VIROLOGI: HISTORIA, VAD DEN STUDERAR, TYPER AV VIRUS, EXEMPEL - BIOLOGI - 2025

Den virologi är den gren av biologin som studerar ursprung, evolution, klassificering, patologi och biomedicinska och biotekniska tillämpningar av virus. Virus är små partiklar, 0,01–1 um, vars genetiska information endast är för deras egen replikering.

Genen för virus avkodas av den infekterade cellens molekylära maskiner för multiplikation. Därför är virus obligatoriska intracellulära parasiter beroende på de metaboliska funktionerna hos levande celler.

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

Det mest rikliga genetiska materialet på planeten motsvarar viruset. De infekterar andra virus och alla levande saker. Immunsystem försvarar inte alltid framgångsrikt mot virus: några av de mest förödande sjukdomarna hos människor och djur orsakas av virus.

Mänskliga virussjukdomar inkluderar gul feber, polio, influensa, AIDS, smittkoppor och mässling. Virus är involverat i cirka 20% av människans cancer. Varje år dödar virusinfektioner i luftvägarna och tarmen miljoner barn i utvecklingsländerna.

Vissa virus är användbara för att skriva bakterier, som källor till enzymer, för skadedjursbekämpning, som antibakteriella medel, för att bekämpa cancer och som genvektorer.

Historia

I slutet av 1800-talet bestämde Martinus Beijerinck och Dmitri Ivanovski oberoende att bakteriefria filter från sjuka tobaksplanter innehöll ett medel som kunde infektera friska växter. Beijerinck kallade detta medel contagium vivum fluidum.

Vi vet nu att Beijerinck- och Ivanovski-filtraten innehöll tobaksmosaikviruset. Även på 1800-talet drog Friedrich Loeffler och Paul Frosch slutsatsen att FMD i nötkreatur orsakas av ett icke-bakteriellt medel.

Under det första decenniet av 1900-talet demonstrerade Vilhelm Ellerman och Olaf Bang överföring av leukemi i kycklingar med hjälp av cellfria filtrat. Dessa experiment gjorde det möjligt att dra slutsatsen att det finns djurvirus som kan orsaka cancer.

Under det andra decenniet av 1900-talet observerade Frederick Twort lyseringen av mikrokockor på agarplattor i vilka han försökte odla smittkoppavirus, med antagande att lyset hade orsakats av ett virus eller av enzymer av bakterier. För sin del upptäckte Felix d'Hérelle att bacillerna som orsakade dysenteri lyserades av virus som han kallade bakteriofager.

1960 fick Peter Medawar Nobelpriset för att upptäcka att virus innehöll genetiskt material (DNA eller RNA).

Virustyper

Virus klassificeras enligt de egenskaper de har. Dessa är morfologin, genomet och interaktionen med värden.

Klassificeringen baserad på virusets interaktion med värden är baserad på fyra kriterier: 1) produktion av en infektiös avkomma; 2) huruvida viruset dödar värden eller inte; 3) om det finns kliniska symtom; 4) infektionsvaraktighet.

Immunsystemet spelar en viktig roll i interaktionen mellan virus och värd eftersom det avgör infektionsutvecklingen. Således kan infektionen vara akut och subklinisk (viruset elimineras från kroppen) eller persistent och kroniskt (viruset elimineras inte från kroppen).

Klassificering baserad på genomskillnader (Baltimore System) och taxonomisk klassificering, som tar hänsyn till alla egenskaper hos virus, är de system som används idag för att katalogisera virus.

Klassificering baserad på morfologi

För att förstå denna klassificering är det nödvändigt att känna till de delar som utgör ett virus. Virus består av ett genom och kapsid, och har eventuellt ett kuvert. Genomet kan vara DNA eller RNA, enkel- eller dubbelsträngat, linjärt eller cirkulärt.

Kapsiden är en komplex struktur som består av många identiska virusproteinsubenheter, kallade kapsomerer. Dess huvudfunktion är att skydda genomet. Det tjänar också till att känna igen och binda till värdcellen och för att säkerställa transport av genomet in i cellen.

Kuvertet är membranet som består av lipider och glykoproteiner som omger kapseln. Det härrör från värdcellen. Det varierar avsevärt i storlek, morfologi och komplexitet. Närvaron eller frånvaron av kuvert tjänar som ett kriterium för virusklassificering.

Tre kategorier av icke-höljda virus igenkänns: 1) isometrisk, ungefär sfärisk form (icosahedron eller icosadeltahedron); 2) trådformad, med en enkel spiralform; 3) komplex, utan tidigare former. Vissa virus, såsom bakteriofag T2, kombinerar de isometriska och filamentösa formerna.

