat minder gereeld voorkom, die meeste van die ander genotipes betrek [23].

Virionstruktuur en genoomorganisasie

Die aansteeklike virion of Dane deeltjie van 42 nm in deursnee bestaan ​​uit 'n buitenste omhulsel gemaak van HBsAg in 'n lipied dubbellaag [9], toegedraai om die nukleokapsied kern van die virus, wat op sy beurt die virale genoom omsluit en 'n kopie van sy polimerase [9, 24]. Daarbenewens is daar 'n oorvloed van sub-virale deeltjies wat in serum sirkuleer wat geheel en al uit HBsAg bestaan ​​en sonder enige nukleïensuurbevattende kerns. Dit is die 25-nm sfere en die 22-nm deursnee filamente, wat aansteeklike virions met 100- tot 10,000-voudig oortref [25].

Die gedeeltelik dubbelstring DNA-genoom van die virus is 'n ontspanne sirkel van 3,2 kb lank (rcDNA) [26, 27]. In die lig hiervan is dit die kleinste onder DNS-virusse en een van die mees kompakte aangesien die 4 oop leesrame (ORF's) wat die genoom bevat óf geheel of gedeeltelik oorvleuel. Elke nukleotied van die genoom vorm dus deel van 'n ORF. Daarbenewens lê alle regulatoriese elemente soos die twee versterkers (Enh1, Enh2), die vier promotors (kern, S1, S2 en X), polyadenilation, encapsideration (ε) en replikasie (DR1, DR2) seine binne hierdie ORF's (Fig. . 1).

Die cccDNA, wat hier in lineêre omtrek uitgebeeld word, is die transkripsie-aktiewe vorm van HBV. Die versterkers en promotors betrokke by transkripsintese word ook getoon, asook die transkripsies self, die ORF's wat hulle bevat en die proteïene wat hulle kodeer, hul lengtes en hul ko-terminale aard by 'n gemeenskaplike polyadenilation sein (An). Gewysig vanaf Baltayiannis en Karayiannis [28]

RNA-transkripsie en proteïentranslasie

Die vier ORF's is dié van die oppervlak- (PreS/S), kern (C), polimerase (P) en X-gene, wat kodeer vir in totaal 7 proteïene wat vertaal is vanaf ses ko-terminale, ongesplitste en bedekte mRNA's wat eindig by 'n gemeenskaplike polyadenilation sein , wat in die kern ORF geleë is (Fig. 1, [29]). Die voorgenoemde promotors en versterkers rig die sintese van die mRNA-transkripsies deur die werwing van transkripsiefaktore wat veral in hepatosiete verryk is (hersien in [30]). Dit verklaar deels ook die lewertropisme van die virus.

Die kernpromotor is verantwoordelik vir die sintese van twee langer as genoomlengte mRNA's (3.5 kb) wat verskil met betrekking tot die begin van hul 5'-einde. Die langer van die twee met 'n klein aantal ribonukleotiede is die voorkern-mRNA wat die aanvangskodon bevat vir sintese van die voorkernproteïen, wat die voorloper vir hepatitis B e-antigeen (HBeAg) is. Die proteïen ondergaan proteolitiese verwerking by sy N-terminus vir die verwydering van 'n seinpeptied van 19 aminosure lank, wat die proteïen na die ER rig, en 'n furiensplyting vir die verwydering van 'n arginienryke domein by sy C-terminus [31,32,33]. Wat oorbly is die 15-kD HBeAg wat afgeskei is en dispenseerbare proteïen vir replikasie wat blyk te dien as 'n tolerogen in pasgeborenes en chroniese infeksie [34]. Die ander transkripsie is die pregenomiese RNA (pgRNA) wat bisistronies van aard is en kodeer vir die kern (21kD) of hepatitis B kern antigeen (HBcAg) en die polimerase (90kD) proteïene. Die pgRNA vorm boonop die templaat vir omgekeerde transkripsie tydens die replikasie van die virale genoom, soos hieronder verduidelik. Die kern het die vermoë om te dimeriseer en nukleokapsiede te vorm deur selfsamestelling wat bestaan ​​uit 240 kopieë (120 dimere) van die proteïen [35], terwyl die polimerase 'n multifunksionele proteïen is wat optree as 'n omgekeerde transkripsie (rt), as DNA-polimerase en het ook RNase H-aktiwiteit [36]. Regulering van produksie van hierdie twee proteïene is sodanig dat dit die generering van die bogenoemde getalle van kernmolekules wat benodig word vir nukleokapsiedvorming per enkele molekule polimerase wat met die pgRNA verpak is, bevoordeel.

