Plik wirusologia Jest to dziedzina biologii, która bada pochodzenie, ewolucję, klasyfikację, patologię oraz biomedyczne i biotechnologiczne zastosowania wirusów. Wirusy to małe cząsteczki o wielkości 0,01–1 µm, których informacja genetyczna służy wyłącznie do ich własnej replikacji..
Geny wirusów są dekodowane przez maszynerię molekularną zakażonej komórki w celu ich namnażania. Dlatego wirusy są bezwzględnie pasożytami wewnątrzkomórkowymi zależnymi od funkcji metabolicznych żywych komórek..
Najbardziej obfity materiał genetyczny na planecie odpowiada materiałowi wirusów. Zarażają inne wirusy i wszystkie żywe istoty. Systemy odpornościowe nie zawsze skutecznie chronią się przed wirusami: niektóre z najbardziej wyniszczających chorób ludzi i zwierząt są wywoływane przez wirusy.
Ludzkie choroby wirusowe obejmują żółtą febrę, polio, grypę, AIDS, ospę i odrę. Wirusy są zaangażowane w około 20% przypadków raka u ludzi. Każdego roku wirusowe infekcje dróg oddechowych i jelit zabijają miliony dzieci w krajach rozwijających się.
Niektóre wirusy są przydatne do typowania bakterii, jako źródła enzymów, do zwalczania szkodników, jako środki przeciwbakteryjne, do zwalczania raka i jako wektory genów.
Indeks artykułów
Pod koniec XIX wieku Martinus Beijerinck i Dmitri Ivanovski niezależnie ustalili, że wolne od bakterii filtraty z chorych roślin tytoniu zawierają czynnik zdolny do zakażenia zdrowych roślin. Beijerinck zadzwonił do tego agenta contagium vivum fluidum.
Teraz wiemy, że filtraty Beijerinck i Ivanovski zawierały wirusa mozaiki tytoniu. Również w XIX wieku Friedrich Loeffler i Paul Frosch doszli do wniosku, że pryszczyca u bydła jest wywoływana przez czynnik niebakteryjny..
W pierwszej dekadzie XX wieku Vilhelm Ellerman i Olaf Bang zademonstrowali przenoszenie białaczki u kurczaków, stosując filtraty bezkomórkowe. Eksperymenty te pozwoliły stwierdzić, że istnieją wirusy zwierzęce, które mogą powodować raka.
W drugiej dekadzie XX wieku Frederick Twort obserwował lizę mikrokoków na płytkach agarowych, na których próbował wyhodować wirusa ospy, zakładając, że ta liza była spowodowana przez wirusa lub enzymy bakterii. Ze swojej strony Felix d'Hérelle odkrył, że prątki wywołujące czerwonkę uległy lizie przez wirusy, które nazwał bakteriofagami..
W 1960 roku Peter Medawar otrzymał Nagrodę Nobla za odkrycie, że wirusy zawierają materiał genetyczny (DNA lub RNA).
Wirusy są klasyfikowane zgodnie z ich cechami. Są to morfologia, genom i interakcja z żywicielem..
Klasyfikacja oparta na interakcji wirusa z żywicielem opiera się na czterech kryteriach: 1) wytworzeniu zakaźnego potomstwa; 2) czy wirus zabija gospodarza; 3) jeśli występują objawy kliniczne; 4) czas trwania infekcji.
Układ odpornościowy odgrywa ważną rolę w interakcji między wirusem a żywicielem, ponieważ determinuje rozwój infekcji. Zatem infekcja może być ostra i subkliniczna (wirus jest usuwany z organizmu) lub trwała i przewlekła (wirus nie jest usuwany z organizmu)..
Klasyfikacja oparta na różnicach genomu (system Baltimore) i klasyfikacja taksonomiczna, która bierze pod uwagę wszystkie cechy wirusów, to systemy najczęściej używane obecnie do katalogowania wirusów..
Aby zrozumieć tę klasyfikację, konieczne jest poznanie części, z których składa się wirus. Wirusy składają się z genomu i kapsydu i mogą mieć otoczkę lub nie. Genom może być DNA lub RNA, jedno- lub dwuniciowy, liniowy lub kolisty.
Kapsyd to złożona struktura składająca się z wielu identycznych podjednostek białek wirusa, zwanych kapsomerami. Jego główną funkcją jest ochrona genomu. Służy również do rozpoznawania i wiązania się z komórką gospodarza oraz do zapewnienia transportu genomu do komórki..
Otoczka to błona złożona z lipidów i glikoprotein, która otacza kapsyd. Pochodzi z komórki gospodarza. Różni się znacznie pod względem wielkości, morfologii i złożoności. Obecność lub brak otoczek służy jako kryterium klasyfikacji wirusów.
