VIROLOGI: HISTORIE, HVAD DET STUDERER, VIRUSTYPER, EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

Den virologi er den gren af biologien, der studerer oprindelse, evolution, klassifikation, patologi og biomedicinske og bioteknologiske anvendelser af virus. Vira er små partikler, 0,01–1 um, hvis genetiske information udelukkende er til deres egen replikation.

Generene af vira dekodes af molekylærmaskineriet i den inficerede celle til multiplikation. Derfor er viraer obligatoriske intracellulære parasitter afhængige af de metaboliske funktioner i levende celler.

Kilde: Fotokredit: Cynthia Goldsmith Content Providers (s): CDC / Dr. Erskine. L. Palmer; Dr. ML Martin

Det mest rigelige genetiske materiale på planeten svarer til virussen. De inficerer andre vira og alle levende ting. Immunsystemer forsvarer ikke altid med succes mod vira: nogle af de mest ødelæggende sygdomme hos mennesker og dyr er forårsaget af vira.

Humane virussygdomme inkluderer gul feber, polio, influenza, AIDS, kopper og mæslinger. Vira er involveret i ca. 20% af humane kræftformer. Hvert år dræber virusinfektioner og tarminfektioner millioner af børn i udviklingslandene.

Nogle vira er nyttige til typning af bakterier, som kilder til enzymer, til skadedyrbekæmpelse, som antibakterielle midler, til bekæmpelse af kræft og som genvektorer.

Historie

I slutningen af ​​det 19. århundrede bestemte Martinus Beijerinck og Dmitri Ivanovski uafhængigt af, at bakteriefri filtrater fra syge tobaksplanter indeholdt et middel, der var i stand til at inficere sunde planter. Beijerinck kaldte dette middel contagium vivum fluidum.

Vi ved nu, at Beijerinck- og Ivanovski-filtratet indeholdt tobaksmosaikvirus. Også i det 19. århundrede konkluderede Friedrich Loeffler og Paul Frosch, at FMD i kvæg skyldes et ikke-bakterielt middel.

I det første årti af det 20. århundrede demonstrerede Vilhelm Ellerman og Olaf Bang transmissionen af ​​leukæmi i kyllinger ved hjælp af cellefrie filtrater. Disse eksperimenter tillod at konkludere, at der er dyrevirus, der kan forårsage kræft.

I det andet årti af det 20. århundrede observerede Frederick Twort lyseringen af ​​mikrokokker på agarplader, hvor han forsøgte at dyrke kopperne-virussen under antagelse af, at lysisen var forårsaget af en virus eller af enzymer af bakterier. For hans del opdagede Felix d'Hérelle, at de baciller, der forårsager dysenteri, blev lyseret af vira, som han kaldte bakteriofager.

I 1960 modtog Peter Medawar Nobelprisen for at opdage, at vira indeholdt genetisk materiale (DNA eller RNA).

Virustyper

Vira klassificeres efter de egenskaber, de besidder. Dette er morfologien, genomet og interaktionen med værten.

Klassificeringen baseret på virussens interaktion med værten er baseret på fire kriterier: 1) produktion af en infektiøs afkom; 2) hvorvidt virussen dræber værten eller ikke 3) hvis der er kliniske symptomer; 4) infektionsvarighed.

Immunsystemet spiller en vigtig rolle i interaktionen mellem virus og vært, fordi det bestemmer udviklingen af ​​infektionen. Infektionen kan således være akut og subklinisk (virussen elimineres fra kroppen) eller vedvarende og kronisk (virussen elimineres ikke fra kroppen).

Klassificering baseret på genomforskelle (Baltimore System) og taksonomisk klassificering, der tager højde for alle egenskaber ved vira, er de systemer, der mest bruges i dag til at katalogisere vira.

Klassificering baseret på morfologi

For at forstå denne klassificering er det nødvendigt at kende de dele, der udgør en virus. Vira består af et genom og en kapsid og har muligvis ikke en konvolut. Genomet kan være DNA eller RNA, enkelt- eller dobbeltstrenget, lineært eller cirkulært.

Kapslen er en kompleks struktur, der består af mange identiske virale proteinunderenheder, kaldet capsomeres. Dets vigtigste funktion er at beskytte genomet. Det tjener også til at genkende og binde til værtscellen og til at sikre transport af genomet ind i cellen.

Konvolutten er membranen sammensat af lipider og glycoproteiner, der omgiver kapslen. Det stammer fra værtscellen. Det varierer betydeligt i størrelse, morfologi og kompleksitet. Tilstedeværelsen eller fraværet af kuverter tjener som et kriterium for virusklassificering.

Tre kategorier af ikke-indhyllede vira genkendes: 1) isometrisk, tilnærmende sfærisk form (icosahedrons eller icosadeltahedron); 2) trådformet, med en enkel spiralform; 3) kompleks, uden de foregående former. Nogle vira, såsom bakteriofag T2, kombinerer de isometriske og filamentøse former.