Die Pre-S/S ORF van die genoom kodeer vir die drie omhulsel glikoproteïene wat geproduseer word deur differensiële inisiasie van translasie by elk van drie in-raam inisiasie kodons. Dit staan ​​bekend as die groot (L), middel (M) en klein (S) HBsAgs, met laasgenoemde die meer volop bestanddeel van die virale omhulsel. Twee transkripsies van 2.4 en 2.1 kb is betrokke, waarvan die sintese onderskeidelik deur die S1- en S2-promotors beheer word. L-HBsAg word vertaal vanaf die 2.4 kb transkripsie terwyl die M- en S-HBsAgs vertaal word vanaf die 2.1 kb transkripsie, laasgenoemde deur lekkende ribosoomskandering. Die S-HBsAg is dus die kleinste van die drie ko-terminale proteïene en sy 226 aminosure word gedeel deur die ander twee by hul C-terminus. Die M-proteïen het 'n bykomende 55 aminosure by sy N-terminus wat deur die Pre-S2-streek gekodeer word, terwyl die L-proteïen daarby nog 107–118 aminosure (afhangende van genotipe) van die Pre-S1-streek insluit [29 ]. Die eerste 48 N-terminale aminosure van Pre-S1, soos oorspronklik gedink (sien later), bevat die streek wat verantwoordelik is vir die aanhegting van die virus aan sy hepatosietreseptor [37, 38]. Boonop blyk myristilering van L-HBsAg noodsaaklik te wees vir infektiwiteit [39]. Al drie proteïene is geglikosileer terwyl die L- en S-proteïene ook in 'n ongeglikosileerde vorm in deeltjies teenwoordig kan wees. Hulle word by die ER gesintetiseer en handhaaf 'n transmembraankonfigurasie wat die bot van die virus deur die ER tydens rypwording moontlik maak [40].

Die koeverte van die Dane-deeltjies en van die twee tipes sub-virale deeltjies bevat al drie HBsAgs, maar hul relatiewe verhoudings is nie identies nie. Die S-proteïen verteenwoordig die meerderheid in Dane-deeltjies met gelyke hoeveelhede van die M- en L-proteïene, terwyl die sfere hoofsaaklik S- en M-proteïene bevat, met spoorhoeveelhede van die L-proteïene. Filamente het S-HBsAg as die meerderheid proteïene met M- en L-proteïene wat in gelyke hoeveelhede teenwoordig is, wat egter nie so hoog is as dié in die Dane-deeltjie nie [41].

Die vierde en kleinste ORF kodeer vir die 17kD HBx-proteïen wat vertaal word vanaf die kortste transkripsie van 0.7 kb in lengte. Dit bestaan ​​uit 154 aminosure en moduleer blykbaar gasheerselseintransduksie, tree op as 'n geentransaktiveerder onder eksperimentele toestande, kan transkripsiefaktore aktiveer en is dus betrokke by die binding van die kovalente geslote sirkelvormige DNA (cccDNA) minichromosoom (hersien in [42) , 43]).

Virale lewensiklus

Aanhegsel

Dit is nou duidelik dat spesie-spesifisiteit en hepatotropisme bepaal word deur die vereiste van transkripsiefaktore verryk in hepatosiete soos hierbo genoem en die uitdrukking op menslike hepatosiet selle van die onlangs beskryfde natriumtaurocholaat mede-transporterende peptied (NTCP) wat die HBV reseptor uitmaak ( Fig. 2a, [44]). NTCP is 'n galsuurvervoerder wat by die basolaterale membraan van hepatosiete uitgedruk word. Die reseptor bind die N-terminale einde van L-HBsAg soos hierbo beskryf, en in werklikheid kan die betrokke streek die eerste 75 aminosure insluit [45]. Daarbenewens het daaropvolgende studies aangedui dat hepariensulfaatproteoglikane betrokke kan wees by die aanvanklike stadiums van binding [46], sowel as glypican 5 [47], wat dus samewerkende binding in die proses van aanhegting en opname voorstel.

