Cycle de rétrovirus | Aspects importants du cycle de vie des rétrovirus avec 10 FAQ

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Retrovirus

au jugement, rétrovirus sont la classe des virus ayant l'ARN comme génome et pouvant insérer son génome dans l'ADN de l'hôte, cette étape est cruciale pour le cycle de vie d'un rétrovirus ou du cycle de rétrovirus modifiant ainsi le génome de la cellule hôte. Après être entré dans le cytoplasme de l'hôte, le rétrovirus synthétise l'ADNc à partir de l'ARN génomique en utilisant son enzyme transcriptase inverse. Ce processus est inhabituel et inverse du processus de transcription normal, d'où transcription inversée. Le virus est connu sous le nom de rétrovirus (rétro signifie «en arrière»). L'ADNc formé dans le processus de transcription inverse est intégré dans le génome de la cellule hôte avec une enzyme connue sous le nom d'intégrase.

Après cette étape, l'ADN rétroviral est connu sous le nom de provirus. Le provirus fait désormais partie du génome de la cellule hôte. Il subit la réplication, la transcription et la traduction et l'ADN de la cellule hôte. Le provirus est capable de produire et d'assembler de nouvelles copies du virus en suivant le cycle du rétrovirus.

Les rétrovirus sont classés en trois sous-familles:

  • Oncorétrovirus: ce sont les virus oncogènes qui causent plusieurs types de cancers.
  • Lentivirus sont communément appelés rétrovirus lents qui provoquent des déficits immunitaires chez plusieurs organismes.
  • Spumavirus sont également connus sous le nom de virus mousseux et ne provoquent pas de maladie.

Certaines maladies graves causées par des rétrovirus chez l'homme et d'autres animaux comprennent:

  • Le cancer chez la souris est causé par le virus de la leucémie murine (MLV)
  • Diverses maladies chez l'homme sont causées par des virus T-lymphotropes humains (HTLV)
  • Le syndrome d'immunodéficience acquise (SIDA) est causé par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH)

Provirus

C'est un génome viral intégré dans l'ADN de la cellule hôte. Semblable au cas des bactériophages, les provirus sont fréquemment appelés prophages. Mais, la légère différence entre le provirus et le prophage est que même si la cellule hôte est en état de stress, un provirus ne se détache pas (excise) du génome de l'hôte, contrairement à un prophage. 

Un provirus peut exister à l'état d'un élément viral endogène inactif, ou il peut subir une réplication. Les éléments viraux endogènes inactifs ne se répliquent pas tant que le processus de réplication du génome de la cellule hôte ne démarre pas. Toutes les cellules filles de l'hôte infecté contiendront alors le provirus. L'état inactif pourrait durer de nombreuses générations de la cellule hôte. Le rétrovirus endogène reste toujours à l'état de provirus. Ce processus de multiplication du virus est connu sous le nom de reproduction lysogène.

L'intégration du génome viral dans l'ADN de la cellule hôte se traduit généralement par une infection productive ou latente.

Infection productive: le provirus commence à transcrire l'ARNm pour produire de nouvelles copies du virus en détournant la machinerie cellulaire de l'hôte. Une augmentation des copies du virus à l'intérieur de la cellule hôte entraîne la lyse de sa membrane cellulaire. Les particules virales sont libérées après la lyse de la cellule hôte. Ils peuvent infecter les autres cellules voisines du corps hôte.

Infection latente: le provirus reste silencieux sur le plan transcriptionnel la plupart du temps. Mais, le provirus devient transcriptionnellement actif avec le changement des conditions de santé et d'environnement de l'hôte. Le changement entraîne le passage d'une infection latente à une infection productive.

Près de 8% du génome humain comprend des provirus et des rétrovirus endogènes hérités. Plusieurs virus procaryotes intègrent également le génome dans leur cellule hôte procaryote comme les virus eucaryotes. Les provirus procaryotes se répliquent généralement lorsque le chromosome circulaire entier se réplique.

Rétrovirus vs provirus

Les principales différences entre les provirus et les rétrovirus sont les suivantes:

Provirus

  • C'est un génome viral intégré au génome de l'hôte
  • C'est une étape de réplication du virus
  • Ils ne contiennent pas d'enzyme de transcriptase inverse

Retrovirus

  • C'est un virus à ARN qui a la capacité de synthétiser l'ADNc à partir de l'ARN par le processus de transcription inverse
  • Ce sont des virus à ARN simple brin
  • Ils contiennent une enzyme connue sous le nom de transcriptase inverse
cycle de rétrovirus
Figure (Cycle du rétrovirus): Cycle de vie du rétrovirus
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hiv_gross.png

Cycle de rétrovirus

Le cycle de vie ou la réplication des rétrovirus est unique par rapport aux autres organismes. Le cycle de réplication du rétrovirus se déroule dans les phases suivantes:

Infection: les rétrovirus entrent en contact avec l'hôte et infectent les cellules normales du corps de l'hôte.

Transcription inversée: dans le cytoplasme de la cellule hôte, le processus de transcription inverse a lieu. L'ADNc est produit à partir du génome de l'ARN viral à l'aide d'une enzyme connue sous le nom de transcriptase inverse, et le processus est connu sous le nom de transcription inverse.

