background image

 

 

 

Replication of viruses  

An overview 

Aim: 

Study the general steps in viral replication cycles. 

Objectives:  

1.  Viral growth curve  

2.  Stepwise description of specific events during virus growth 

3.  Atypical viruses  

 

The viral replication cycle is described below in two different 

ways: 

1.  Growth curve, which shows the amount of virus produced at 

different times after infection.  

 

 

 

 

 

 

د

.

فائزة عبذ اهلل مخلص

 

Lec. 2

 


background image

 

2.  Stepwise description of the specific events within the cell during 

virus growth:  

Attachment, penetration, and uncoating: 

1.  Attachment or interaction of a virion with a specific receptor site 

on the surface of a cell. 

2.  Penetration:  

A. Direct translocation across cell membrane. 

 

 

 

 

 

 

B. 

Fusion of viral envelope and cell membrane

 

                                                

 

 

 

 

C. 

Engulfed in a pinocytotic vesicle

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

3. Uncoating  

Gene expression and genome replication

:  

Early viral mRNA synthesis (transcription) 

A. DNA viruses: 

   

Replicate in the nucleus and use the host cell DNA-dependent RNA 

polymerase to synthesize their mRNA. 

The poxviruses are the exception because they replicate in the cytoplasm. 

They carry their own polymerase within the virus particle. 

The genome of all DNA viruses consists of double-stranded (ds) DNA, 

except for the parvoviruses, which have a single-stranded (ss) DNA genome. 

B. RNA viruses: 

Fall into four groups with quite different strategies for synthesizing mRNA. 

1.  Single- stranded RNA of positive polarity.  

These viruses use their RNA genome directly as mRNA (e.g. Poliovirus). 

2.  Single- stranded RNA of negative polarity.  

An mRNA must be transcribed by using the negative strand as a template. 

The virus carries its own RNA- dependent RNA polymerase (e.g. Influenza 

virus). 

 

 

 

 

 

 

 

                                                      
                                                       

                                                               

-ve sense

 

 
                                                       
                                                          

                                                           

+ve sense RNA  

                                                    ( mRNA) 


background image

 

3.   Double- stranded RNA: 

The virus carries its own polymerase for transcribing into 

mRNA (e.g. Reovirus). 

 

 

 

 

 

 

4.  Single- stranded RNA of positive polarity : 

   The RNA transcribed into double- stranded DNA by the RNA- 

dependent DNA polymerase (reverse transcriptase), carried by 

the virus. This DNA copy is then transcribed into viral mRNA 

by the regular host cell RNA polymerase. (e.g. Retroviruses). 

 

                                                 +ve  sense RNA 

                         

 

 

                                                 -ve sense DNA                     

 

 

     

 

+ve sense strand 
transcribed by viral 
reverse transcriptase

                                                        

+ve                                                

                                           -ve 

 

 
 

                                                        

+ve sense RNA  

                                                ( mRNA) 

-ve   ds DNA 
+ ve

 

-ve sense strand transcribed by host cell polymerase into mRNA

 

 

Enters the nucleus & 
integrated into host 
genome. 


background image

 

   Most RNA viruses undergo their entire replication cycle in 

cytoplasm. The two principle exceptions are retroviruses and 

influenza viruses, both of which have an important replication step 

in the nucleus.  

  Early viral proteins synthesis (Translation): 

   Once the viral mRNA of either DNA or RNA viruses is 

synthesized, it is translated by host cell ribosomes into viral 

proteins. Some of which are early proteins, i.e. enzymes required 

for replication of viral genome, and others of which are late 

proteins, i.e. structural proteins of the progeny viruses.  

Early proteins: occurring before the replication of the genome. 

Late proteins: occurring after genome replication. 

   

   The most important of the early proteins for many RNA viruses 

is the polymerase that will synthesize many copies of viral genetic 

material for the progeny virus particles. Most viruses make a virus 

encoded- polymerase that replicates the genome.  

  Replication of viral genome (complementarity): 

Replication of the viral genome is governed by the principle of 

complementarity, which requires that a strand with a 

complementary base sequence be synthesized; this strand then 

serves as the template for the synthesis of actual viral genome. 


background image

 

    

Late viral mRNA synthesis (transcription) 

Late viral proteins synthesis (translation): 

Capsid proteins 

Assembly and release

:  

The progeny particles are assembled by packaging the viral nucleic 

acid within the capsid proteins. 

Virus particles are released from the cell by either of two 

processes: 

1.  Rupture of the cell membrane and release of the mature 

particles (unenveloped viruses). 

2.  Budding through the outer cell membrane (enveloped 

viruses). 

 

 

Replication of viral genome (complementarity)

 


background image

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The Growth cycle DNA virus 


background image

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The growth cycle of RNA virus 


background image

 

Atypical virus like agents: 

1.  Defective viruses are composed of viral nucleic acid and 

proteins. Viruses usually have a mutation or a deletion of part 

of their genetic material. 

2.  Pseudovirions: contain host cell DNA instead of viral DNA 

within the capsid. 

3.  Viroids: Consist solely of a single molecule of circular RNA 

without a protein coat or envelope. 

4.  Prions:  are infectious particles that are composed solely of 

protein. No detectable nucleic acid. 

They are implicated as the cause of certain “slow” diseases 

called transmissible spongiform encephalopathies : 

  Creutzfeldt-Jakob disease in humans. 

  Scrapie in sheep 

The term spongiform refers to the sponge-like appearance of 

the brain seen in these diseases. The holes of the sponge are 

vacuoles resulting from dead neurons. 

Prion proteins are encoded by a cellular gene. When these 

proteins are in normal configuration, they are non pathogenic, but 

when their configuration changes, they aggregate into filaments, 

which disrupts neuronal function and results in the symptoms of 

disease. 


background image

10 

 

  Prions are highly resistant to inactivation by UV light, heat, they 

are remarkably resistant to formaldehyde and nucleases. They are 

inactivated by hypochlorite, NaOH, and autoclaving.  

  Prions transmitted by human growth hormone and neurosurgical 

instruments. 

  Because they are normal human proteins, they do not elicit an 

inflammatory response or an antibody response in humans. 

Bovine spongiform encephalopathy  

 “Mad cow” disease. Cattle eating brains obtained from sheep 

infected with scrapie prions. 

 

 

 

Ref. 
 
Jawetz , Medical Microbiology 25

th

 edition /2010 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 14 عضواً و 190 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل