VIROLÓGIA: TÖRTÉNELEM, MIT VIZSGÁL, VÍRUSFAJTÁK, PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2026

A virológia a biológia olyan ága, amely a vírusok eredetét, fejlődését, osztályozását, patológiáját, valamint orvosbiológiai és biotechnológiai alkalmazását vizsgálja. A vírusok apró, 0,01–1 μm-es részecskék, amelyek genetikai információi kizárólag a saját replikációjukra szolgálnak.

A vírus géneit a fertőzött sejt molekuláris gépei dekódolják a szaporodáshoz. Ezért a vírusok kötelező intracelluláris paraziták, amelyek az élő sejtek metabolikus funkcióitól függnek.

Forrás: Photo Credit: Cynthia Goldsmith Tartalomszolgáltatók: CDC / Dr. Erskine. L. Palmer; Dr. ML Martin

A bolygó leggazdagabb genetikai anyaga megegyezik a vírusokéval. Más vírusokat és minden élőlényt megfertőznek. Az immunrendszer nem mindig védik sikeresen a vírusok ellen: az emberek és állatok leg pusztítóbb betegségeit néhány vírus okozza.

Az emberi vírusos betegségek közé tartozik a sárgaláz, poliópia, influenza, AIDS, himlő és kanyaró. A vírusok az emberi rák körülbelül 20% -ában részt vesznek. Minden évben a vírusos légzőszervi és bélfertőzések gyermekek millióit ölik meg a fejlődő országokban.

Egyes vírusok hasznosak baktériumok tipizálásában, enzimek forrásában, rovarirtásban, antibakteriális szerekben, a rák elleni küzdelemben és génvektorokban.

Történelem

A 19. század végén Martinus Beijerinck és Dmitri Ivanovski egymástól függetlenül megállapították, hogy a beteg dohánynövények baktériummentes szűrletei tartalmaznak olyan szert, amely képes egészséges növényeket megfertőzni. Beijerinck ezt az ügynököt contagium vivum fluidumnak nevezte.

Most már tudjuk, hogy a Beijerinck és Ivanovski szűrletek tartalmazták a dohánymozaik vírust. Szintén a 19. században Friedrich Loeffler és Paul Frosch arra a következtetésre jutottak, hogy a szarvasmarhák száj- és körömfájását nem baktériumok okozhatják.

A 20. század első évtizedében Vilhelm Ellerman és Olaf Bang kimutatta a leukémia terjedését csirkékben sejtmentes szűrletek felhasználásával. Ezek a kísérletek arra a következtetésre jutottak, hogy vannak olyan állati vírusok, amelyek rákot okozhatnak.

A 20. század második évtizedében Frederick Twort megfigyelte a mikrokokok lízisét agarlemezeken, amelyekben a himlővírust tenyésztette, feltételezve, hogy a lízist vírus vagy baktériumok enzimei okozhatják. Felix d'Hérelle a maga részéről felfedezte, hogy a dysenteriát okozó bacillusokat vírusok lizálják, amelyeket bakteriofágoknak hívnak.

1960-ban Peter Medawar Nobel-díjat kapott, mert felfedezte, hogy a vírusok genetikai anyagot (DNS vagy RNS) tartalmaznak.

Vírus típusok

A vírusokat besorolják a sajátosságuk alapján. Ezek a morfológia, a genom és a gazdaszervezettel való kölcsönhatás.

A vírus és a gazda közötti kölcsönhatáson alapuló osztályozás négy kritériumon alapul: 1) fertőző utódok termelődése; 2) függetlenül attól, hogy a vírus megöli-e a gazdaszervezetet; 3) ha vannak klinikai tünetek; 4) a fertőzés időtartama.

Az immunrendszer fontos szerepet játszik a vírus és a gazda kölcsönhatásában, mivel meghatározza a fertőzés kialakulását. Így a fertőzés lehet akut és szubklinikai (a vírus eliminálódik a testből), vagy tartós és krónikus (a vírust nem távolítják el a testből).