Diagrammatiese voorstelling van hepatosiet infeksie met HBV. a Die verskillende stadiums van die lewensiklus van die virus vanaf aanhegting tot vrystelling, soos verduidelik in die teks en genommer as: 1 aanhangsel 2 endositose 3 kapsied vrystelling 4 rcDNA toetrede tot die kern 5 cccDNA sintese 6 transkripsie 7 mRNA-oordrag na die sitoplasma 8 inkapseling 9 (−)-DNA-string sintese deur omgekeerde transkripsie 10 (+)-DNA string sintese 11 bot van virions in die ER-lumen 12 virus vrystelling deur multivesikulêre liggaam (MVB) oordrag na hepatosiet oppervlak. b Basolaterale vrystelling van die virus vir sel-tot-sel verspreiding. Deel gewysig vanaf Baltayiannis en Karayiannis [28]

Penetrasie en ontdekking

Bewyse dui daarop dat, na binding, die virion geïnternaliseer word deur clathrin-gemedieerde endositose [48]. Inligting oor die verwydering van die virale omhulsel en die verhandeling van die nukleokapsied na die kernporieë ontbreek egter steeds. Vervoerfaktore soos invoerin alfa en beta en komponent nukleoporien 153 verseker nukleokapsiedlewering aan die kernmandjie [49, 50]. Demontage van nukleokapsiede volg wat lei tot die vrystelling in die nukleoplasma van die rcDNA-genoom van die virus met sy kovalent aangehegte polimerase.

Transkripsie/vertaling

Die rcDNA word omgeskakel in die cccDNA-vorm in 'n proses wat 'n aantal stadiums behels waardeur die virale polimerase kovalent geheg is aan die 5'-punt van die negatiewe (-)-DNA-string en die kort RNA-oligomeer vanaf die 5'-kant van die positiewe (-) +)-DNA string wat gebruik word om (+)-DNA string sintese te priem, word verwyder, die veranderlike positiewe string word voltooi en uiteindelik word die punte van die twee nou volledige stringe saam gelig [29, 51]. Hierdie proses behels waarskynlik die gebruik van spesifieke sellulêre faktore wat tans onbekend is. In hierdie vorm is cccDNA redelik stabiel en tree dit op as 'n minichromosoom. Verder, 'n aantal epigenetiese faktore wat op die cccDNA gewerf word, soos histone H3 en H4, transkripsiefaktore wat CREB, ATF, STAT1 en STAT2, chromatien-modifiserende ensieme, histoon-asetieltransferases en deacetilases, en die HBc- en HBx-proteïene insluit. 52,53,54] blyk om cccDNA transkripsionele aktiwiteit te moduleer. Dus, die cccDNA vorm die sjabloon vir virale transkripsie sintese deur die gasheer RNA polimerase II. Die gesintetiseerde transkripsies word dan na die sitoplasma uitgevoer waar dit in die verskillende virale proteïene wat hierbo beskryf is, vertaal word.

Inkapseling

Die pgRNA, benewens die transkripsie vir kern- en polimerase-sintese, dien ook as die templaat vir DNA-sintese deur omgekeerde transkripsie in die eerste instansie. Omdat dit langer as genoomlengte is, het dit 'n terminale oortolligheid wat die resultaat is van deurlees, wat die begin van die transkripsiesintese met ongeveer 120 nt verbysteek, en eindig met die poli-A-stert. Hierdie oortolligheid bevat 'n tweede kopie elk van die direkte herhaling 1 (DR1) en die inkapselingssein ε, 'n sekondêre RNA-struktuur wat die voorkern-nukleotiedvolgorde insluit [55, 56].

