溶菌サイクルは、細胞に入るウイルスは、細胞の複製メカニズムを引き継ぎ、それを通して宿主細胞内のウイルス、の二つの別のライフサイクルの一つです。中に入ると、DNAとウイルスのタンパク質が作られ、細胞を溶解(破壊)します。したがって、新たに生成されたウイルスは、崩壊した宿主細胞を離れ、他の細胞に感染する可能性があります。
この複製方法は、細胞に感染したウイルスが宿主のDNAに自身を挿入し、DNAの不活性セグメントとして機能し、細胞が分裂するときにのみ複製する溶原性サイクルとは対照的です。
ラムダファージ:溶菌サイクルと溶原性サイクル
溶原性サイクルは宿主細胞にいかなる損傷も引き起こさないが潜伏状態であり、溶解サイクルは感染細胞の破壊をもたらす。
溶解サイクルはより一般的であるため、一般的にウイルス複製の主要な方法と考えられています。さらに、溶原性サイクルは、この潜在的な段階を溶解サイクルに入れる原因となる、紫外線への曝露などの誘導事象がある場合に、溶解サイクルにつながる可能性があります。
溶菌サイクルをよりよく理解することにより、科学者は免疫系がこれらのウイルスを撃退するためにどのように反応するか、そしてウイルス性疾患を克服するために新しい技術をどのように開発できるかをよりよく理解できます。
ウイルスの複製を妨害する方法を学び、それによってウイルスが原因で人間、動物、農作物に影響を与える病気に対処する方法を学ぶために、多くの研究が行われています。
科学者はいつの日か、健康に関心のあるウイルスの破壊的な溶菌サイクルを開始するトリガーを停止する方法を理解できるようになることを望んでいます。
結石サイクルの一般性
ウイルスの繁殖は、バクテリオファージ(またはファージ)として知られている細菌に感染するウイルスを研究することで最もよく理解されます。溶解サイクルと溶原性サイクルは、ウイルスで確認されている2つの基本的な生殖プロセスです。
バクテリオファージを用いた研究に基づいて、これらのサイクルが説明されています。溶解サイクルには、ウイルスが宿主細胞に入り、細胞のDNAを複製する分子を乗っ取ってウイルスDNAおよびウイルスタンパク質を生成することが含まれます。これらは、構造的にファージを構成する2つのクラスの分子です。
宿主細胞内に新たに生成されたウイルス粒子が多数ある場合、これらの粒子は内部からの細胞壁の分解を促進します。
ファージの分子メカニズムを通じて、細胞壁を維持する結合を破壊する特定の酵素が生成され、新しいウイルスの放出を促進します。
たとえば、バクテリオファージラムダは、Escherichia coliの宿主細胞に感染した後、通常はその遺伝情報を細菌の染色体に挿入し、休止状態を維持します。
ただし、特定のストレス条件下では、ウイルスは増殖を開始し、溶解経路をとることがあります。この場合、数百のファージが産生され、その時点で細菌細胞が溶解し、子孫が放出されます。
溶菌サイクルのファージ:ファージT4の例
溶解サイクルを介して増殖するウイルスは、細胞を殺すため、毒性ウイルスと呼ばれます。ファージT4は、5つの段階からなる溶解サイクルを説明するために最も研究された実際の例です。
細胞への固定/接着
T4ファージは最初に大腸菌宿主細胞に付着します。この結合は、宿主の細胞壁に対して高い親和性を持つタンパク質を持つウイルスの尾の繊維によって行われます。
ウイルスが付着する場所は受容体部位と呼ばれますが、単純な機械的な力で付着することもあります。
ウイルスの侵入/侵入
細胞に感染するには、ウイルスはまず細胞膜と細胞壁(存在する場合)を介して細胞に侵入する必要があります。次に、その遺伝物質(RNAまたはDNA)を細胞内に放出します。
ファージT4の場合、宿主細胞に結合した後、宿主細胞壁上の部位を弱める酵素が放出されます。
次に、ウイルスは皮下注射針と同じようにその遺伝物質を注入し、細胞壁の弱い箇所から細胞を押します。
ウイルス分子の複製/合成
ウイルスの核酸は、宿主細胞の機構を使用して、ウイルスの構造部分を構成する遺伝物質とウイルスタンパク質の両方の大量のウイルス成分を生成します。
DNAウイルスの場合、DNAはそれ自体をメッセンジャーRNA(mRNA)分子に転写し、細胞のリボソームを誘導するために使用されます。生産される最初のウイルスポリペプチド(タンパク質)の1つは、感染した細胞のDNAを破壊する機能を果たします。
レトロウイルス(RNAのストランドを注入する)では、逆転写酵素と呼ばれる独自の酵素がウイルスのRNAをDNAに転写し、その後mRNAに転写されます。
ファージT4の場合、大腸菌細菌のDNAは不活性化され、その後ウイルスゲノムのDNAが引き継ぎ、ウイルスDNAは宿主細胞の酵素を使用して宿主細胞のヌクレオチドのRNAを作ります。
ウイルス粒子の集合
ウイルス成分(核酸とタンパク質)の複数のコピーが生成された後、それらは集合してウイルス全体を形成します。
T4ファージの場合、ファージDNAによってコードされるタンパク質は、新しいファージの形成に協力する酵素として機能します。
宿主のすべての代謝はウイルス分子の産生に向けられており、細胞は新しいウイルスで満たされ、制御を取り戻すことができません。
感染した細胞の溶解
新しいウイルス粒子の集合後、細菌細胞の壁を内側から破壊し、細胞外環境からの液体の侵入を可能にする酵素が生成されます。
細胞は最終的に液体で満たされて破裂(溶解)するため、その名前が付けられます。放出された新しいウイルスは、他の細胞に感染する可能性があるため、プロセスを再開します。
参考文献
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