A genomi különbségek alapján történő osztályozás (Baltimore System) és a vírusok összes tulajdonságát figyelembe vevő taxonómiai osztályozás a manapság a vírusok katalogizálására szolgáló rendszer.

Besorolás morfológia alapján

A besorolás megértéséhez meg kell ismerni a vírust alkotó részeket. A vírusok genomból és kapszidből állnak, és nem tartalmazhatnak borítékot. A genom lehet DNS vagy RNS, egy- vagy kétszálú, egyenes vagy kör alakú.

A kapszid egy összetett szerkezet, amely számos azonos vírusfehérje alegységből, úgynevezett kapszomerekből áll. Fő feladata a genom védelme. Arra is szolgál, hogy felismerje és megkösse a gazdasejtet, és biztosítsa a genomnak a sejtbe történő transzportját.

A boríték a kapszidot körülvevő lipidekből és glikoproteinekből álló membrán. A gazdasejtből származik. Jelentősen különbözik méretében, morfológiájában és összetettségében. A borítékok megléte vagy hiánya szolgál a vírus osztályozásának kritériumaként.

A nem burkolt vírusok három kategóriáját felismerik: 1) izometrikus, körülbelül gömb alakú (ikozaéder vagy ikozadeltaéder); 2) rostos, egyszerű spirál alakú; 3) komplex, az előző formák nélkül. Egyes vírusok, mint például a T2 bakteriofág, kombinálják az izometrikus és fonalas formákat.

Ha a vírus burkolt, akkor a membránon belüli nukleokapszid tulajdonságai alapján morfológiai kategóriákba is sorolhatók.

Genom alapú osztályozás: Baltimore rendszer

Ez a David Baltimore által javasolt osztályozás figyelembe veszi a vírusgenom természetét annak a mechanizmusnak a szempontjából, amelyet a nukleinsavak replikálására és a messenger RNS (mRNS) transzkripciójára használ a fehérjebioszintézishez.

A Baltimore rendszerben az olyan vírusokat, amelyek RNS-genomja ugyanaz, mint az mRNS-t, pozitív érzékenységű RNS (+) vírusoknak nevezzük, míg azokat a vírusokat, amelyeknek genomja mRNS-rel ellentétes értelemben (komplementer), az Negatív érzékszervi RNS (-). A kettős szálú genomvírusok mindkét irányba mennek.

Ennek a besorolásnak hátránya, hogy a hasonló replikációs mechanizmusú vírusok nem feltétlenül rendelkeznek más tulajdonságokkal.

Baltimore rendszer osztályok

I. osztályú vírus kettős szálú DNS-genommal. Transzkripció hasonló a gazdasejthez.

II. Osztály Egyszálú DNS-genommal rendelkező vírusok. A DNS polaritása lehet (+) és (-). Az mRNS szintézise előtt kettős szálúvá alakítottuk.

III. Osztály Kettős szálú RNS-genommal rendelkező vírusok (dsRNS). A DNS-templát egyes szegmenseiben szegmentált genomot és mRNS-t szintetizálunk. Enzimek, amelyek részt vesznek a vírusgenom által kódolt transzkripcióban.

IV. Osztály Az egyszálú RNS-genommal rendelkező vírusok (ssRNS), polaritás (+). Az mRNS szintézise, ​​amelyet a komplementer szál szintézise előz meg. Az átírás hasonló a 3. osztályhoz.

V. osztályú vírus, amelynek ssRNS genomja ellentétes az érzékenységgel, mint az mRNS (-). Az mRNS szintézise, ​​amely vírus által kódolt enzimeket igényel. A vírus új generációinak előállítása közbenső dsRNS szintézist igényel.

VI. Osztály Az ssRNS genommal rendelkező vírus, amely a replikáció előtt intermedier dsDNS-t termel. Enzimeket használ, amelyeket a vírus hordoz.

