Obecná virologie II. – viry obecně: historie, morfologie

–          Tři etapy výzkumu virových chorob a virů:

  • Projevy chorob  (pozorování)
  • Objev infekční virové částice (D. J. Ivanovský, 1892; M. W. Beijerinck, 1887)
  • Využití metod rekombinační DNA a genových manipulací ve virologii (1950/60): popsání dvoušrobovice DNA, struktura RNA, sekvenování, analýzy sekvencí.. à zjišťujeme jak genom vypadá, jak se exprimuje apod.

–          Praktické aspekty virologie:

  • Kde jsou přirozená ohniska výskytu virů? (bez zásahu člověka)
  • Za jakých podmínek dochází k jejich šíření, vzniku epidemií?
  • Jaký je vztah patogena a hostitele?
  • Jak můžeme omezit negativní vliv působení virů?
  • Viry jako genetický model
  • Aplikace v molekulární biologii a biotechnologiích (transformace organismů, výroba proteinů apod.)

–          Historie virologie:

  • 1500 přnl: deformované dolní končetiny byly znázorněny na egyptských reliéfech znázorňujícíh postavy; možné příznaky obrny vyvolané poliovirem
  • 430 přnl: první zaznamenaná epidemie chřipky v Aténách
  • 1000 nl: první epidemie pravých neštovic v Číně, využití variolace (infekce skrz kůži )
  • 1200 nl: popsán přenos vztekliny psem na člověka na území dnešního Iráku
  • 1300 nl: horečnatá choroba, která vyvolala epidemii byla podle astrologických poznatků nazvána chřipkou (influenza/influence)
  • 1798 nl: objev principu vakcinace (Edward Jenner: dojičky krav se nakazily kravskými neštovice a pak byly více imunní vůči pravým neštovicím)
  • 1892 nl: důkaz existence infekčních částic  menších než bakterie (Dimitrij Ivanovskij)
  • 1892 nl: důkaz existence infekčních částic  menších než bakterie (M. W. Beijerinck)
  • 1894 nl: cílená vakcinace (Luis Pasteur)
  • 1911 nl: viry nejsou pouze infekčními původci chorob, ale u živočichů i člověka mohou rovněž vyvolat tvorbu nádorů Rous sarcoma virus (Peyton Rouse)
  • 1918 nl: celosvětová epidemie chřipky
  • 1920 – 1930: objev bakteriofágů (Twort a d´Herell)
  • 1925: kultivace živočišných virů v tkáňové kultuře (Parker)
  • 1933: W. M. Stanley purifikoval TMV, virus je infekční enzym, N. W. Pirie a F. C. Bawden označili NK za základ virové částice – nedostali nic, Stanley NP, nakonec měli pravdu oni
  • 1939: použití transmisního elektronového mikroskopu k pozorování virů (Von Ardenne a Ruska)
  • 1939: teorie o přírodních ohniscích virových nákaz (Pavlovskij)
  • 1941: aglutinace erytrocytů virem chřipky (Hirst)
  • 1946: objev genetické rekombinace bakteriofágů (Delbrück a Hershey)
  • 1952: plaková metoda (Dulbecco)
  • 1953: Hershey a Chase prokázali, že NK je nositelem genetické informace virů
  • 1956: Fraenkel-Comtrat a R. C. Williams (současně A. Gierer a G. Schramm) prokázali infekčnost NK viru mozaiky tabáku
  • 1957: Isaac aj. Lindemann prokázali spojitost tvorby interferonu s virovou infekcí
  • 1967: Kates a McAuslan prokázali přítomnost RNA polymerázy v purifikátu viru pravých neštovic
  • 1967: Diener, objev viroidů; v roce 1971 použit termín viroid
  • 1968: Jakobson a Baltimore, translace genomické RNA poliovirů
  • 1970: Howard Temin a David Baltimore objevili aktivitu reverzní transkriptázy retrovirů
  • 1973: Jackson, Symons a Berg dokázali začlenit do DNA viru SV-40 geny fága lambda a galaktózový operon Escherichia coli
  • 1977: poslední přirozený výskyt pravých neštovic
  • 1977: Sharp a Chow, objev RNA sestřihu při studiu replikace adenovirů
  • 1979: S. Prusiner, objev prionů
  • 1982: výskyt AIDS
  • 1983: izolován původce AIDS, a to HIV-1 virus
  • 1983: publikována první úplná sekvence bakteriofága 1 (48 502 párů bazí)
  • 1996: objev kompetentních povrchových receptorů pro vstup HIV do buňky

