VIROLOGIJA: ISTORIJA, KĄ JI TIRIA, VIRUSŲ TIPAI, PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Virusologijos yra biologijos šaka, studijuoja, kilmę, raidą, klasifikaciją, patologija ir biomedicinos ir biotechnologijų pritaikymo virusų. Virusai yra mažos dalelės, 0,01–1 μm, kurių genetinė informacija skirta tik jų pačių replikacijai.

Virusų genai yra dauginami dekoduojant užkrėstos ląstelės molekulinę mašiną. Todėl virusai yra privalomi tarpląsteliniai parazitai, priklausantys nuo gyvų ląstelių metabolinių funkcijų.

Šaltinis: Nuotraukų kreditas: Cynthia Goldsmith turinio teikėjai (-ai): CDC / Dr. Erskine. L. Palmeris; Dr. L. L. Martin

Gausiausia genetinė medžiaga planetoje atitinka virusų. Jie užkrečia kitus virusus ir visus gyvus daiktus. Imuninės sistemos ne visada sėkmingai ginasi nuo virusų: kai kurias pavojingiausias žmonių ir gyvūnų ligas sukelia virusai.

Žmogaus virusinės ligos yra geltonasis karščiavimas, poliomielitas, gripas, AIDS, raupai ir tymai. Virusai sukelia apie 20% žmonių vėžio. Kiekvienais metais virusinės kvėpavimo takų ir žarnyno infekcijos nužudo milijonus vaikų besivystančiose šalyse.

Kai kurie virusai yra naudingi tipizuojant bakterijas, kaip fermentų šaltinius, kovojant su kenkėjais, kaip antibakterinius agentus, kovojant su vėžiu ir kaip genų vektorius.

Istorija

XIX amžiaus pabaigoje Martinusas Beijerinckas ir Dmitrijus Ivanovskis savarankiškai nustatė, kad sergančių tabako augalų filtratuose, kuriuose nėra bakterijų, yra agentas, galintis užkrėsti sveikus augalus. Beijerinckas šį agentą pavadino contagium vivum fluidum.

Dabar mes žinome, kad Beijerinck ir Ivanovski filtratuose buvo tabako mozaikos virusas. Taip pat XIX amžiuje Friedrichas Loeffleris ir Paulius Froschas padarė išvadą, kad galvijų SNL galvą sukelia nebakterinis agentas.

Pirmajame XX amžiaus dešimtmetyje Vilhelmas Ellermanas ir Olafas Bangas įrodė leukemijos plitimą vištoms, naudodami filtrus be ląstelių. Šie eksperimentai leido daryti išvadą, kad yra gyvūnų virusų, kurie gali sukelti vėžį.

Antrame XX amžiaus dešimtmetyje Frederickas Twortas stebėjo mikrokokų lizę agaro lėkštelėse, kuriose jis bandė kultivuoti raupų virusą, darant prielaidą, kad šią lizę sukėlė virusas arba bakterijų fermentai. Savo ruožtu Feliksas d'Hérelle atrado, kad dizenteriją sukeliančias bakterijas lizavo virusai, kuriuos jis vadino bakteriofagais.

1960 m. Peteris Medawaris gavo Nobelio premiją už tai, kad atrado virusus, turinčius genetinę medžiagą (DNR arba RNR).

Virusų tipai

Virusai klasifikuojami pagal jų savybes. Tai yra morfologija, genomas ir sąveika su šeimininku.

Klasifikacija, pagrįsta viruso sąveika su šeimininku, grindžiama keturiais kriterijais: 1) užkrečiamo palikuonio auginimas; 2) ar virusas žudo šeimininką, ar ne; 3) jei yra klinikinių simptomų; 4) infekcijos trukmė.

Imuninė sistema vaidina svarbų vaidmenį viruso ir šeimininko sąveikoje, nes ji lemia infekcijos vystymąsi. Taigi infekcija gali būti ūminė ir subklinikinė (virusas pašalinamas iš organizmo) arba nuolatinė ir lėtinė (virusas nepašalinamas iš organizmo).

Klasifikacija, pagrįsta genomo skirtumais (Baltimore sistema), ir taksonominė klasifikacija, kurioje atsižvelgiama į visas virusų savybes, yra sistemos, kurios šiandien dažniausiai naudojamos virusų katalogavimui.

