РНК вирусите се репликират в цитоплазмата, с изключение на грипните вируси и ретровирусите, които правят това.
Размножаването на вирусите протича на няколко етапа (фиг. 7).
Върху клетките има различни рецепторни структури, към които вирусите се прикрепят със своите рецептори. В орто- и парамиксовирусите роля играят ганглиозиди (сиаликосъдържащи гликолипиди), в човешкия имунодефицитен вирус (HIV) - гликопротеин 120 и др. Примери за клетъчни рецептори: CD4 - молекула за HIV, рецептори за C3-комплемент - за вируса на Epstein-Barr, b-адренергични рецептори - за реовируси.
2.Проникванетона вируса в клетката може да стане по два начина: виропексис и сливане на вирусната и клетъчната мембрана.
При виропексис (ендоцитоза) възниква инвагинация на част от клетъчната мембрана, образуването на вътреклетъчна вакуола и след това вакуолата с вируса може да навлезе в различни части на цитоплазмата или в клетъчното ядро.
Процесът на сливане се осъществява с помощта на вирусни протеини на капсидната или суперкапсидната мембрана, които се сливат с плазмената мембрана на клетката гостоприемник.
Парамиксовирусите имат специален F-протеин, който причинява сливането на клетъчни и вирусни мембрани. Подобни протеини се срещат и в други вируси. При грипния вирус това е хемаглутинът, който предизвиква адсорбцията му върху клетъчната мембрана. Слетите протеини са най-важните фактори за вирулентността на вирусите. Те водят до образуването на клетъчен синцитиум (например при HIV инфекция).
3. „Събличане“ на вириони или депротеинизация е процесът на освобождаване на нуклеиновата киселина на вируса от заобикалящата го обвивка с последващото й проникване в цитоплазмата или в клетъчното ядро. "Събличането" на вириона започва веднага след прикрепването му къмклетъчни рецептори и продължава в ендоцитната вакуола, както и в ядрените пори и перинуклеарното пространство.
4.Биосинтезана вирусни компоненти. Нуклеинова киселина, която навлиза в клетка, носи генетична информация, която се конкурира с генетичната информация на клетката. Той нарушава работата на клетъчните системи, потиска клетъчния метаболизъм и го принуждава да синтезира вирусни протеини и нуклеинови киселини, които се използват за изграждане на вирусно потомство.
Тъй като генетичният апарат на вирусите е различен, предаването на наследствената информация и синтезът на ДНК и РНК са различни.
Когато е заразен с ДНК-съдържащ вирус, ДНК вирусът се транскрибира в иРНК с помощта на ДНК-зависима РНК полимераза, която може да бъде вирусна, когато се възпроизвежда в цитоплазмата, или клетъчна, ако се среща в ядрото (аденовируси и др.). Освен това, ако това се случи в цитоплазмата (поксвируси), тогава вирусната РНК полимераза чете част от ДНК генома и започва синтеза на иРНК и започва образуването на първични ензими за репликация на вирусна ДНК. Тези ензими индуцират четенето на втората част от оригиналната ДНК - появява се "късна" иРНК, осигуряваща синтеза на структурни протеини.
При заразяване с РНК вирусРНК се синтезира от РНК полимераза върху вирусна РНК матрица; синтезът на вирусни протеини се извършва в цитоплазмата, а РНК в ядрото или в цитоплазмата (пикорнавируси, тогавируси).
За (+)РНК-верижни вируси (флави-, пикорна-, тогавируси) функцията на информационна РНК се изпълнява от самия геном, който е шаблон за нови РНК молекули, на базата на които се синтезират вирусни протеини в рибозомите.
При (-) РНК вируси (орто-, парамиксо-, рабдовируси) геномът не изпълнява функцията на информационна РНК, няма инфекциозност, но вирусите имат РНК-полимерази, необходими за синтеза на РНК, комплементарна на генома, т.е. иРНК, които осигуряват синтеза на вирусни протеини.
В противен случай възниква репликация на РНК-съдържащи ретровируси (онкогенни, HIV), които съдържат обратна транскриптаза или ревертаза (виж фиг. 7). Уникалността на този ензим се състои в способността му да индуцира синтеза на вирусна ДНК верига върху вирусна РНК матрица. Този процес се нарича обратна транскрипция. Върху шаблона на една ДНК верига се синтезира комплементарна втора верига; получената двойноверижна ДНК се пренася в ядрото. Клетъчната ДНК претърпява сплайсинг (под въздействието на ендонуклеази) с образуването на рекомбинанти с тази вирусна ДНК. Появява се ДНК провирус. С помощта на клетъчна ДНК-зависима РНК полимераза се разчита интегрираната в ДНК на клетката ДНК провирус, последвана от синтез на вирусна (+) РНК и иРНК, които определят образуването на вирусни структурни протеини и ензими. Продължаващият синтез на ДНК вериги осигурява нови вириони с геном.
