Det virologi Det er den gren af biologien, der studerer oprindelsen, evolutionen, klassificeringen, patologien og biomedicinske og bioteknologiske anvendelser af vira. Virus er små partikler, 0,01-1 µm, hvis genetiske information udelukkende er beregnet til deres egen replikation..
Virussenes gener afkodes af den inficerede celles molekylære maskiner til deres multiplikation. Derfor er vira obligatoriske intracellulære parasitter, der afhænger af de metaboliske funktioner i levende celler..
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. Virus er involveret i ca. 20% af kræft hos mennesker. Hvert år dræber virale luftvejs- og tarminfektioner millioner af børn i udviklingslande.
Nogle vira er nyttige til typebestemmelse af bakterier, som kilder til enzymer, til skadedyrsbekæmpelse, som antibakterielle midler, til bekæmpelse af kræft og som genvektorer.
Artikelindeks
I slutningen af det 19. århundrede fastslog Martinus Beijerinck og Dmitri Ivanovski uafhængigt, at bakteriefri filtrater fra syge tobaksplanter indeholdt et middel, der var i stand til at inficere sunde planter. Beijerinck kaldte denne agent contagium vivum fluidum.
Vi ved nu, at Beijerinck- og Ivanovski-filtraterne indeholdt tobaksmosaikvirussen. Også i det 19. århundrede konkluderede Friedrich Loeffler og Paul Frosch, at mund- og klovsyge hos kvæg er forårsaget af et ikke-bakterielt middel..
I det første årti af det 20. århundrede demonstrerede Vilhelm Ellerman og Olaf Bang overførslen af leukæmi hos kyllinger ved hjælp af cellefrie filtrater. Disse eksperimenter tillod at konkludere, at der er dyrevira, der kan forårsage kræft.
I det andet årti af det 20. århundrede observerede Frederick Twort lysis af mikrokokker på agarplader, hvor han forsøgte at dyrke koppevirus, forudsat at denne lysis var forårsaget af en virus eller af bakterienzymer. For sin del opdagede Felix d'Hérelle, at de basiller, 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).
Virus klassificeres efter deres egenskaber. Disse er morfologien, genomet og interaktionen med værten..
Klassificeringen baseret på interaktion af virussen med værten er baseret på fire kriterier: 1) produktion af et infektiøst afkom; 2) hvorvidt virussen dræber værten eller ej; 3) hvis der er kliniske symptomer 4) infektionens varighed.
Immunsystemet spiller en vigtig rolle i interaktionen mellem virussen og værten, fordi det bestemmer udviklingen af infektionen. Således kan infektionen 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 klassifikation, der tager højde for alle viruss egenskaber, er de systemer, der i dag bruges mest til at katalogisere vira..
For at forstå denne klassificering er det nødvendigt at kende de dele, der udgør en virus. Virus består af et genom og kapsid og har måske ikke en kuvert. Genomet kan være DNA eller RNA, enkelt- eller dobbeltstrenget, lineært eller cirkulært.
Capsiden 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 transporten af genomet ind i cellen..
Konvolutten er membranen sammensat af lipider og glykoproteiner, der omgiver kapsiden. Det stammer fra værtscellen. Det varierer betydeligt i størrelse, morfologi og kompleksitet. Tilstedeværelsen eller fraværet af konvolutter tjener som kriterier for virusklassificering.
Tre kategorier af ikke-indhyllede vira genkendes: 1) isometrisk, tilnærmelsesvis sfærisk i form (icosahedrons eller icosadeltahedrons); 2) trådformet, med en enkel spiralform; 3) kompleks, uden de tidligere former. Nogle vira, såsom bakteriofag T2, kombinerer isometriske og trådformede former.
Hvis virussen er omsluttet, kan de også tildeles morfologiske kategorier baseret på karakteristikaene for det nukleokapsid, der findes i membranen..
Denne klassificering, foreslået af David Baltimore, overvejer arten af virusgenomet med hensyn til den mekanisme, den bruger til at replikere nukleinsyre og transkribe messenger RNA (mRNA) til proteinbiosyntese..
I Baltimore-systemet kaldes vira, hvis RNA-genom har samme sans som mRNA, vira med positiv sense-RNA (+), mens vira, hvis genom har den modsatte sans (komplementær) til mRNA, kaldes vira med negativ sense-RNA (-). Dobbeltstrengede genomvira går begge veje.
En ulempe ved denne klassifikation er, at vira, der har lignende replikeringsmekanismer, ikke nødvendigvis deler andre egenskaber..
Klasse I. Virus med et dobbeltstrenget DNA-genom. Værtscelle-lignende transkription.
Klasse II. Virus med et enkeltstrenget DNA-genom. DNA kan have polaritet (+) og (-). Konverteret til dobbeltstrenget før mRNA-syntese.
Klasse III. Virus med et dobbeltstrenget RNA-genom (dsRNA). Med segmenteret genom og mRNA syntetiseret fra hvert segment af DNA-skabelonen. Enzymer involveret i transkription kodet af virusgenomet.
Klasse IV. Virus med enkeltstrenget RNA-genom (ssRNA), polaritet (+). MRNA-syntese forud for antisense-syntese. Transskription svarer til klasse 3.
Klasse V. Virus med ssRNA-genom med den modsatte betydning af sense 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. Bruger enzymer, der bærer virussen.