Die inkapseling van die pgRNA in die nukleokapsied is die volgende stap in die viruslewensiklus en behels 'n reeks gebeurtenisse wat beide virale en gasheerfaktore gebruik. Die polimerase het drie funksionele domeine, waarvan elkeen op sy beurt betrokke is by DNA-priming (terminale proteïen), omgekeerde transkripsie (rt) en pgRNA-afbraak (RNAse H). Die terminale proteïen word van die rt-domein geskei deur 'n spasieergebied met onbekende funksie. Die polimerase betrek die ε aan die 5'-punt van die pgRNA, 'n proses wat inkapseling van die kompleks deur die kernproteïen veroorsaak (Fig. 3). Dit blyk dat die kapstruktuur ook betrokke is by hierdie proses [58], sowel as eIF4E en hitteskokproteïene, wat vermoedelik instrumenteel is om inkapseling, stabilisering en aktivering van die polimerase te help [59, 60]. Die C-terminus van die kernproteïen, wat, soos voorheen genoem, arginienryk is en boonop sekere van sy aminosure gefosforileer is, is betrokke by pgRNA-binding en fasiliteer dus inkapseling. Die kern is ook betrokke by omgekeerde transkripsie-inisiasie, nukleokapsied-omhulsel en vervul ander rolle, soos onlangs hersien [61].

Replikasiestrategie van HBV. a Primer sintese b translokasie en binding aan DR1 c sintese van die (-)-DNA-string met gelyktydige afbraak van die pgRNA d sirkulasie van die (−)-DNA-string deur kovalente aanhegting van die polimerase aan sy 5'-punt en bewaring van die RNA-primer (DR1) vanaf die 5'-punt van die pgRNA e hibridisasie van die DR1 RNA-primer met DR2 aan die 5'-punt van die (−)-DNA-string en verlenging vir (+)-DNA-string sintese. Gewysig vanaf Karayiannis [57]

Die daaropvolgende stappe in virusnukleïensuursintese vind dan binne die nukleokapsied plaas. Die ε-inkapselingstruktuur bestaan ​​uit 'n onderste stam, 'n boonste stam, 'n sybult en 'n apikale lus, gevorm deur basisparing van palindromiese nukleotiedvolgordes. 'n Deel van die sybult van ε dien as 'n templaat vir die sintese van 'n 4-nukleotied-lange DNA-primer [62], kovalent geheg aan die terminale proteïendomein van die polimerase deur 'n fosfodiester-koppeling tussen dTTP en die hidroksielgroep van 'n tirosien oorblyfsel in die terminale proteïen (posisie 63) [63, 64]. Die polimerase-primer-kompleks translokeer vervolgens na die 5' van die pgRNA, waar dit hibridiseer met 'n deel van die DR1-gebied waarmee die primer homoloog is. Hierdie translokasiegebeurtenis na die korrekte plek, dit wil sê DR1 aan die 3'-kant van die pgRNA, word waarskynlik bygestaan ​​deur twee ander elemente, ϕ en ω (Fig. 3), wat in wisselwerking met ε [65, 66]. (−)-DNA strand synthesis is thus initiated by reverse transcription as the complex advances towards the 5′ end of the pgRNA, having a terminal redundancy of about 10 nucleotides. The RNA template is concurrently degraded by the RNAse H activity of the polymerase, except for the final 11–16 or so ribonucleotides which encompass the DR1 region of the 5′ of the pgRNA. This ribonucleotide fragment serves as the primer for (+)-DNA strand synthesis [67]. It hybridises with the homologous to it DR2 at the 5′ end of the newly synthesised (−)-DNA strand necessitating a second translocation event. (+)-DNA strand synthesis then proceeds to the 5′ end of the (−)-DNA strand. Circularisation facilitated by the short terminal redundancy of the (−)-DNA strand allows template exchange and continuation of (+)-DNA strand synthesis along the 3′ end of the (−)-DNA strand [68]. Synthesis of both DNA strands occurs within the nucleocapsid and this is facilitated through pores in the capsid that allow passage of nucleotides. However, once the maturing nucleocapsid is enveloped by budding through the endoplasmic reticulum membrane, the nucleotide pool within the capsid is depleted leaving an incomplete (+)-DNA strand, hence the partially double stranded nature of the HBV genome [69].

Maturation

Mature nucleocapsids, meaning that they contain the newly synthesised partially double-stranded rcDNA with the polymerase still bound to the 5′ end of the (−)-DNA strand, can follow one of two pathways. Early on infection and until sufficient amounts of HBsAg accumulate, nucleocapsids are shuttled back to the nucleus in order to replenish the cccDNA pool [52, 70]. In the final stages of morphogenesis, virions bud through the ER membrane where HBsAg proteins are already localised into the lumen, acquiring in the process their outer envelope [71]. A crucial determinant of these processes is the topology and conformational arrangement of L-HBsAg. Studies have established that about half of the protein lies with its N-terminus on the cytosolic side of the ER, whence it favors binding to the nucleocapsid and therefore budding. L-HBsAg with its terminus in the lumen allows its exposure on the surface of the virion and therefore easy access to the NTCP receptor during binding to hepatocytes [41].