Hvis virussen er indhyllet, kan de også tildeles morfologiske kategorier baseret på karakteristika for nucleocapsid i membranen.

Genom-baseret klassificering: Baltimore system

Denne klassificering, der er foreslået af David Baltimore, overvejer arten af ​​virusgenomet med hensyn til den mekanisme, den bruger til at replikere nukleinsyre og transkribere messenger RNA (mRNA) til proteinbiosyntesen.

I Baltimore-systemet kaldes vira, hvis RNA-genom har samme forstand som mRNA, vira med positiv sans-RNA (+), mens vira, hvis genom har den modsatte betydning (komplementær) til mRNA, kaldes vira med Negativ forstand RNA (-). Dobbeltstrengede genomvirus går begge veje.

En ulempe ved denne klassificering er, at vira, der har lignende replikationsmekanismer, ikke nødvendigvis deler andre egenskaber.

Baltimore systemklasser

Klasse I. Virus med et dobbeltstrenget DNA-genom. Transkription svarende til værtencelle.

Klasse II. Vira med et enkeltstrenget DNA-genom. DNA kan være af (+) og (-) polaritet. Konverteret til dobbeltstrenget før mRNA-syntese.

Klasse III. Vira med et dobbeltstrenget RNA-genom (dsRNA). Med segmenteret genom og mRNA syntetiseret fra hvert segment af DNA-skabelonen. Enzymer, der deltager i transkription kodet af virusgenomet.

Klasse IV. Vira med enkeltstrenget RNA-genom (ssRNA), polaritet (+). Syntese af mRNA forud for syntese af den komplementære streng. Transkription ligner den i klasse 3.

Klasse V. Virus med ssRNA-genom med den modsatte forstand end sansen-mRNA (-). Syntese af mRNA, der kræver viruskodede enzymer. Produktionen af ​​nye generationer af virussen kræver syntese af mellemliggende dsRNA.

Klasse VI. Virus med ssRNA-genom, der producerer mellemliggende dsDNA før replikation. Den bruger enzymer, som virussen bærer.

Klasse VII. Vira, der replikerer deres dsDNA via et mellemliggende ssRNA.

Taksonomisk klassificering

Den internationale komité for taxonomi af vira oprettede en taksonomisk ordning til klassificering af vira. Dette system bruger divisionsordren, familie, underfamilie og køn. Der er stadig en debat om anvendelsen af ​​artsbegrebet på vira.

Kriterierne, der anvendes til taksonomisk klassificering, er værtsinterval, morfologiske karakteristika og arvestoffets art. Derudover overvejes andre kriterier, såsom længden af ​​faghalen (virus, der inficerer bakterier), tilstedeværelsen eller fraværet af visse gener i genomerne og de fylogenetiske forhold mellem vira.

Et eksempel på denne klassificering er: Bestil Mononegavirales; familie Paramyxoviridae; Paramyxovirinae-underfamilie, slægten Morbillivirus; arter, mæslingevirus.

Navnene på familier, underfamilier og slægter er inspireret af oprindelsesstedet, værten eller symptomerne på sygdommen, som virussen producerer. For eksempel giver Ebola-floden i Zaire navnet til slægten Ebola; tobaksmosaikken giver sit navn til slægten Tomabovirus.

Mange virusgruppenavne er ord af latin eller græsk oprindelse. For eksempel er Podoviridae afledt af de græske podoer, der betyder fod. Dette navn henviser til korte halefag.

Eksempler på vira

Influenza virus

De inficerer fugle og pattedyr. De har forskellig morfologi med kuvert. Enkeltstrenget RNA-genom. De hører til klasse V i Baltimore og familien Orthomyxoviridae.

Influenzavirus hører til denne familie. De fleste tilfælde af influenza er forårsaget af virus influenza A. Udbrud forårsaget af influenza B-vira forekommer hvert 2-3 år. De, der er produceret af influenza C-vira, er mindre hyppige.

Influenza A-virussen har forårsaget fire pandemier: 1) den spanske influenza (1918–1919), en undertype af H1N1-virus af ukendt oprindelse; 2) Asiatisk influenza (1957–1958), H2N2-undertype af aviær oprindelse; 3) Hong Kong influenza (1968–1969), undertype H3N3, af aviær oprindelse; 4) svineinfluenza (2009–2010), subtype H1N1, af svineoprindelse.

Den mest kendte ødelæggende pandemi skyldtes den spanske influenza. Det dræbte flere mennesker end den første verdenskrig.

Bogstaverne H og N kommer fra henholdsvis membranglycoproteinerne hemagglutinin og neuraminidase. Disse glycoproteiner er til stede i en lang række antigene former og er involveret i nye varianter.

retrovirus

De inficerer pattedyr, fugle og andre hvirveldyr. Sfærisk morfologi med kuvert. Enkeltstrenget RNA-genom. De tilhører Baltimore klasse VI og Retroviridae-familien.