Klasifikacija pagal morfologiją

Norint suprasti šią klasifikaciją, būtina žinoti viruso dalis. Virusus sudaro genomas ir kapsidas, o vokas gali būti arba jo neturi. Genomas gali būti DNR arba RNR, vienos arba dvigubos grandinės, linijinis arba apskritas.

Kapsidas yra sudėtinga struktūra, sudaryta iš daugelio identiškų viruso baltymų subvienetų, vadinamų kapsomerais. Pagrindinė jo funkcija yra apsaugoti genomą. Jis taip pat padeda atpažinti ląstelę šeimininkę ir prisijungti prie jos, taip pat užtikrinti genomo pernešimą į ląstelę.

Vokas yra membrana, sudaryta iš lipidų ir glikoproteinų, apjuosianti kapsidę. Jis gaunamas iš ląstelės-šeimininkės. Jis labai skiriasi dydžiu, morfologija ir sudėtingumu. Vokų buvimas ar nebuvimas yra viruso klasifikavimo kriterijus.

Pripažįstamos trys neapsaugotų virusų kategorijos: 1) izometrinis, maždaug rutulio formos (ikosaedrai arba ikosadeltaedrai); 2) siūlinės, paprastos spiralės formos; 3) sudėtingas, be ankstesnių formų. Kai kurie virusai, tokie kaip bakteriofagas T2, sujungia izometrines ir gijines formas.

Jei virusas apgaubtas, jis taip pat gali būti priskirtas morfologinėms kategorijoms pagal membranoje esančio nukleokapsido savybes.

Genomo klasifikacija: Baltimorės sistema

Ši klasifikacija, kurią pasiūlė Davidas Baltimore'as, atsižvelgia į viruso genomo pobūdį, atsižvelgiant į mechanizmą, kurį jis naudoja nukleorūgšties replikacijai ir RNR (mRNR) transkripcijai baltymų biosintezei.

Baltimorės sistemoje virusai, kurių RNR genomas turi tą patį pojūtį kaip mRNR, yra vadinami virusais, turinčiais teigiamos prasmės RNR (+), tuo tarpu virusai, kurių genomas turi priešingą prasmę (papildomą) mRNR, yra vadinami virusais su Neigiamo pojūčio RNR (-). Dvigubos grandinės genomo virusai yra abipusiai.

Šios klasifikacijos trūkumas yra tas, kad virusai, turintys panašų replikacijos mechanizmą, nebūtinai turi kitas savybes.

Baltimore sistemos klasės

I klasės virusas su dvigubos grandinės DNR genomu. Transkripcija panaši į ląstelės-šeimininkės.

II klasė. Virusai su vienos grandinės DNR genomu. DNR poliškumas gali būti (+) ir (-). Prieš mRNR sintezę paverčiami dviguba grandine.

III klasė. Virusai su dvigubos grandinės RNR genomu (dsRNR). Su segmentiniu genomu ir mRNR susintetinta iš kiekvieno DNR šablono segmento. Fermentai, dalyvaujantys viruso genomo užkoduotoje transkripcijoje.

IV klasė. Virusai su vienos grandinės RNR genomu (ssRNR), poliškumas (+). MRNR sintezė, prieš tai - sintezė papildomos grandinės. Transkripcija yra panaši į 3 klasės transkripciją.

V. klasės virusas, turintis priešingą prasmę ssRNR genomui nei mRNR (-). MRNR, kuriai reikalingi virusų užkoduoti fermentai, sintezė. Norint gaminti naujas viruso kartas, reikia sintetinti tarpines dsRNR.

VI klasė. Virusas su ssRNR genomu, kuris gamina tarpinę dsDNR prieš replikaciją. Tam naudojami fermentai, kuriuos virusas neša.

VII klasė. Virusai, kurie replikuoja savo dsDNR per tarpinę ssRNR.

Taksonominė klasifikacija

Tarptautinis virusų taksonomijos komitetas sukūrė taksonominę virusų klasifikavimo schemą. Ši sistema naudoja suskirstymo tvarką, šeimą, pošeimį ir lytį. Vis dar diskutuojama apie rūšies sąvokos taikymą virusams.