Uitgang

It was generally assumed that, as HBsAg proteins accumulate in the ER-Golgi intermediate compartment, virions will accumulate in the lumen and follow the secretory pathway during cell exit, akin to the route that SVPs follow. It is now known that virions exit by using a different pathway which relies on proteins associated with the endosomal sorting complex required for transport, which form multivesicular bodies [72].

Infection through cell-to-cell spread

The life cycle described above is initiated following receptor-mediated attachment of a cell-free virus which moves from the sinusoidal lumen filled with blood into the Space of Disse. In view of the large size of the liver, the mode of viral spread must be efficient and of course dependent on the size of the inoculum, both of which determine the length of the incubation period. Clusters of virus-infected cells are frequently observed following immunohistochemical staining of liver sections from patients and experimentally infected animals [73]. Such observations suggest that HBV may also spread through cell-to-cell infection. Thus, movement of infectious virions to remotely situated hepatocytes possible only through their secretion into the extracellular milieu may not be the only means of virus spread.

It is generally accepted that HBV is not directly cytopathic, but that the histological pathology observed is the result of activation of the adaptive immune response and, in particular, the production of virus specific cytotoxic T-cells [74,75,76]. Lysis of infected hepatocytes evident by a rise in transaminase levels during acute infection or persistently raised levels in chronic infection entails their replacement through regeneration. Hepatocytes although terminally differentiated retain their capacity for substantial proliferation in response to liver injury. Their normal lifespan is longer than 6 months [77]. Replacement of lost hepatocytes may also occur through stem cell differentiation, as these cells may be resident in the region of portal tracts [78]. These events allow the liver to maintain its mass, but at the same time have implications when one considers which determinants are needed which facilitate cell-to-cell spread of HBV.

As described above, chronic HBV infection is maintained by the presence of the cccDNA minichomosome which persists throughout the lifespan of the infected hepatocyte. During liver regeneration as a result of immune-mediated hepatocyte lysis and hepatocyte proliferation to compensate for this, cell division may result in cccDNA decline and generation of cccDNA-free cells. Indeed, a recent study using the urokinase-type plasminogen activator/severe combined immune-deficiency mouse model with transplanted tupaia hepatocytes infected with woolly monkey HBV, indicated that, although there was increased hepatocyte proliferation, this was accompanied by a 75% reduction in virion production, as well as reduced pgRNA synthesis and core protein production [79]. It appears therefore, that during cell division, the cccDNA pool is reduced through loss of cccDNA, and that only a fraction of daughter cells carry cccDNA. Therefore, this mechanism only accounts for limited cell-to-cell spread of infection.

Cell-to-cell spread employed by other viruses often involves complex inter-cellular adhesion and is safeguarded by the presence of the appropriate receptors cellular polarity which determines whether virus is released into the extracellular compartment or basolaterally may contribute to pathogenicity, and finally intra-cellular trafficking (Fig. 2b, [80]). What is more, cell-to-cell spread is favored by viruses which are released from the infected cell through budding from the cell membrane or use an exocytic route such as that of multivesicular bodies described above for hepadnaviruses. This mode of virus spread/transmission avoids immune attack, in particular antibody-mediated blocking of receptor binding. In the case of HBV, experimental evidence suggests that cell-to-cell spread is favored by polarised release of virions [73, 81]. In fact, hepatocytes traffic and export HBV basolaterally by polarity-dependent mechanisms, which in the case of DHBV is associated with sphingolipid structures [82].

Exosomes are extracellular vesicles that originate from multivesicular bodies, 40–150 nm in diameter, which are produced by most cell types. They have been implicated in a number of processes, and, following their secretion into the extracellular space, they can mediate indirect cell-to-cell communication through the transfer of macromolecules, miRNAs and other RNAs, but also viruses [83]. Cell-to-cell spread of hepatitis C virus is well documented [84] and, indeed, exosomes appear to transmit the virus to hepatocytes in a receptor-independent manner [85].

