Arvsmassa, proteinsyntes och virus.
Vi har lärt oss om den centrala dogmen: flödet av information från DNA till RNA till protein. Vi har sett hur proteinsyntesen bygger allt vi består av och hur genreglering och epigenetik finjusterar dessa processer.
Virus utnyttjar dessa biologiska processer för sin egen vinning, hur går det till?
Vad är ett virus?
Virus är små, smittsamma partiklar som befinner sig i gränslandet mellan levande och icke-levande. De saknar egen cellstruktur och kan inte föröka sig på egen hand. För detta måste de infektera en levande värdcell.
Definition: Virus
Ett virus är en obligat intracellulär parasit, vilket betyder att den är helt beroende av en värdcell för sin överlevnad och reproduktion.
Ett virus uppbyggnad
Ett virus är uppbyggt av två eller tre huvuddelar, som alla är uppbyggda av de molekyler vi tidigare studerat:
- Arvsmassa: Ritningen för nya virus. Till skillnad från våra celler kan virusets arvsmassa bestå av antingen DNA eller RNA.
- Kapsid: Ett skyddande skal uppbyggt av proteiner. Kapsidens form är ofta specifik för viruset.
- Hölje (hos vissa virus): Ett yttre lager av lipider (fett) som viruset stulit från värdcellens membran. Proteiner på höljet hjälper viruset att fästa vid nya celler.
Kapande av cellens mekanismer
Eftersom virus saknar egna ribosomer och enzymer för proteinsyntes, måste de kapa värdcellens. Detta sker genom tre metoder, lytisk cyken, lysogen cykel, och retrovirus.
Lytisk cykel
- Transkription (om det är ett DNA-virus): Virusets DNA tar sig in i din cellkärna. Ditt eget enzym, RNA-polymeras, luras att transkribera virusets gener till viralt mRNA.
- Translation (för alla virus):
- Det virala mRNA:t åker ut till dina ribosomer.
- Dina tRNA-molekyler, som plikttroget bär på aminosyror, börjar läsa av de virala kodonen.
- Istället för att bygga dina proteiner, bygger ribosomen nu virusproteiner (t.ex. nya kapsider) baserat på virusets ritning.
Viruset använder alltså cellens hela maskineri för proteinsyntes för att bygga sig självt.
Den lytiska cykeln avslutas med att cellen “spricker” (lyserar) och hundratals nya virus släpps ut redo att infektera nya celler!
Lysogen cykel
Vissa virus kan integrera sitt DNA i värdcellens kromosom. Detta vilande virus-DNA kallas för en profag. Här ser vi en koppling till genreglering – virusets gener är “tysta” men replikeras tillsammans med värdcellens DNA vid varje celldelning. En yttre signal kan senare aktivera profagen och starta en lytisk cykel.
Virus kan alltså både utnyttja och manipulera cellens system för genreglering.
Retrovirus
Den centrala dogmen säger att information flödar från DNA till RNA. Retrovirus, som HIV, är RNA-virus som vänder på detta.
- De bär med sig ett unikt enzym: omvänt transkriptas.
- Inne i värdcellen används enzymet för att skapa en DNA-kopia från virusets RNA-mall (RNA → DNA).
- Denna DNA-kopia kan sedan integreras i värdcellens genom.
Kunskapen om omvänt transkriptas har blivit ett ovärderligt verktyg inom genteknik, där man använder det för att skapa DNA-kopior av mRNA och studera vilka gener som är aktiva i en cell.