Klasse VII. Virus, der replikerer deres dsDNA via et mellemliggende ssRNA.
Den internationale komité for virataksonomi oprettede en taksonomisk ordning til klassificering af vira. Dette system bruger divisionernes rækkefølge, familie, underfamilie og køn. Der er stadig en debat om anvendelsen af artsbegrebet på vira.
Kriterierne anvendt til taksonomisk klassificering er værtsinterval, morfologiske egenskaber og arom af genomet. Derudover overvejes andre kriterier, såsom længden af faghale (virus, der inficerer bakterier), tilstedeværelsen eller fraværet af visse gener i genomerne og de fylogenetiske forhold mellem vira..
Et eksempel på denne klassificering er: ordre Mononegavirales; familie Paramyxoviridae; underfamilie Paramyxovirinae, slægt Morbillivirus; arter, mæslingevirus.
Navnene på familier, underfamilier og slægter er inspireret af oprindelsesstedet, værten eller symptomerne på den sygdom, som virussen producerer. For eksempel giver Ebola-floden i Zaire slægten sit navn Ebola; tobaksmosaikken giver slægten sit navn Tomabovirus.
Mange virusgruppenavne er ord af latinsk eller græsk oprindelse. For eksempel stammer Podoviridae fra græsk podoer, hvilket betyder fod. Dette navn refererer til korte halefager.
De inficerer fugle og pattedyr. De har forskellig morfologi med kuvert. Enkeltstrenget RNA-genom. De tilhører Baltimore V-klassen og familien Orthomyxoviridae.
Influenzavira tilhører denne familie. De fleste tilfælde af influenza er forårsaget af influenza A. Virusudbrud forårsaget af influenza B. vira hvert 2-3 år. Dem, der produceres af influenza C-vira, er mindre hyppige.
Influenza A-virus har forårsaget fire pandemier: 1) den spanske influenza (1918-1919), en undertype af H1N1-virus, af ukendt oprindelse; 2) den asiatiske influenza (1957-1958), undertype H2N2, af fugleoprindelse; 3) Hongkong influenza (1968-1969), undertype H3N3, af fugleoprindelse; 4) svineinfluenza (2009-2010), undertype H1N1, af svineoprindelse.
Den mest ødelæggende pandemi, der var kendt, var forårsaget af 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..
De inficerer pattedyr, fugle og andre hvirveldyr. Sfærisk morfologi med kuvert. Enkeltstrenget RNA-genom. De tilhører klasse VI i Baltimore og familien Retroviridae.
Den humane immundefektvirus (HIV) tilhører denne familie, slægten Lentivirus. Denne virus skader den inficerede persons immunsystem, hvilket gør den modtagelig for infektion af 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 sarkomvirus); Gammaretrovirus (murine leukæmivirus, feline leukæmivirus); Betaretrovirus (murint brysttumorvirus); Y Alpharetrovirus (Rous sarkomvirus).
Det inficerer koldblodede pattedyr, fugle og hvirveldyr. Virusens morfologi: icosahedral kapsel med kuvert. Dobbeltstrenget DNA-genom. De tilhører klasse I i Baltimore og ordenen Herpesvirales.
Nogle medlemmer er: Herpes simplex-virus 2 (forårsager kønsherpes); humant cytomegalovirus (forårsager fosterskader); Herpesvirus KaposiBƂTMs sarkom (forårsager Kaposis sarkom); EpsteinBƂBarr-virus eller EBV (forårsager kirtelfeber og tumorer).
Det inficerer pattedyr og fugle. Virusens morfologi: isometrisk eller icosahedral. Enkeltstrenget RNA-genom. De tilhører klasse IV i Baltimore og familien Picornaviridae.
Nogle slægter af denne familie er: Hepatovirus (forårsager hepatitis A) Enterovirus (forårsager polio) Aphthovirus (forårsager mund- og klovesyge).
De inficerer pattedyr, fisk, insekter og planter. Spiralformet morfologi med kuvert. Enkeltstrenget RNA-genom. De tilhører Baltimore V-klassen og familien Rhabdoviridae.
Virus, der forårsager sygdomme som rabies, forårsaget af slægten, tilhører denne familie. Lyssavirus; vesikulær stomatitis forårsaget af køn Vesiculovirus; og den gule dværgkartoffel forårsaget af slægten Novirirhabdovirus.
Det inficerer pattedyr, fugle og insekter. Symmetrisk icosahedral morfologi. Enkeltstrenget DNA-genom. De tilhører Baltimore klasse II og familien Parvoviridae.
Et medlem af denne familie er B19-virus, der tilhører slægten Erithrovirus, det forårsager infektiøs erythrema hos mennesker, som normalt ikke giver symptomer. B19-viruset inficerer forløbercellerne til røde blodlegemer.
Nogle medlemmer af Parvoviridae anvendes som genvektorer.
Virus kan bruges til gavn for mennesker ved at konstruere rekombinante vira. De har et genom modificeret ved molekylærbiologiske teknikker.
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 retinal pigmentepitel-sygdom, såsom retinitis pigmentosa forårsaget af autosomal recessiv arv eller mutationer..
Virus, der anvendes som vaccinevektorer, skal have et lavt patogent potentiale. Dette bekræftes ved hjælp af dyremodeller. Dette er tilfældet med vacciner, der er udviklet eller under udvikling mod koppevirus, vesikulær stomatitis og ebola.
Endnu ingen kommentarer