Den humane immundefektvirus (HIV), slægten Lentivirus, hører til denne familie. Denne virus forårsager skade på immunsystemet hos den inficerede person, hvilket gør den modtagelig for infektion med bakterier, vira, svampe og protozoer. Sygdommen forårsaget af HIV er kendt som erhvervet immundefekt syndrom (AIDS).

Andre slægter, der tilhører Retroviridae, forårsager også alvorlige sygdomme. For eksempel: Spumavirus (simian fluffy virus); Epsilonretrovirus (Walleye dermal sarkomevirus); Gammaretrovirus (murint leukæmivirus, katte leukæmivirus); Betaretrovirus (mus-mammær tumorvirus); og Alpharetrovirus (Rous sarkomevirus).

Herpesvirus

Det inficerer koldblodede pattedyr, fugle og hvirveldyr. Morfologi af virussen: icosahedral kapsel, med kuvert. Dobbeltstrenget DNA-genom. De hører til klasse I i Baltimore og til Herpesviral orden.

Nogle medlemmer er: Herpes simplex virus 2 (forårsager kønsherpes); humant cytomegalovirus (forårsager fødselsdefekter); Herpesvirus KaposiB ^™ s sarkom (forårsager Kaposis sarkom); EpsteinBƂBarr-virus eller EBV (forårsager kirtel feber og tumorer).

Vira, der forårsager polio og andre relaterede vira

Det inficerer pattedyr og fugle. Morfologi af virussen: isometrisk eller icosahedral. Enkeltstrenget RNA-genom. De tilhører Baltimore klasse IV og Picornaviridae-familien.

Nogle slægter i denne familie er: Hepatovirus (forårsager hepatitis A); Enterovirus (forårsager poliomyelitis); Aphthovirus (forårsager mund- og klovsyge).

Vira, der forårsager rabies og beslægtede vira

De inficerer pattedyr, fisk, insekter og planter. Helisk morfologi med kuvert. Enkeltstrenget RNA-genom. De hører til klasse V i Baltimore og familien Rhabdoviridae.

Viraerne, der forårsager sygdomme som rabies, forårsaget af slægten Lyssavirus, hører til denne familie; vesikulær stomatitis, forårsaget af slægten Vesiculovirus; og den gule dværg kartoffel, forårsaget af slægten Novirirhabdovirus.

Virus, der forårsager infektiøs erythrema

Det inficerer pattedyr, fugle og insekter. Symmetrisk icosahedral morfologi. Enkeltstrenget DNA-genom. De hører til klasse II i Baltimore og familien Parvoviridae.

Et medlem af denne familie er B19-virussen, der tilhører slægten Erithrovirus, der forårsager infektiøs erythrema hos mennesker, som normalt ikke giver symptomer. B19-virussen inficerer forløbercellerne til røde blodlegemer.

Nogle medlemmer af Parvoviridae bruges som genvektorer.

Virusapplikationer

Vira kan bruges til fordel for mennesker ved at konstruere rekombinante vira. De har et genom modificeret ved hjælp af molekylærbiologiteknikker.

Rekombinante vira er potentielt nyttige til genterapi, hvis formål er at helbrede specifikke sygdomme eller produktion af vacciner.

HIV er blevet brugt til at konstruere genvektorer (lentivirale vektorer) til genterapi. Disse vektorer har vist sig at være effektive i dyremodeller af nethindepigmentepitel sygdom, såsom retinitis pigmentosa forårsaget af autosomal recessiv arv eller mutationer.

Vira, der bruges som vaccinevektorer, skal have et lavt patogent potentiale. Dette verificeres ved hjælp af dyremodeller. Dette er tilfældet med vacciner udviklet eller under udvikling mod koppevirus, vesikulær stomatitis og ebola.

Referencer

1. Carter, JB, Saunders, VA 2013. Virologi: principper og anvendelser. Wiley, Chichester.
2. Dimmock, NJ, Easton, AJ, Leppard, KN 2007. Introduktion til moderne virologi. Blackwell Malden.
3. Flint, J., Racaniello, VR, Rall, GF, Skalka, AM, Enquist, LW 2015. Virologiens principper. American Society for Microbiology, Washington.
4. Hull, R. 2009. Sammenlignende plantevirologi. Elsevier, Amsterdam.
5. Louten, J. 2016. Essential human virology. Elsevier, Amsterdam.
6. Richman, DD, Whitley, RJ, Hayden, FG 2017. Klinisk virologi. American Society for Microbiology, Washington.
7. Voevodin, AF, Marx, PA, Jr. 2009. Simian virology. Wiley-Blackwell, Ames.
8. Wagner, EK, Hewlett, MJ, Bloom, DC, Camerini, D. 2008. Grundlæggende virologi. Blackwell Malden.