Obecná virologie I. – úvod

Historie:

1880-90: Robert Koch + Luis Pasteur: „mikrobiální teorie“ – mikrobi (nověji mikroorganismy): mohou napadnout organismy a být původci chorob
Kochovy postuláty: podmínky, které musí být splněn, abychom prokázali, že daný mikroorganismus je infekčním původcem choroby (hlavně pro bakterie, ale i pro viry)
- 1. infekční agens musí být přítomno ve všech případech výskytu choroby
- 2. infekční agens musí být izolovatelné z hostitele a kultivované in vitro (neplatí pro viry)
- 3. choroba musí být vyvolatelná inokulací zdravého vnímavého hostitele čistým kultivovaným infekčním agens
- 4.totéž infekční agens musí být opět izolovatelné z nově infikovaného vnímavého hostitele

modifikované pro viry (Rivers, 1937):

1. izolace viru z nemocného hostitele
2. kultivace v hostitelských buňkách (organismu) (např. ve vajíčku)
3. infekční agens je filtrovatelné – 1937, už ne – virus projde filtrací (VTM)
4. choroba musí být vyvolatelná infekcí zdravého vnímavého hostitele čistým izolovaým virem
5. detekce specifické imunitní odpovědi na daný virus

Obsah studia virologie

viry: (1892 – objev: Dmitrij Ivanovskij, 1898 – „vir“: Martinus Beijesinck)
viroidy: (1967, 1971 – Theodor O. Diener)
satelity: (1962: satelitní viry, satelitní nukleové kyseliny)
priony: (1956 – NC 1976: Carleton Gajdušek) – popsal prionovou chorobu; 1982 – NC 1997: Stanley Prusiner: priony existují)

Viroidy

jsou neobalené, malé, kruhové, jednovláknové RNA, které se autonomně replikují, když jsou inokulovány do hostitelské rostliny
některé jsou patogenní, jiné se replikují bez vyvolání příznaků
viroidy se šíří vegetativně, většina je přenosná mechanicky, některé semenem nebo pylem
reprodukce: jakoby transkripce pomocí enzymů, které umí syntetizovat RNA
zástupci:
- PSTVd: potato spindle tuber viroid
- CSVd: chrysanthemum stunt viroid
- HSVd: hop stunt viroid
- HLVd: hop latent viroid
- CCCVd: coconut cadang-cadang viroid

Satelity

jsou sub-virové agens (částice), kterým chybí geny kódující enzymy potřebné pro jejich replikaci (reprodukci)
jejich zmnožení je závislé na ko-infekci buňky pomocným virem

Satelitní viry

jsou malé jednovláknové RNA viry (do velikosti 500-2000 NT), které se vyskystují a jsou schopné životních projevů jen v asociaci s pomocnými viry; kódují své obalové proteiny
zástupci:
- tobaco necrosis satellite virus
- chronic bee-paralysis satellite virus

Satelitní NK

nukleotidové sekvence značně odlišné od genomu
Satelitní NK se vyznačují nukleotidovými sekvencemi značně odlišnými od genomu hostitelské buňky i pomocného viru.
Satelitní NK kódují nestrukturální proteiny nebo vůbec nekódují proteiny a jsou obaleny plášťovým proteinem pomocného viru.
- satelitní RNA: jsou malé jednovláknové RNA (o velikosti 500 – 2000 NT); které se vykytují a jsou schopné životních projevů pouze v asociaci s pomocnými viry; ke svému přenosu využívají kapsidu pomocného viru.
- satelitní DNA
- zástupci:
  - tomato leaf curl virus satellite DNA
  - cucumber mosaic virus satellite RNA
  - arabis mosaic virus small satellite RNA
  - tobacco ringspot virus satellite RNA