 

–          Definice viru:

  • viry jsou submikroskopičtí obligátní intrabuněční parazité obsahující ve své NK komplex genetických informací nezbytných pro reprodukci v hostitelských buňkách
  • genetická informace ve formě NK + protein (genom)
  • schopnost adaptace
  • reprodukce
  • živý X mrtvý? Živý v buňce!: virové funkce nejsou aktivované mimo buňku nejsou schopné uchovávat volnou energii

–          morfologie virových částic:

  • virion = kompletní infekční virová částice
  • kapsid (proteinový plášť) = proteinový obal virové NK, skládá se ze strukturních jednotek (nebo kapsomer)
  • strukturní jednotky (protomery) = nejmenší funkční ekvivalenty stavebních jednotek proteinového pláště; kapsomery jsou z protomer
  • kapsomery = morfologické jednotky pozorovatelné na povrchu částice a představují je shluky strukturních jednotek
  • kapsid (proteinový plášť)  = společně s uzavřenou NK představuje nukleokapsid
  • virový nukleokapsid může být obalen vnějším obalem (envelope), jehož základ pochází z hostitelské buňky, ale může obsahovat i materiál virového původu – virus si ji neumí vyrobit, může si ji pouze vzít (neuroamidiráza?)

–          symetrie virových částic:

  • kubická (ikosohedrická)
  • helikální

–          tvar virové částice = typ struktury viru:

  • izometrický (sférický)
  • baciliformní
  • tyčkový
  • vláknitý (flexibilní nebo fixní)
  • pleomorfní
  • složený
  • komplexní
  • kubická symetrie
    • neobalený (SV 40)
    • obalený (HSV)
  • helikální symetrie
    • neobalený (TMV)
    • obalený (virus chřipky)
  • obalený nukleokapsid (dřeň)
  • komplexní (Poxvirus)

  • Virová NK: je nositelkou genetické informace a představuje genom viru
  • Strukturální proteiny: vytváří kapsid, který obaluje virovou NK, mají i jiné funkce, nejsou jen „lešení“ à strukturní vytváří virion, funkční se vytváří v průběhu živ. cyklu
  • Funkční proteiny: jsou vytvářeny v průběhu životního cyklu viru, slouží k jeho reprodukci (např.  kutikulu a BS virus nepřekoná jinak než mechanicky – pomocí mší…)
  • U některých virů je třeba více částic k infikaci, protože každá části nese jinou část NK

–          Chemické složení virionu:

  • NK
  • Proteiny
  • Tuky (lipoproteinová membrána obalených virů a jinak v povrchových částech viru)
    • Přítomnost nebo absence lipidů
    • Původ a charakteristika lipidů
  • Cukry
    • Přítomnost nebo absence cukrů
    • Původ a charakteristika cukrů
  • Ionty kovů
  • Další molekuly: H2O…

–          Virový druh:

  • Virový druh (quasi-species) = představuje polytetickou skupinu virů určenou jednotnou vývojovou (replikační) řadou, která se vyskytuje v určité ekologické nice
  • Členové polytetické skupiny se obvykle vyznačují několika společnými znaky, přičemž ne všechny obecné znaky jsou přítomné v každém jedinci

–          Klasifikace virového druhu:

  • Sekvenční příbuznost genomů
  • Přirozený okruh hostitelů
  • Buněčný a tkáňový tropismus
  • Patogenita a fytopatologie
  • Způsob přenosu
  • Fyzikálně-chemické vlastnosti vironů
  • Antigenní vlastnosti virových proteinů
  • Geografické rozšíření

–      Klasifikace virů:

  • F.O. HOLMES (1948) choroby, okruh hostitelů
  • A.Lwoff,
  • B.R.W Horne,
  • C.P. Tournier (1962) fyzikálně-chemické vlastnosti
  • D. Baltimore (1971) syntéza mRNA

Morfologické vlastnosti

–          Velikost virionu

–          Tvar virionu

–          Přítomnost nebo absence vnějšího lipoproteinového obalu (envelope)

–          Symetrie kapsidy a její struktura

–          Jeden nebo více morfologických typů virionů

Fyzikální a chemické vlastnosti

–          Molekulová váha virionu

–          Hustota virionu

–          Sedimentační koeficient virionu

–          Stabilita viru: pH stabilita, teplotní stabilita, citlivost vůči organickým rozpouštědlům, detergentům a radiaci