VII. Osztály Vírusok, amelyek replikálják a dsDNS-t egy közbenső ssRNS-en keresztül.

Taxonómiai osztályozás

A vírusok taxonómiájának nemzetközi bizottsága rendszert hozott létre a vírusok osztályozására. Ez a rendszer a felosztás sorrendjét, a családot, az alcsaládot és a nemet használja. Még mindig vita folyik a fajkoncepció vírusokra történő alkalmazásáról.

A taxonómiai osztályozáshoz használt kritériumok a gazdaszervezet, a morfológiai jellemzők és a genom természete. Ezenkívül más kritériumokat is figyelembe vesznek, például a fág farok hosszát (baktériumokat fertőző vírus), bizonyos gének jelenlétét vagy hiányát a genomokban, valamint a vírusok közötti filogenetikai kapcsolatokat.

Példa erre az osztályozásra: rend Mononegavirales; Paramyxoviridae család; Paramyxovirinae alcsalád, Morbillivirus nemzetség; faj, kanyaró vírus.

A családok, alcsaládok és nemzetségek nevét a származási hely, a gazda vagy a vírus által okozott betegség tünetei inspirálják. Például a Zaire-i Ebola-folyó nevet ad az Ebola nemzetségnek; a dohánymozaik nevét adja a Tomabovirus nemzetségnek.

Sok víruscsoportnév latin vagy görög eredetű szavak. Például a Podoviridae származik a görög hüvelyből, amely lábszót jelent. Ez a név a rövid farkú fágokra utal.

Példák vírusokra

Influenzavírus

Fertőzik a madarakat és emlősöket. Különböző morfológiájuk van, borítékukkal. Egyszálú RNS-genom. A Baltimore V. osztályába és az Orthomyxoviridae családba tartoznak.

Az influenzavírusok ebbe a családba tartoznak. Az influenza legtöbb esetét influenza A vírus okozza, a influenza B vírusok okozta kitörések 2–3 évente fordulnak elő. A C-influenza vírusok által termelt ritkábban.

Az A-influenzavírus négy pandémiát okozott: 1) a spanyol influenza (1918–1919), az ismeretlen eredetű H1N1 vírus altípusa; 2) ázsiai influenza (1957–1958), H2N2 altípus, madár eredetű; 3) madár eredetű hongkongi influenza (1968–1969), H3N3 altípus; 4) sertésinfluenza (2009–2010), H1N1 altípus.

Az ismert legpusztítóbb világjárványt a spanyol influenza okozta. Több embert ölt meg, mint az első világháború.

A H és N betűk a hemagglutinin és a neuraminidáz membrán-glikoproteinekből származnak. Ezek a glikoproteinek sokféle antigén formában vannak jelen, és új variánsokban vesznek részt.

Retrovírus

Fertőzik emlősöket, madarakat és más gerinces állatokat. Gömb morfológia, borítékkal. Egyszálú RNS-genom. A Baltimore VI osztályba és a Retroviridae családba tartoznak.

Ebbe a családba tartozik az emberi immunhiányos vírus (HIV), a Lentivirus nemzetség. Ez a vírus károsítja a fertőzött személy immunrendszerét, így hajlamos baktériumok, vírusok, gombák és protozoák fertőzésére. A HIV által okozott betegséget szerzett immunhiányos szindrómának (AIDS) nevezik.

Más, a Retroviridae családba tartozó nemzetségek is súlyos betegségeket okoznak. Például: Spumavírus (simian bolyhos vírus); Epsilonretrovírus (Walleye dermális szarkómavírus); Gammaretrovírus (rágcsáló leukémia vírus, macska leukémia vírus); Betaretrovírus (egér emlődaganat vírus); és alfaretrovírus (Rous sarcoma vírus).

Herpes vírus

Hidegvérű emlősöket, madarakat és gerinceseket fertőz. A vírus morfológiája: ikozaéderes kapszula borítékkal. Kettős szálú DNS-genom. A Baltimore I. osztályába és a Herpesvírus rendbe tartoznak.