Priony

jsou infekční proteiny
bez přímé účasti NK
jak zabíjí:
- proteiny vznikají v ER, pokud mají špatnou konfiguraci, jsou z ER rychle vyloučeny a zlikvidovány proteasomem
- prion setrvává v ER a pokud se dostane do cytoplazmy, odolává proteasomu
- je pro buňku toxický
vlastnosti prionu:
- odolný vůči proteasam
- odolný vůči vysokým teplotám (až 600C)
- odolný vůči řadě dezinfekčních prostředků: líh, formaldehyd, jodová tinktura (jsou pak ještě odolnější)
- v půdě schopen přežívat roky (masokostní moučka – skotsko,irsko?)
- ničí jej teplota 134 C (3 bary, 20min)
- ničí jej silná ox. činidla (savo)
- ničí jej louh – silně koncentrovaný 1 hodinu
amyloidní plaky + odumření buněk → odumření nervové tkáně
dvě izoformy prionového proteinu (PrP) – liší se pouze jiným prostorovým uspořádáním:
- PrPC: normální forma exprimovaná buňkami
- PrPSc: infekční forma (Sc = scrapie)

skupina smrtelných neurodegenerativních chorob:
- kuru prion: mozeček, Papua Nová Guinea – podobná scrapiím a CJD
- scrapie prion: scrapie jsou smrtelná, infekční choroba ovcí, známá od 17. století – převoz ovcí ze Španělska do Anglie – srst, drbání, podrážděnost, ztráta koordinace inkubační doba 2-3 roky; infekční podstata dokázána přenosem z kozyna myš
- CJD prion: Creutzfeld-Jacobova choroba – 3 varianty?
- BSE prion: bovine spongiform encephalopathy

projevy:
- amyloidní plaky
- spongiformní denerace nervové tkáně
- úbytek neuronů
- vyčerpanost, demence, poruchy koordinace, smrt

identifikace prionů – nekonveční infekční agens:
- laboratorní přenosy scrapie → myš; kuru → šimpanz; CJD → lidoop
- infekční agens bylo rezistentní vůči detergentům, nukleasám, proteasám, glykosidasám, radiaci
- scrapie – částice menší než viry?!
- Syrský křeček – experimentální model, inkubační doba jen 70 dní, myš (1 rok)
- vysoké koncentrace denaturačních látek a proteás snižovaly infekčnost = je to protein?

identifikace prionového proteinu:
- z mozku experimentálně infikovaných syrských křečků
- PrP prionový protein je 27-30 kDa velký proteasám rezistentní polypeptid přítomný v mozku scrapie infikovaných zvířat
- později byl klonován segment genu pro PrP protein oligonukleotid pro screening cDNA knihovny

transgenní myši umožnily potvrdit význam PrP proteinu pro choroby vyvolané priony
- PrP deficientní myši jsou rezistentní vůči prionové infekci; vnímavost je obnovena reintrodukcí PrP transgenu
- infekce wild typů myší s over-expresí PrP vede k spongiformní nemoci u starších transgenních myší; extrakt z mozků těchto myší umožňuje experimentální přenos této neurodegenerativní nemoci

prionový protein a jeho přeměna na prion
- prionový protein a infekční protein mají tutéž sekvenci
- nebyla nalezena potranslační modifikace rozlišující PrPC a infekční PrPSc

jsou konformační změny PrP příčinou nemoci?
- Beta-struktura PrPSc, rezistentní vůči proteasám, se podílí na tvorbě nerozpustných fibril
- akumulace těchto fibril vede ke smrti buňky a neurodegenerativním změnám
- akumulované fibrily (PrPSc proteiny) v placích je možné specificky barvit a detekovat tak infekční prion; takové plaky označujeme jako amyloidní

průnik prionů z potravy do těla:
- v trávicím traktu odolá prion nízkému pH i enzymům
- ve střevu je zachycen některými buňkami sliznice a pronikne do mízních uzlin střev
- odtud přes folikulární dendritické buňky do nervových zakončení bloudivého nervu
- šíří se do míchy a mozku

BioWeb