Rozróżnia się trzy kategorie wirusów bezotoczkowych: 1) izometryczny, w przybliżeniu kulisty (dwudziestościan lub icosadeltaedron); 2) nitkowate, o prostym kształcie spirali; 3) złożone, bez poprzednich form. Niektóre wirusy, takie jak bakteriofag T2, łączą formy izometryczne i nitkowate.
Jeśli wirus jest otoczony otoczką, można je również przypisać do kategorii morfologicznych w oparciu o charakterystykę nukleokapsydu znajdującego się w błonie..
Klasyfikacja ta, zaproponowana przez Davida Baltimore'a, uwzględnia naturę genomu wirusa pod kątem mechanizmu, którego używa do replikacji kwasu nukleinowego i transkrypcji informacyjnego RNA (mRNA) do biosyntezy białek..
W systemie Baltimore wirusy, których genom RNA ma taki sam sens jak mRNA nazywane są wirusami z dodatnim sensownym RNA (+), podczas gdy wirusy, których genom ma odwrotny sens (komplementarny) do mRNA nazywane są wirusami z ujemnym sensem RNA (-). Wirusy dwuniciowego genomu działają w obie strony.
Wadą tej klasyfikacji jest to, że wirusy o podobnych mechanizmach replikacji niekoniecznie mają inne cechy..
Klasa I. Wirus z genomem dwuniciowego DNA. Transkrypcja podobna do komórki gospodarza.
Klasa II. Wirusy z genomem jednoniciowego DNA. DNA może mieć biegunowość (+) i (-). Konwertowany do dwuniciowego przed syntezą mRNA.
Klasa III. Wirusy z dwuniciowym genomem RNA (dsRNA). Z segmentowanym genomem i mRNA syntetyzowanym z każdego segmentu matrycy DNA. Enzymy biorące udział w transkrypcji kodowanej przez genom wirusa.
Klasa IV. Wirusy z jednoniciowym genomem RNA (ssRNA), polaryzacją (+). Synteza MRNA poprzedzona syntezą antysensowną. Transkrypcja jest podobna do tej z klasy 3.
Klasa V. Wirus z genomem ssRNA o sensie przeciwnym do sensownego mRNA (-). Synteza mRNA wymagająca enzymów kodowanych przez wirusy. Produkcja nowych generacji wirusa wymaga syntezy pośredniego dsRNA.
Klasa VI. Wirus z genomem ssRNA, który przed replikacją wytwarza pośredni dsDNA. Wykorzystuje enzymy przenoszące wirusa.
Klasa VII. Wirusy, które replikują swoje dsDNA poprzez pośredni ssRNA.
Międzynarodowy Komitet Taksonomii Wirusów ustanowił system taksonomiczny do klasyfikowania wirusów. Ten system wykorzystuje kolejność podziałów, rodzinę, podrodzinę i płeć. Nadal toczy się debata na temat zastosowania koncepcji gatunku do wirusów.
Kryteria stosowane do klasyfikacji taksonomicznej obejmują zasięg żywiciela, cechy morfologiczne i charakter genomu. Ponadto brane są pod uwagę inne kryteria, takie jak długość ogona faga (wirusa infekującego bakterie), obecność lub brak pewnych genów w genomach oraz związki filogenetyczne między wirusami..
Przykładem takiej klasyfikacji jest: order Mononegavirales; rodzina Paramyxoviridae; podrodzina Paramyxovirinae, rodzaj Morbillivirus; gatunek, wirus odry.
Nazwy rodzin, podrodzin i rodzajów są inspirowane miejscem pochodzenia, żywicielem lub objawami choroby wywoływanej przez wirusa. Na przykład rzeka Ebola w Zairze nadaje rodzajowi nazwę Ebola; mozaika tytoniu nadaje rodzajowi nazwę Tomabowirus.
Wiele nazw grup wirusów to słowa pochodzenia łacińskiego lub greckiego. Na przykład Podoviridae wywodzi się z języka greckiego podos, co oznacza stopę. Ta nazwa odnosi się do fagów o krótkich ogonach.
Zarażają ptaki i ssaki. Mają zróżnicowaną morfologię, z kopertą. Genom jednoniciowego RNA. Należą do klasy Baltimore V i do rodziny Orthomyxoviridae.
Wirusy grypy należą do tej rodziny. Większość przypadków grypy jest wywoływana przez wirusy grypy A. Epidemie wywoływane przez wirusy grypy B występują co 2-3 lata. Te wytwarzane przez wirusy grypy C są rzadsze.
Wirus grypy A wywołał cztery pandemie: 1) grypę hiszpańską (1918-1919), podtyp wirusa H1N1, nieznanego pochodzenia; 2) grypa azjatycka (1957-1958), podtyp H2N2, pochodzenia ptasiego; 3) grypa hongkońska (1968-1969), podtyp H3N3, pochodzenia ptasiego; 4) świńska grypa (2009-2010), podtyp H1N1, pochodzenia świńskiego.