L'ADNc est ensuite introduit dans le noyau de la cellule hôte par le complexe de pores nucléaires.

Intégration: l'ADNc (ADN viral) s'intègre désormais avec le génome de la cellule hôte à l'aide d'une enzyme appelée intégrase

Expression des gènes viraux: les gènes viraux sont ensuite transcrits pour former de l'ARNm, qui subit plus tard une traduction pour produire des protéines virales.

Libération de particules virales: les particules virales sont ensuite libérées de la cellule hôte par rupture de la membrane cellulaire de la cellule hôte (phase lytique). 

L'infection se propage: les particules virales libérées par les cellules hôtes infectent alors les cellules hôtes voisines. 

ARN viral

L'ARN contient également des informations génétiques similaires à l'ADN. Plusieurs virus (en particulier les rétrovirus) contiennent un génome à ARN, et ils sont souvent considérés comme des virus à ARN. Leurs génomes ARN se traduisent par un codage pour une variété de protéines. Certaines de ces protéines sont souvent impliquées dans la réplication, la transcription et la transcription inverse du génome de l'ARN viral. Certaines des protéines protègent l'ARN / génome viral lorsque la particule virale entre en contact avec l'hôte. Les viroïdes sont des agents pathogènes composés de molécules d'ARN seules; ils sont répliqués à l'intérieur du corps de la plante hôte à l'aide de l'ARN polymérase de la cellule végétale. Les viroïdes ne codent pour aucune protéine.

Les ARN sont la bio-macromolécule cruciale présente dans les rétrovirus. Ils sont généralement impliqués dans la synthèse des protéines et transportent les informations génétiques de l'ADN en dehors du noyau essentiel à la maintenance.  

Le matériel génétique du VIH se compose de

Le VIH (virus de l'immunodéficience humaine) est un rétrovirus qui provoque le SIDA (syndrome d'immunodéficience acquise) qui échoue dans le système immunitaire de l'organisme. L'état du sida rend notre corps plus vulnérable aux infections pathogènes et même responsable du pronostic de plusieurs types de cancers. Le VIH est un rétrovirus et appartient à la famille des Retroviridae. C'est ce qu'on appelle un rétrovirus car, contrairement à tous les autres virus, ils stockent leurs informations génétiques dans l'ARN plutôt que dans l'ADN, et avec l'aide d'une enzyme connue sous le nom de transcriptase inverse, ils font une copie de l'ADNc (ADN complémentaire) à partir de leur génome d'ARN dès qu'ils entrent dans la cellule hôte.

Ils acquièrent des machines cellulaires hôtes pour synthétiser ou reproduire des particules virales. Le VIH a deux copies de l'ARN simple brin de sens positif (+ ssRNA) sous forme de génome enveloppé par une capside conique de protéines. En outre, le VIH contient des enzymes telles que l'intégrase, la ribonucléase, la protéase et la transcriptase inverse, qui sont nécessaires pour développer un rétrovirus. 

Figure (cycle du rétrovirus): génome et structure du VIH
"Structure du virion du VIH"(CC BY 2.0) par NIAID

Les virus à ARN nécessitent leur propre approvisionnement en certaines enzymes car

Les rétrovirus (virus à ARN) contiennent de l'ARN comme matériel génétique ou génome. En revanche, les cellules du corps hôte contiennent de l'ADN comme génome. Pour intégrer le génome dans l'ADN de la cellule hôte, le rétrovirus synthétise l'ADNc de son génome ARN par transcription inverse. L'enzyme transcriptase inverse est impliquée dans ce processus et a besoin d'une matrice d'ARN pour synthétiser l'ADNc. Dans le but de synthétiser l'ADNc à partir d'ARN, les rétrovirus portent leurs propres enzymes pour la réplication et la recombinaison du génome viral avec l'ADN de la cellule hôte car l'ADN de la cellule hôte ne possède pas de gènes pour ces enzymes.

Téminisme

C'est une théorie basée sur la transcription inverse (se produit principalement dans le cycle du rétrovirus). Le téminisme est utilisé pour expliquer que l'ARN peut également agir comme un modèle pour la formation d'ADNc. Le processus commence dès que le rétrovirus pénètre dans le corps de l'hôte. Le processus de transcription inverse opère dans le cytoplasme des cellules hôtes. L'ARN du rétrovirus fait son entrée dans le complexe nucléo-protéique. Le processus de transcription inverse produit un duplex d'ADN linéaire ayant de longues répétitions terminales (LTR), communément appelées duplications terminales. Les duplications terminales ne sont pas présentes dans le génome de l'ARN rétroviral.

Selon le dogme central:

ADN -> ARNm -> Protéine

L'ADN code pour l'ARNm par le processus de transcription, et cet ARNm code en outre pour la protéine par le processus de traduction.