Néhány tag: Herpes simplex vírus 2 (nemi herpesz okoz); humán citomegalovírus (születési rendellenességeket okoz); Herpesvírus KaposiB ^™ szarkóma (Kaposi szarkómát okoz); EpsteinBƂBarr vírus vagy EBV (mirigy-lázot és daganatokat okoz).

Vírusok, amelyek poliódiát és más kapcsolódó vírusokat okoznak

Fertőzi emlősöket és madarakat. A vírus morfológiája: izometrikus vagy ikozaéder. Egyszálú RNS-genom. A Baltimore IV. Osztályba és a Picornaviridae családba tartoznak.

A család néhány nemzetsége a következő: Hepatovírus (hepatitis A okozza); Enterovírus (poliomyelitist okoz); Aphthovírus (száj- és körömfájást okoz).

Veszettség és rokon vírusok

Fertőzik az emlősöket, halakat, rovarokat és növényeket. Spirális morfológia, borítékkal. Egyszálú RNS-genom. A Baltimore V. osztályába és a Rhabdoviridae családba tartoznak.

Ebbe a családba tartoznak a vírusok, amelyek olyan lyukakat okoznak, mint a veszettség, amelyeket a Lyssavírus nemzetség okozott; vezikuláris szájgyulladás, amelyet a Vesiculovirus nemzetség okoz; és a sárga törpe burgonya, amelyet a Novirirhabdovirus nemzetség okozott.

Vírus, amely fertőző erythremat okoz

Fertőzi emlősöket, madarakat és rovarokat. Szimmetrikus ikozaéder morfológia. Egyszálú DNS-genom. A Baltimore II. Osztályába és a Parvoviridae családba tartoznak.

A család egyik tagja a B19 vírus, amely az Erithrovirus nemhez tartozik, és amely fertőző erythremat idéz elő az emberekben, amely általában nem okoz tüneteket. A B19 vírus megfertõzi a vörösvérsejtek prekurzor sejtjeit.

A Parvoviridae néhány tagját génvektorként használják.

Vírus alkalmazások

A vírusok rekombináns vírusok felépítésével felhasználhatók az ember javára. Molekuláris biológiai technikákkal módosított genomjuk van.

A rekombináns vírusok potenciálisan hasznosak génterápiában, amelynek célja speciális betegségek gyógyítása vagy vakcinák előállítása.

A HIV-t génvektorok (lentivírusvektorok) konstruálására használják génterápiához. Ezen vektorokról kimutatták, hogy hatékonyak a retina pigment hámbetegség állati modelljeiben, mint például az autoszómális recesszív öröklődés vagy mutációk által okozott retinitis pigmentosa.

Az oltóanyag-vektorokként használt vírusoknak alacsony patogenitási potenciállal kell rendelkezniük. Ezt állati modellekkel igazolják. Ez vonatkozik a himlővírusok, a vezikuláris szájgyulladás és az Ebola ellen kifejlesztett vagy fejlesztés alatt álló vakcinákra.

Irodalom

1. Carter, JB, Saunders, VA 2013. Virológia: alapelvek és alkalmazások. Wiley, Chichester.
2. Dimmock, NJ, Easton, AJ, Leppard, KN 2007. Bevezetés a modern virológiába. Blackwell Malden.
3. Flint, J., Racaniello, VR, Rall, GF, Skalka, AM, Enquist, LW 2015. A virológia alapelvei. Amerikai Mikrobiológiai Társaság, Washington.
4. Hull, R. 2009. Összehasonlító növényvirológia. Elsevier, Amszterdam.
5. Louten, J. 2016. Alapvető emberi virológia. Elsevier, Amszterdam.
6. Richman, D. D., Whitley, RJ, Hayden, FG 2017. Klinikai virológia. Amerikai Mikrobiológiai Társaság, Washington.
7. Voevodin, AF, Marx, PA, Jr. 2009. Simian virology. Wiley-Blackwell, Ames.
8. Wagner, EK, Hewlett, MJ, Bloom, DC, Camerini, D. 2008. Alapvető virológia. Blackwell Malden.