Taksonominei klasifikacijai naudojami kriterijai yra šeimininko diapazonas, morfologinės savybės ir genomo pobūdis. Be to, svarstomi kiti kriterijai, tokie kaip fagos uodegos ilgis (virusas, užkrečiantis bakterijas), tam tikrų genų buvimas ar nebuvimas genomuose ir filogenetiniai ryšiai tarp virusų.

Šios klasifikacijos pavyzdys yra: užsisakyti Mononegavirales; šeima Paramyxoviridae; Paramyxovirinae porūšis, Morbillivirus gentis; rūšis, tymų virusas.

Šeimų, porūšių ir genčių pavadinimai yra įkvėpti kilmės vietos, šeimininko ar ligos, kurią sukelia virusas, simptomų. Pavyzdžiui, Ebolos upė Zaire suteikia pavadinimą Ebola genčiai; tabako mozaika suteikia savo pavadinimą Tomabovirus genčiai.

Daugelis virusų grupių pavadinimų yra lotynų arba graikų kilmės žodžiai. Pavyzdžiui, Podoviridae yra kilęs iš graikų podos, reiškiančio pėdą. Šis pavadinimas reiškia trumpagalvius fagus.

Virusų pavyzdžiai

Gripo virusas

Jie užkrečia paukščius ir žinduolius. Jie turi skirtingą morfologiją, su voku. Vienos grandinės RNR genomas. Jie priklauso Baltimorės V klasei ir Orthomyxoviridae šeimai.

Gripo virusai priklauso šiai šeimai. Daugumą gripo atvejų sukelia gripo virusai A. B gripo virusų protrūkiai vyksta kas 2–3 metus. Tie, kuriuos gamina C gripo virusai, yra retesni.

A gripo virusas sukėlė keturias pandemijas: 1) ispanų gripą (1918–1919), nežinomos kilmės H1N1 viruso potipį; 2) Azijos gripas (1957–1958), paukščių kilmės H2N2 potipis; 3) Honkongo gripas (1968–1969), paukščių kilmės H3N3 potipis; 4) kiaulių gripo (2009–2010 m.) H1N1 potipis.

Nuostabiausią žinomą pandemiją sukėlė Ispanijos gripas. Tai nusinešė daugiau žmonių nei Pirmasis pasaulinis karas.

Raidės H ir N yra atitinkamai iš membranos glikoproteinų hemagglutinino ir neuraminidazės. Šie glikoproteinai yra labai įvairių antigeninių formų ir yra susiję su naujais variantais.

Retrovirusas

Jie užkrečia žinduolius, paukščius ir kitus stuburinius gyvūnus. Sferinė morfologija, su voku. Vienos grandinės RNR genomas. Jie priklauso Baltimorės VI klasei ir Retroviridae šeimai.

Šiai šeimai priklauso žmogaus imunodeficito virusas (ŽIV), genties Lentivirus. Šis virusas pažeidžia užsikrėtusio žmogaus imuninę sistemą, todėl jis tampa jautrus bakterijų, virusų, grybelių ir pirmuonių infekcijai. Liga, kurią sukelia ŽIV, yra žinoma kaip įgytas imunodeficito sindromas (AIDS).

Kitos gentys, priklausančios Retroviridae, taip pat sukelia sunkias ligas. Pvz .: Spuma virusas (simian pūkuotas virusas); Epsilonretrovirusas (Walleye dermos sarkomos virusas); Gamaretrovirusas (pelių leukemijos virusas, kačių leukemijos virusas); Betaretrovirusas (pelių pieno naviko virusas); ir alfaretrovirusas (Rouso sarkomos virusas).

Herpes virusas

Jis užkrečia šaltakraujius žinduolius, paukščius ir stuburinius gyvūnus. Viruso morfologija: ikosaedrinė kapsulė su voku. Dvisluoksnis DNR genomas. Jie priklauso Baltimorės I klasei ir Herpesvirusų kategorijai.