The impact of cell-to-cell spread in HBV infection and persistence are not well understood at all. However, mathematical modelling has recently been employed in an attempt to shed light on these events and study the effect on outcome following potential actions by the immune system that can result in clearance, non-clearance or fulminant hepatitis of acute HBV infection. Cell-to-cell transmission, although not impacting establishment of infection, it appeared to hinder its clearance and suggested that it might be a factor in causing fulminant hepatitis. The model showed that it is the combination of cell-to-cell transmission strength, cytokine production and the T cell clearance number that decides the fate of HBV acute infection [86]. Clearly, further work is needed to shed more light on the mechanisms involved in cell-to-cell spread of HBV.


Viral Growth Curve

Unlike the growth curve for a bacterial population, the growth curve for a virus population over its life cycle does not follow a sigmoidal curve. During the initial stage, an inoculum of virus causes infection. In die eclipse phase, viruses bind and penetrate the cells with no virions detected in the medium. The chief difference that next appears in the viral growth curve compared to a bacterial growth curve occurs when virions are released from the lysed host cell at the same time. Such an occurrence is called a burst, and the number of virions per bacterium released is described as the burst size. In 'n one-step multiplication curve for bacteriophage, the host cells lyse, releasing many viral particles to the medium, which leads to a very steep rise in viral titer (the number of virions per unit volume). If no viable host cells remain, the viral particles begin to degrade during the decline of the culture (see Figure 8).

Figure 8. The one-step multiplication curve for a bacteriophage population follows three steps: 1) inoculation, during which the virions attach to host cells 2) eclipse, during which entry of the viral genome occurs and 3) burst, when sufficient numbers of new virions are produced and emerge from the host cell. The burst size is the maximum number of virions produced per bacterium.

Dink daaroor

Unregistered Treatments

Ebola is incurable and deadly. The outbreak in West Africa in 2014 was unprecedented, dwarfing other human Ebola epidemics in the level of mortality. Of 24,666 suspected or confirmed cases reported, 10,179 people died. [1]

No approved treatments or vaccines for Ebola are available. While some drugs have shown potential in laboratory studies and animal models, they have not been tested in humans for safety and effectiveness. Not only are these drugs untested or unregistered but they are also in short supply.

Given the great suffering and high mortality rates, it is fair to ask whether unregistered and untested medications are better than none at all. Should such drugs be dispensed and, if so, who should receive them, in light of their extremely limited supplies? Is it ethical to treat untested drugs on patients with Ebola? On the other hand, is it ethical to withhold potentially life-saving drugs from dying patients? Or should the drugs perhaps be reserved for health-care providers working to contain the disease?

In August 2014, two infected US aid workers and a Spanish priest were treated with ZMapp, an unregistered drug that had been tested in monkeys but not in humans. The two American aid workers recovered, but the priest died. Later that month, the WHO released a report on the ethics of treating patients with the drug. Since Ebola is often fatal, the panel reasoned that it is ethical to give the unregistered drugs and unethical to withhold them for safety concerns. This situation is an example of “compassionate use” outside the well-established system of regulation and governance of therapies.

Ebola in the US

On September 24, 2014, Thomas Eric Duncan arrived at the Texas Health Presbyterian Hospital in Dallas complaining of a fever, headache, vomiting, and diarrhea—symptoms commonly observed in patients with the cold or the flu. After examination, an emergency department doctor diagnosed him with sinusitis, prescribed some antibiotics, and sent him home. Two days later, Duncan returned to the hospital by ambulance. His condition had deteriorated and additional blood tests confirmed that he has been infected with the Ebola virus.

Further investigations revealed that Duncan had just returned from Liberia, one of the countries in the midst of a severe Ebola epidemic. On September 15, nine days before he showed up at the hospital in Dallas, Duncan had helped transport an Ebola-stricken neighbor to a hospital in Liberia. The hospital continued to treat Duncan, but he died several days after being admitted.