Om viruset är inneslutet kan de också tilldelas morfologiska kategorier baserat på egenskaperna hos nukleokapsiden i membranet.

Genombaserad klassificering: Baltimore-system

Denna klassificering, föreslagen av David Baltimore, beaktar arten av virusgenomet i termer av den mekanism som den använder för att replikera nukleinsyra och transkribera messenger RNA (mRNA) för proteinbiosyntes.

I Baltimore-systemet kallas virus vars RNA-genom har samma känsla som mRNA virus med positivt sinne-RNA (+), medan virus vars genom har motsatt mening (komplementär) till mRNA kallas virus med Negativ känsla RNA (-). Dubbelsträngade genomvirus går båda vägarna.

En nackdel med denna klassificering är att virus som har liknande replikationsmekanismer inte nödvändigtvis delar andra egenskaper.

Baltimore systemklasser

Klass I. Virus med ett dubbelsträngat DNA-genom. Transkription liknande den för värdcellen.

Klass II. Virus med ett ensträngat DNA-genom. DNA kan ha (+) och (-) polaritet. Konverterade till dubbelsträngad före mRNA-syntes.

Klass III. Virus med ett dubbelsträngat RNA-genom (dsRNA). Med segmenterat genom och mRNA syntetiserat från varje segment i DNA-mallen. Enzymer som deltar i transkription kodad av virusgenomet.

Klass IV. Virus med enkelsträngat RNA-genom (ssRNA), polaritet (+). Syntes av mRNA föregås av syntes av den komplementära strängen. Transkription liknar den i klass 3.

Klass V. Virus med ssRNA-genom av motsatt mening som för sens-mRNA (-). Syntes av mRNA som kräver viruskodade enzymer. Produktionen av nya generationer av viruset kräver syntes av mellanliggande dsRNA.

Klass VI. Virus med ssRNA-genom som producerar mellanliggande dsDNA före replikering. Den använder enzymer som viruset bär.

Klass VII. Virus som replikerar sitt dsDNA via ett mellanliggande ssRNA.

Taxonomisk klassificering

Internationella kommittén för taxonomi av virus inrättade ett taxonomiskt system för att klassificera virus. Detta system använder divisionsordningen, familj, underfamilj och kön. Det pågår fortfarande en debatt om tillämpningen av artkonceptet på virus.

Kriterierna som används för taxonomisk klassificering är värdintervall, morfologiska egenskaper och genomets natur. Dessutom beaktas andra kriterier, såsom längden på fagsvansen (virus som infekterar bakterier), närvaron eller frånvaron av vissa gener i genomerna och de fylogenetiska förhållandena mellan virus.

Ett exempel på denna klassificering är: beställa Mononegavirales; familj Paramyxoviridae; Paramyxovirinae subfamily, släktet Morbillivirus; arter, mässlingvirus.

Namnen på familjer, underfamiljer och släkter är inspirerade av ursprungsorten, värden eller symptomen på sjukdomen som viruset producerar. Till exempel ger Ebolafloden i Zaire namnet till släktet Ebola; tobaksmosaiken ger sitt namn till släktet Tomabovirus.

Många virusgruppnamn är ord av latin eller grekiskt ursprung. Till exempel, Podoviridae, härrör från de grekiska podos, vilket betyder fot. Detta namn hänvisar till fags med korta halar.

Exempel på virus

Influensavirus

De smittar fåglar och däggdjur. De har olika morfologi, med kuvert. Enkelsträngat RNA-genom. De tillhör klass V i Baltimore och till familjen Orthomyxoviridae.

Influensavirus tillhör denna familj. De flesta fall av influensa orsakas av virus mot influensa A. Utbrott orsakade av influensa B-virus förekommer vart tredje år. De som produceras av influensa C-virus är mindre frekventa.

Influensa A-viruset har orsakat fyra pandemier: 1) den spanska influensan (1918–1919), en subtyp av H1N1-virus av okänt ursprung; 2) Asiatisk influensa (1957–1958), subtyp H2N2, av aviärt ursprung; 3) Hong Kong influensa (1968–1969), subtyp H3N3, av aviärt ursprung; 4) svininfluensa (2009–2010), subtyp H1N1, med ursprung från svin.

Den mest förödande pandemin som känd orsakades av den spanska influensan. Det dödade fler människor än första världskriget.