Броят на гените във вирусния геном е ограничен, така че има допълнителни механизми за предаване на повече информация, отколкото носи вирусната нуклеинова киселина. Например, транскрипцията на информация от пренаписване на ДНК участъци към иРНК може да възникне чрезснаждане(изрязване на безсмислени кодони и зашиване на краищата), както и поради четенето на тРНК антикодони от различни нуклеотиди на една и съща иРНК молекула, в резултат на което се появяват нови триплети и предаваната информация се увеличава.
Образуването на нуклекапсиди става, когато синтезираните вирусни нуклеинови киселини и протеини специфично се разпознават един друг и са свързани чрез хидрофобна сол и водородни връзки. Основата на самосглобяването на прости вириони е способността на вирусните полипептиди да се комбинират в капсомери,образувайки полиедър. Полипептидите могат също да се навиват около вирусната нуклеинова киселина.
За вирусите е важен синтезът на М-протеина (матричен протеин), който участва в сглобяването на вириони.
Често простите вириони са монтирани върху репликационни комплекси, които са мембраните на ендоплазмения ретикулум. Сглобяването на нуклеокапсида на сложните вириони започва от репликационните комплекси и продължава в плазмената мембрана, където присъстват суперкапсидни гликопротеини.
Нуклеокапсидите на херпесния вирус и много вируси, съдържащи ДНК, са монтирани в клетъчното ядро върху неговата мембрана. След това те пъпчат и придобиват суперкапсидна мембрана. Окончателното образуване на вириона се извършва в мембраните на ендоплазмения ретикулум и в апарата на Голджи.
Освобождаването на вируси от клетката става: 1) чрез експлозия на черупката (в този случай клетката умира), което е типично за вируси, които нямат суперкапсид (пикорнавируси); 2) чрез пъпкуване, което е присъщо на вируси, които имат суперкапсид. В последния етап на сглобяване нуклеокапсидите се фиксират върху клетъчната плазмена мембрана и я изпъкват, образува се "бъбрек", който след това се отделя от клетката (орто-, парамиксо-, рабдовируси). Така клетката остава жизнеспособна.
Времето, необходимо за размножаване, варира от 5-6 часа (за грипния вирус) до няколко дни (вирусите на морбили, аденовирусите).
Интеграция с клетъчния геном. Нуклеиновите киселини (ДНК и РНК) на вирусите могат да бъдат включени в клетъчния геном с помощта на ендонуклеази, рестрикционни ензими и лигази. Вирусната ДНК в кръгова форма е интегрирана в клетъчния геном. Мястото на включване в генома се определя от хомоложните нуклеотидни последователности на определени участъци (сайтове на ДНК). След вграждането в клетъчния геном ДНК вирусът ставапровирус, който може да промени клетъчния метаболизъм, водещ до автоимунни, хронични заболявания и тумори. Под въздействието на физични и химични фактори, ДНК провирусът се изрязва от клетъчната хромозома и се превръща в нормален вирус.
Геномът на РНК вирусите се включва в клетъчния геном с участието на обратна транскриптаза, която образува ДНК транскрипт на една верига върху РНК шаблон (виж фиг. 7). Получената ДНК верига служи като шаблон за образуването на втората верига и след това двуверижната ДНК транскрипт се затваря в пръстен и се интегрира в клетъчния геном. Този процес на интегриране на РНК вируса в клетъчния геном се наричавирогения. Както в случая с ДНК провирусите, свойствата могат да се променят в клетката, което води до заболявания.
Видове вирусни инфекции. На клетъчно ниво се изолират автономни инфекции, ако вирусният геном се репликира независимо от клетъчния и интеграционни инфекции, ако вирусният геном е включен в клетъчния. Автономната инфекция се разделя на продуктивна, при която се образува инфекциозно потомство, и абстинентна, при която инфекциозният процес прекъсва и не се образуват нови инфекциозни частици.
Според протичането се разграничаватострииперсистиращиинфекции. Острата инфекция, в зависимост от съдбата на заразената клетка, се разделя на цитолитична и нецитолитична, цитолитична завършва с образуването на CPP. Той придружава продуктивната фаза на взаимодействието на вируса с клетката. Устойчивата инфекция може да възникне като носителство, латентна, хронична или бавна инфекция. Латентната е инфекция без освобождаване на вируса в околната среда. Хроничната инфекция е придружена от отделяне на вируса и периоди на ремисия и обостряне. Бавната инфекция се характеризира с дълъг инкубационен периоди последващо продължително прогресивно протичане с фатален изход.
На нивото на тялото вирусните инфекции се разделят на фокални - когато възпроизвеждането на вируси се извършва на входната врата и генерализирано - когато вирусът се разпространява в различни органи и тъкани.