–          Přítomnost kationtů (Mg2+, Mn2+)

Vlasnosti proteinů, tuků a cukrů

–          Počet, velikost a funkční aktivity (ne)strukturálních proteinů

–          Sekvence aminokyselin

–          Modifikace proteinů (glykosylace, fosforylace)

–          Epitopové mapování (antigenní vlastnosti)

–          Přítomnost, absence tuků a cukrů

–          Původ a charakteristika tuků a cukrů

Biologické vlastnosti

–          Okruh hostitelů, přirození a experimentální hostitelé

–          Patogenita, asociace s chorobou

–          Tkáňový tropismus, patologie, histopatologie

–          Přirozený způsob přenosu

–          Vztah k vektoru

–          Zeměpisné rozšíření

Klasifikace virů

–          Typ a organizace virového genomu (typ NK, počet genomických segmentů, polarita virového genomu)

–          Struktura virionu (symetrie proteinového pláště, přítomnost nebo absence vnějšího lipoproteinového obalu)

–          Reprodukční strategie viru

Typ a organizace virového genomu

–          typ nukleové kyseliny (RNA/DNA)

–          velikost genomu nebo jeho jednotlivých segmentů

–          jednovláknová/dvouvláknová nukleová kyselina

–           lineární/cirkulární genom

–          segmentovaný genom (počet a velikost segmentů)

–           smysl nukleové kyseliny – sense (+)/antisense (-)

–          sekvence nukleotidů

–          přítomnost repetitivních sekvencí

–          poměr G+C párů bazí

–          přítomnost nebo absence kovalentně vázaného peptidu

–          na 5’-konci

–          přítomnost nebo absence čepičky na 5’-konci

–           přítomnost nebo absence poly(A) sekvence na 3’-konci

Virový druh

–          Virový druh (quasi-species) představuje polytetickou skupinu virů určenou jednotnou vývojovou (replikační) řadou, která se vyskytuje v určité ekologické nice

–          Členové polytetické skupiny se obvykle vyznačují několika společnými znaky, přičemž ne všechny obecné znaky jsou přítomné v každém jedinci

Klasifikace virového druhu

–          Sekvenční příbuznost genomů

–          Přirozený okruh hostitelů

–          Buněčný a tkáňový tropismus

–          Patogenita a fytopatologie

–          Způsob přenosu

–          Antigenní vlastnosti virových proteinů

–          Geografické rozšíření

Hlavní taxonomická kritéria pro klasifikaci řádů, čeledí a rodů

–          Typ a organizace virového genomu (klasifikace procesů, díky nimž se replikuje genom DNA a RNA David Boltimore, California, 1989)

–          Struktura virionu

–          Replikační strategie viru

Nižší jednotky než druh

–          Kmen (strain): je definován na základě rozdílů v biologických vlastnostech (virulence, patogenita, přenos/šíření, okruh hostitelů apod.), ale i na sekvenční identitě genomické NK

–          Izolát: představuje populaci jednoho druhu viru, která se liší od jiných populací v jedné konkrétní vlastnosti (sérotyp, patotyp)

–          Typ představuje populace jednoho druhu viru, která se liší od jiých populací v jedné konkrétní vlastnosti:

  • Sérotyp se rozlišuje na základě sérologických vlastností viru
  • Patotyp se odlišuje průběhem patogenez
  • Elektroforetotypy se liší elektromigračními vlastnostmi virionů

Typ a organizace virového genomu

–          RNA či DNA

–          Jednovláknová či dvouvláknová

–          Segmentovaná – nesegmentovaná

–          Lineární – kruhová

–          Jednovláknová – dvouvláknová RNA

 

Morfologické vlastnosti (struktura virionu)

–          Velikost virionu

–          Tvar virionu

–          Jeden či více morfologických typů virionů (vojtěška – 4 druhy částic)

–          Přítomnost nebo absence vnějších obalů (rostlinné – neobalené, chřipka – obalená)

–          Symetrie kapsomery a její struktura

Fyzikálně-chemické a fyzikální vlastnosti virionu

–          Molekulová váha virionu

–          Hustota virionu

–          Sedimentační koeficient virionu

–          Stabilita viru: pH stabilita

Zdroj: výpisky z přednášek z virologie

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Můžete používat následující HTML značky a atributy: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>