Bokstäverna H och N kommer från membranglykoproteinerna hemagglutinin respektive neuraminidas. Dessa glykoproteiner finns i en mängd olika antigene former och är involverade i nya varianter.

Retrovirus

De infekterar däggdjur, fåglar och andra ryggradsdjur. Sfärisk morfologi, med kuvert. Enkelsträngat RNA-genom. De tillhör Baltimore klass VI och familjen Retroviridae.

Det humana immunbristviruset (HIV), släktet Lentivirus, tillhör denna familj. Detta virus orsakar skada på immunsystemet hos den infekterade personen, vilket gör det mottagligt för infektion av bakterier, virus, svampar och protozoer. Sjukdomen orsakad av HIV är känd som förvärvat immunbrist syndrom (AIDS).

Andra släkter som tillhör Retroviridae orsakar också allvarliga sjukdomar. Till exempel: Spumavirus (simian fluffy virus); Epsilonretrovirus (Walleye dermal sarkomvirus); Gammaretrovirus (murint leukemivirus, katt leukemivirus); Betaretrovirus (murint mammary tumor virus); och Alpharetrovirus (Rous sarkomvirus).

Herpesvirus

Den infekterar kallblodiga däggdjur, fåglar och ryggradsdjur. Morfologi av viruset: icosahedral kapsel, med kuvert. Dubbelsträngat DNA-genom. De tillhör klass I i Baltimore och till Herpesviral ordning.

Vissa medlemmar är: Herpes simplex virus 2 (orsakar könsherpes); humant cytomegalovirus (orsakar födelsedefekter); Herpesvirus KaposiB ^™ s sarkom (orsakar Kaposis sarkom); EpsteinBƂBarr-virus eller EBV (orsakar körtelfeber och tumörer).

Virus som orsakar polio och andra relaterade virus

Det infekterar däggdjur och fåglar. Morfologi av viruset: isometrisk eller icosahedral. Enkelsträngat RNA-genom. De tillhör Baltimore klass IV och Picornaviridae-familjen.

Vissa släktingar i denna familj är: Hepatovirus (orsakar hepatit A); Enterovirus (orsakar poliomyelit); Aftovirus (orsakar mul- och klövsjuka).

Virus som orsakar rabies och relaterade virus

De smittar däggdjur, fiskar, insekter och växter. Helical morfologi, med kuvert. Enkelsträngat RNA-genom. De tillhör klass V i Baltimore och till familjen Rhabdoviridae.

De virus som orsakar sjukdomar som rabies, orsakade av släktet Lyssavirus, tillhör denna familj; vesikulär stomatit, orsakat av släktet Vesiculovirus; och den gula dvärgpotatisen, orsakad av släktet Novirirhabdovirus.

Virus som orsakar infektiöst erytem

Den infekterar däggdjur, fåglar och insekter. Symmetrisk ikosahedrals morfologi. Enkelsträngat DNA-genom. De tillhör klass II i Baltimore och till familjen Parvoviridae.

En medlem av denna familj är B19-viruset, som tillhör släktet Erithrovirus, vilket orsakar infektiöst erytem hos människor, som vanligtvis inte ger symtom. B19-viruset infekterar förstadierna till röda blodkroppar.

Vissa medlemmar av Parvoviridae används som genvektorer.

Virusapplikationer

Virus kan användas till förmån för människan genom att konstruera rekombinanta virus. De har ett genom modifierat med molekylärbiologitekniker.

Rekombinanta virus är potentiellt användbara för genterapi, vars syfte är att bota specifika sjukdomar eller produktion av vacciner.

HIV har använts för att konstruera genvektorer (lentivirala vektorer) för genterapi. Dessa vektorer har visats vara effektiva i djurmodeller av näthinnepigmentepitel-sjukdom, såsom retinitpigmentosa orsakad av autosomal recessiv arv eller mutationer.

Virus som används som vaccinvektorer bör ha låg patogen potential. Detta verifieras med hjälp av djurmodeller. Detta är fallet med vacciner som har utvecklats eller utvecklats mot smittkoppevirus, vesikulär stomatit och ebola.

referenser

1. Carter, JB, Saunders, VA 2013. Virology: principer och tillämpningar. Wiley, Chichester.
2. Dimmock, NJ, Easton, AJ, Leppard, KN 2007. Introduktion till modern virologi. Blackwell Malden.
3. Flint, J., Racaniello, VR, Rall, GF, Skalka, AM, Enquist, LW 2015. Principer of virology. American Society for Microbiology, Washington.
4. Hull, R. 2009. Jämförande växtvirologi. 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. Grundläggande virologi. Blackwell Malden.