Figure 9. Researchers working with Ebola virus use layers of defenses against accidental infection, including protective clothing, breathing systems, and negative air-pressure cabinets for bench work. (credit: modification of work by Randal J. Schoepp)

The timeline of the Duncan case is indicative of the life cycle of the Ebola virus. The incubation time for Ebola ranges from 2 days to 21 days. Nine days passed between Duncan’s exposure to the virus infection and the appearance of his symptoms. This corresponds, in part, to the eclipse period in the growth of the virus population. During the eclipse phase, Duncan would have been unable to transmit the disease to others. However, once an infected individual begins exhibiting symptoms, the disease becomes very contagious. Ebola virus is transmitted through direct contact with droplets of bodily fluids such as saliva, blood, and vomit. Duncan could conceivably have transmitted the disease to others at any time after he began having symptoms, presumably some time before his arrival at the hospital in Dallas. Once a hospital realizes a patient like Duncan is infected with Ebola virus, the patient is immediately quarantined, and public health officials initiate a back trace to identify everyone with whom a patient like Duncan might have interacted during the period in which he was showing symptoms.

Public health officials were able to track down 10 high-risk individuals (family members of Duncan) and 50 low-risk individuals to monitor them for signs of infection. None contracted the disease. However, one of the nurses charged with Duncan’s care did become infected. This, along with Duncan’s initial misdiagnosis, made it clear that US hospitals needed to provide additional training to medical personnel to prevent a possible Ebola outbreak in the US.

  • What types of training can prepare health professionals to contain emerging epidemics like the Ebola outbreak of 2014?
  • What is the difference between a contagious pathogen and an infectious pathogen?

Sleutelbegrippe en opsomming

  • Many viruses target specific hosts or tissues. Some may have more than one host.
  • Many viruses follow several stages to infect host cells. These stages include attachment, penetration, uncoating, biosynthesis, maturation, en vrylating.
  • Bacteriophages have a lytic of lysogenicsiklus. The lytic cycle leads to the death of the host, whereas the lysogenic cycle leads to integration of phage into the host genome.
  • Bacteriophages inject DNA into the host cell, whereas animal viruses enter by endocytosis or membrane fusion.
  • Animal viruses can undergo latency, similar to lysogeny for a bacteriophage.
  • The majority of plant viruses are positive-strand ssRNA and can undergo latency, chronic, or lytic infection, as observed for animal viruses.
  • The growth curve of bacteriophage populations is a one-step multiplication curve and not a sigmoidal curve, as compared to the bacterial growth curve.
  • Bacteriophages transfer genetic information between hosts using either veralgemeen of specialized transduction.

Meervoudige keuse

Which of the following leads to the destruction of the host cells?

[reveal-answer q=�″]Show Answer[/reveal-answer]
[hidden-answer a=�″]Answer b. The lytic cycle leads to the destruction of the host cells.[/hidden-answer]

A virus obtains its envelope during which of the following phases?

[reveal-answer q=�″]Show Answer[/reveal-answer]
[hidden-answer a=�″]Answer d. A virus obtains its envelope during release.[/hidden-answer]

Which of the following components is brought into a cell by HIV?

  1. a DNA-dependent DNA polymerase
  2. RNA polimerase
  3. ribosoom
  4. omgekeerde transkripsie

[reveal-answer q=�″]Show Answer[/reveal-answer]
[hidden-answer a=�″]Answer d. Reverse transcriptase is brought into a cell by HIV.[/hidden-answer]

A positive-strand RNA virus:

  1. must first be converted to a mRNA before it can be translated.
  2. can be used directly to translate viral proteins.
  3. will be degraded by host enzymes.
  4. is not recognized by host ribosomes.

[reveal-answer q=�″]Show Answer[/reveal-answer]
[hidden-answer a=�″]Answer b. A positive-strand RNA virus can be used directly to translate viral proteins.[/hidden-answer]

What is the name for the transfer of genetic information from one bacterium to another bacterium by a phage?

[reveal-answer q=�″]Show Answer[/reveal-answer]
[hidden-answer a=�″]Answer a. Transduction is the name for the transfer of genetic information from one bacterium to another bacterium by a phage.[/hidden-answer]

Vul die spasie in

An enzyme from HIV that can make a copy of DNA from RNA is called _________________.

[reveal-answer q=�″]Show Answer[/reveal-answer]
[hidden-answer a=�″]An enzyme from HIV that can make a copy of DNA from RNA is called omgekeerde transkripsie.[/hidden-answer]

For lytic viruses, _________________ is a phase during a viral growth curve when the virus is not detected.

[reveal-answer q=�″]Show Answer[/reveal-answer]
[hidden-answer a=�″]For lytic viruses, eclipse is a phase during a viral growth curve when the virus is not detected.[/hidden-answer]