Kai kurie nariai yra: Herpes simplex virusas 2 (sukelia lytinių organų pūslelinę); žmogaus citomegalo virusas (sukelia apsigimimus); Herpesviruso KaposiB ^™ sarkoma (sukelia Kapoši sarkomą); EpsteinBƂBarr virusas arba EBV (sukelia liaukų karščiavimą ir navikus).

Virusai, sukeliantys poliomielitą, ir kiti susiję virusai

Jis užkrečia žinduolius ir paukščius. Viruso morfologija: izometrinė arba ikosaedrinė. Vienos grandinės RNR genomas. Jie priklauso Baltimore IV klasei ir Picornaviridae šeimai.

Kai kurios šios šeimos gentys yra: Hepatovirusas (sukelia hepatitą A); Enterovirusas (sukelia poliomielitą); Aftovirusas (sukelia snukio ir nagų ligą).

Virusai, sukeliantys pasiutligę, ir susiję virusai

Jie užkrečia žinduolius, žuvis, vabzdžius ir augalus. Sraigtinė morfologija su voku. Vienos grandinės RNR genomas. Jie priklauso Baltimorės V klasei ir Rhabdoviridae šeimai.

Šiai šeimai priklauso virusai, sukeliantys ligas, pavyzdžiui, pasiutligę, kuriuos sukelia Lyssavirusas. vezikulinis stomatitas, kurį sukelia Vesiculovirus gentis; ir geltonosios nykštukinės bulvės, sukeltos Novirirhabdoviruso genties.

Virusas, sukeliantis užkrečiamą eritemą

Jis užkrečia žinduolius, paukščius ir vabzdžius. Simetrinė ikosaedrinė morfologija. Viengrandis DNR genomas. Jie priklauso Baltimorės II klasei ir Parvoviridae šeimai.

Vienas šios šeimos narių yra B19 virusas, priklausantis Erithrovirus genčiai, kuris sukelia infekcinę eritremą žmonėms, kuris paprastai nesukelia simptomų. B19 virusas užkrečia raudonųjų kraujo kūnelių pirmtakus.

Kai kurie Parvoviridae nariai yra naudojami kaip genų vektoriai.

Virusų programos

Virusai gali būti naudojami žmogaus naudai konstruojant rekombinantinius virusus. Jie turi genomą, modifikuotą molekulinės biologijos metodais.

Rekombinantiniai virusai yra potencialiai naudingi genų terapijai, kurios tikslas yra išgydyti specifines ligas arba gaminti vakcinas.

ŽIV buvo panaudotas genų vektoriams (lentivirusiniams vektoriams) konstruoti genų terapijai. Įrodyta, kad šie vektoriai yra veiksmingi tinklainės pigmento epitelio ligos, tokios kaip pigmentinės tinklainės retinitas, atsirandantis dėl autosominio recesyvinio paveldėjimo ar mutacijų, modeliams.

Virusai, naudojami kaip skiepų nešiotojai, turėtų būti mažai patogeniški. Tai patikrinama naudojant gyvūnų modelius. Tai yra vakcinų, sukurtų ar kuriančių prieš raupų virusus, vezikulinį stomatitą ir Ebolą, atvejis.

Nuorodos

1. Carter, JB, Saunders, VA 2013. Virologija: principai ir taikymo būdai. Vilis, Čičesteris.
2. Dimmock, NJ, Easton, AJ, Leppard, KN 2007. Įvadas į šiuolaikinę virusologiją. Blackwellas Maldenas.
3. Flintas, J., Racaniello, VR, Rall, GF, Skalka, AM, Enquist, LW 2015. Virologijos principai. Amerikos mikrobiologijos draugija, Vašingtonas.
4. Hull, R. 2009. Lyginamoji augalų virusologija. Elsevieras, Amsterdamas.
5. Louten, J. 2016. Esminė žmogaus virusologija. Elsevieras, Amsterdamas.
6. Richmanas, D. D., Whitley, RJ, Hayden, FG 2017. Klinikinė virusologija. Amerikos mikrobiologijos draugija, Vašingtonas.
7. Voevodin, AF, Marx, PA, Jr 2009. Simiano virologija. Wiley-Blackwell, Amesas.
8. Wagner, EK, Hewlett, MJ, Bloom, DC, Camerini, D. 2008. Pagrindinė virusologija. Blackwellas Maldenas.