Le téminisme est la seule exception connue du dogme central présenté par les rétrovirus. Les virus contenant le génome ARN connaissent une phase de leur cycle de vie. Leur ARN est utilisé comme matrice pour synthétiser l'ADN par l'action de l'enzyme transcriptase inverse. Leur capacité à effectuer une transcription inverse est très souvent utilisée dans le domaine de la biologie moléculaire.

Figure (cycle du rétrovirus): Le téminisme est la seule exception du dogme central https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Extended_Central_Dogma_with_Enzymes.jpg

Enzymes ARN

Enzymes ARN (Ribozymes) sont les molécules d'ARN présentant la capacité de catalyser les réactions de plusieurs voies biochimiques. L'enzyme ARN facilite la réaction comme l'épissage de l'ARN (une modification post-traductionnelle chez les eucaryotes). En 1982, il a été révélé pour la première fois que l'ARN agit comme un bio-catalyseur comme les enzymes, et il agit également comme matériel génétique. Cela a été soutenu par l'hypothèse du monde de l'ARN, qui suggère l'importance de l'ARN dans l'évolution des systèmes pré-biotiques se répliquant de manière autonome (auto-réplicatifs).

Les ribozymes sont également impliqués dans la formation de liaisons peptidiques, la ligature et le clivage du complexe ADN et ARN. Les enzymes ARN sont impliquées dans la liaison de l'ARN ribosomal (ARNr) de la grande sous-unité du ribosome avec les acides aminés pendant la traduction et la synthèse des protéines. Les enzymes ARN sont également impliquées dans la biosynthèse de l'ARNt (ARN de transfert) et la réplication des virus. Le ribozyme en épingle à cheveux, le leadzyme, le VSribozyme et les ribozymes en tête de marteau sont des exemples courants d'enzymes ARN.

Figure (cycle du rétrovirus): action catalytique du ribozyme
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ribozyme.jpg

Conclusions

Cet article couvre les aspects du cycle de vie des rétrovirus et la différence entre les provirus et les rétrovirus. Pour en savoir plus sur les rétrovirus et la transcriptase inverse, cliquer ici

FAQs

Q1. Qu'est-ce qui rend le processus de transcriptase inverse moins précis et moins sujet aux erreurs? Existe-t-il un moyen de le rendre plus précis?

Répondre: Puisque la transcriptase inverse n'a pas la capacité de relire le produit polymérisé, le processus de transcription inverse est très sujet aux erreurs. La transcriptase inverse conçue peut résoudre le problème des erreurs.

Q2. La transcriptase inverse n'est-elle pas utilisée par la cellule normale chez l'homme

Répondre: Notre corps possède un type spécifique de transcriptase inverse connue sous le nom de télomérase responsable de la synthèse de l'ADN télomérique. 

Q3. Est-ce que quelqu'un sait comment un rétrovirus comme le VIH peut produire de l'ADNdb à partir de molécules d'ARNs 2 + et d'une transcriptase inverse

Répondre: les rétrovirus sont caractérisés par la présence de l'enzyme transcriptase inverse et du génome d'ARN. Ils produisent de l'ADNdb à partir de l'ARNsb à l'aide de l'enzyme transcriptase inverse, puis intègrent leur génome dans le génome de l'hôte. Puis le génome rétroviral intégré (provirus) transcrit et traduit avec les particules virales (cycle du rétrovirus). 

Q4. Lorsque la transcriptase inverse lit l'ARN, est-ce qu'elle lit de 3 ′ à 5 ′

Répondre: la transcriptase inverse se lie à l'extrémité 5 'de la matrice d'ARN. Il synthétise l'ADN dans la direction 5 '-> 3.'

Mais lit le modèle d'ARN dans la direction 3 '-> 5.'

Q5. Une transcriptase inverse peut-elle transcrire un ARNm en ADN

Répondre: Oui, il peut synthétiser l'ADN à partir de l'ARNm. Plus précisément, la transcriptase inverse est souvent utilisée pour construire des bibliothèques d'ADNc à partir de modèles d'ARNm.

Q6. Quels virus sont des rétrovirus

Répondre: Les virus contenant de l'ARN comme génome sont connus sous le nom de rétrovirus. 

Q7. Le ribozyme est-il une protéine

Répondre: Les ribozymes sont des molécules d'ARN et, dans certains cas, ils peuvent varier en fonction des complexes ARN-protéines. Les ribosomes sont catalytiquement actifs.

Q8. Les infections à rétrovirus sont-elles toujours incurables et mortelles? 

Répondre: les spumavirus (une classe de rétrovirus) ne provoquent pas de maladies. Toutes les infections rétrovirales ne sont pas mortelles. 

À propos du Dr Abdullah Arsalan

Je suis Abdullah Arsalan, j'ai terminé mon doctorat en biotechnologie. J'ai 7 ans d'expérience en recherche. J'ai publié jusqu'à présent 6 articles dans des revues de renommée internationale avec un facteur d'impact moyen de 4.5 et peu d'autres sont pris en compte. J'ai présenté des articles de recherche dans diverses conférences nationales et internationales. Mon domaine d'intérêt est la biotechnologie et la biochimie avec un accent particulier sur la chimie des protéines, l'enzymologie, l'immunologie, les techniques biophysiques et la biologie moléculaire.

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