Najbardziej niszczycielską znaną pandemią była grypa hiszpańska. Zabił więcej ludzi niż pierwsza wojna światowa.
Litery H i N pochodzą odpowiednio z glikoprotein błonowych, hemaglutyniny i neuraminidazy. Te glikoproteiny są obecne w wielu różnych formach antygenowych i są zaangażowane w nowe warianty..
Infekują ssaki, ptaki i inne kręgowce. Sferyczna morfologia z kopertą. Genom jednoniciowego RNA. Należą do VI klasy Baltimore i do rodziny Retroviridae.
Ludzki wirus niedoboru odporności (HIV) należy do tej rodziny, rodzaju Lentiwirus. Wirus ten powoduje uszkodzenie układu odpornościowego osoby zakażonej, czyniąc go podatnym na zakażenie bakteriami, wirusami, grzybami i pierwotniakami. Choroba wywoływana przez HIV jest znana jako zespół nabytego niedoboru odporności (AIDS)..
Inne rodzaje należące do Retroviridae również powodują poważne choroby. Na przykład: Spumawirus (małpi puszysty wirus); Epsilonretrovirus (Wirus mięsaka skóry Walleye); Gammaretrovirus (wirus mysiej białaczki, wirus białaczki kotów); Betaretrowirus (mysi wirus raka sutka); Y Alpharetrovirus (Wirus mięsaka Rousa).
Infekuje zimnokrwiste ssaki, ptaki i kręgowce. Morfologia wirusa: ikozaedryczna torebka z otoczką. Genom dwuniciowego DNA. Należą do klasy I Baltimore i rzędu Herpesvirales.
Niektórzy członkowie to: wirus opryszczki pospolitej 2 (powoduje opryszczkę narządów płciowych); ludzki wirus cytomegalii (powoduje wady wrodzone); Herpesvirus KaposiBƂTMmięsak s (powoduje mięsaka Kaposiego); Wirus EpsteinBƂBarr lub EBV (powoduje gorączkę gruczołową i guzy).
Zaraża ssaki i ptaki. Morfologia wirusa: izometryczna lub ikosaedryczna. Genom jednoniciowego RNA. Należą do IV klasy Baltimore i rodziny Picornaviridae.
Niektóre rodzaje tej rodziny to: Hepatovirus (powoduje wirusowe zapalenie wątroby typu A); Enterowirus (powoduje polio); Afthovirus (powoduje pryszczycę).
Infekują ssaki, ryby, owady i rośliny. Spiralna morfologia z kopertą. Genom jednoniciowego RNA. Należą do klasy Baltimore V i do rodziny Rhabdoviridae.
Wirusy wywołujące choroby, takie jak wścieklizna, wywoływane przez rodzaj, należą do tej rodziny. Lyssavirus; pęcherzykowe zapalenie jamy ustnej, spowodowane płcią Vesiculovirus; i żółtego karłowatego ziemniaka, wywołanego przez rodzaj Novirirhabdovirus.
Infekuje ssaki, ptaki i owady. Symetryczna morfologia ikosaedryczna. Genom jednoniciowego DNA. Należą do grupy Baltimore II i do rodziny Parvoviridae.
Członkiem tej rodziny jest wirus B19 należący do rodzaju Erithrovirus, powoduje u ludzi zakaźny erytrema, który zwykle nie daje objawów. Wirus B19 infekuje komórki prekursorowe czerwonych krwinek.
Niektórzy członkowie Parvoviridae są używane jako wektory genów.
Wirusy można wykorzystywać z korzyścią dla człowieka, konstruując rekombinowane wirusy. Mają genom zmodyfikowany technikami biologii molekularnej.
Rekombinowane wirusy są potencjalnie przydatne w terapii genowej, której celem jest leczenie określonych chorób lub produkcja szczepionek.
HIV zastosowano do skonstruowania wektorów genowych (wektorów lentiwirusowych) do terapii genowej. Wykazano, że wektory te są skuteczne w modelach zwierzęcych chorób nabłonka barwnikowego siatkówki, takich jak barwnikowe zwyrodnienie siatkówki spowodowane dziedziczeniem autosomalnym recesywnym lub mutacjami..
Wirusy użyte jako wektory szczepionek powinny mieć niski potencjał chorobotwórczy. Jest to weryfikowane za pomocą modeli zwierzęcych. Tak jest w przypadku opracowanych lub opracowywanych szczepionek przeciwko wirusom ospy prawdziwej, pęcherzykowemu zapaleniu jamy ustnej i Eboli.
Jeszcze bez komentarzy