ВИРОЛОГИЈА: ИСТОРИЈА, ШТА ПРОУЧАВА, ВРСТЕ ВИРУСА, ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Вирологија је грана биологије која проучава порекло, развој, класификацију, патологије и биомедицинских и биотехнолошких апликација вируса. Вируси су ситне честице, 0,01-1 µм, чије су генетске информације искључиво за властиту репликацију.

Гени вируса декодирају се молекуларним машинама инфициране ћелије ради умножавања. Према томе, вируси су облигати унутарћелијских паразита који зависе од метаболичких функција живих ћелија.

Извор: Фотографски кредит: Цинтхиа Голдсмитх Понудитељи садржаја: ЦДЦ / Др. Ерскине. Л. Палмер; Др МЛ Мартин

Најобилнији генетски материјал на планети одговара материји вируса. Заразују друге вирусе и сва жива бића. Имуни системи се не бране увек успешно против вируса: неке од најразорнијих болести људи и животиња изазивају вируси.

Људске вирусне болести укључују жуту грозницу, полио, грип, АИДС, богиње и оспице. Вируси су укључени у око 20% хуманих карцинома. Сваке године вирусне респираторне и цревне инфекције убијају милионе деце у земљама у развоју.

Неки вируси су корисни за куцање бактерија, као извора ензима, за сузбијање штеточина, као антибактеријска средства, за борбу против рака и као генски вектори.

Историја

Крајем 19. века Мартинус Беијеринцк и Дмитри Ивановски независно су утврдили да филтрати без бактерија из оболелих биљака дувана садрже средство способно да зарази здраве биљке. Беијеринцк је ово средство назвао цонтагиум вивум флуидум.

Сада знамо да су Беијеринцков и Ивановски филтрати садржавали вирус дуванског мозаика. Такође у 19. веку, Фриедрицх Лоеффлер и Паул Фросцх закључили су да ФМД код говеда проузрокује небактеријско средство.

У првој деценији КСКС века, Вилхелм Еллерман и Олаф Банг демонстрирали су преношење леукемије код пилића, користећи филтере без ћелија. Ови експерименти омогућили су закључак да постоје животињски вируси који могу изазвати рак.

У другој декади 20. века Фредерицк Творт приметио је лизу микрокока на плочама са агарима у којима је покушавао узгајати вирус малих богиња, претпостављајући да је ову лизу изазвао вирус или ензими бактерија. Са своје стране, Фелик д'Хререлле је открио да су бацили који узрокују дизентерију лизирали вируси које је назвао бактериофазима.

1960. Петер Медавар добио је Нобелову награду за откриће да вируси садрже генетски материјал (ДНК или РНК).

Типови вируса

Вируси се класификују према карактеристикама које поседују. То су морфологија, геном и интеракција са домаћином.

Класификација заснована на интеракцији вируса и домаћина заснива се на четири критеријума: 1) производња инфективног потомства; 2) да ли вирус убија домаћина или не; 3) ако постоје клинички симптоми; 4) трајање инфекције.

Имуни систем игра важну улогу у интеракцији вируса и домаћина јер одређује развој инфекције. Тако инфекција може бити акутна и субклиничка (вирус се елиминише из организма), или трајна и хронична (вирус се не елиминише из тела).

Класификација заснована на разликама у геномима (Балтиморе Систем) и таксономска класификација, која узима у обзир све карактеристике вируса, су системи који се данас најчешће користе за каталогизацију вируса.

Класификација на основу морфологије

Да бисте разумели ову класификацију потребно је знати делове који чине вирус. Вируси се састоје од генома и капсида, а могу имати или не морају имати овојницу. Геном може бити ДНК или РНА, једноструки или дволанчани, линеарни или кружни.

Капсид је сложена структура коју сачињавају многе идентичне подјединице вирусних протеина, назване капсометри. Његова главна функција је заштита генома. Служи и за препознавање и везање за ћелију домаћина и за осигурање транспорта генома у ћелију.

Овојница је мембрана састављена од липида и гликопротеина која окружује капсид. Изводи се из ћелије домаћина. Знатно варира у величини, морфологији и сложености. Присуство или одсуство коверти служи као критеријум за класификацију вируса.

Препознају се три категорије вируса без омотача: 1) изометријски, приближно сферног облика (икосаедри или ицосаделтахедрони); 2) нитасти, једноставног облика спирале; 3) сложени, без претходних облика. Неки вируси, попут бактериофага Т2, комбинују изометријске и нитасте облике.

Ако се вирус замота, они се такође могу доделити морфолошким категоријама на основу карактеристика нуклеокапсида унутар мембране.

Класификација заснована на геному: Балтимор систем

Ова класификација, коју је предложио Давид Балтиморе, разматра природу генома вируса у смислу механизма који користи за копирање нуклеинске киселине и транскрибирање гласника РНА (мРНА) за биосинтезу протеина.

У Балтиморе систему, вируси чији РНА геном има исто значење као мРНА називају се вирусима са позитивним смислом РНА (+), док се вируси чији геном има супротно значење (комплементарни) мРНА називају вирусима са Негативни осећај РНА (-). Двочлани вируси генома иду у оба смјера.

Недостатак ове класификације је тај што вируси који имају сличне механизме репликације не морају нужно да деле друге карактеристике.

Балтиморе Систем Цлассес

Класа И. Вирус са дволанчаним ДНК геномом. Транскрипција слична оној у ћелији домаћина.

Класа ИИ. Вируси са једноланчаним ДНК геномом. ДНК може бити (+) и (-) поларитета. Преведена је у дволанчане пре синтезе мРНА.

Класа ИИИ. Вируси са дволанчаним РНА геномом (дсРНА). Са сегментираним геномом и мРНА синтетизованим из сваког сегмента ДНК обрасца. Ензими који учествују у транскрипцији кодираној вирусним геномом.

Класа ИВ. Вирус са једноланчаним РНА геномом (ссРНА), поларитетом (+). Синтези мРНА претходила је синтеза комплементарног ланца. Транскрипција је слична оној у класи 3.

Класа В. Вирус са ссРНА геномом супротног смисла као у смислу мРНА (-). Синтеза мРНА за коју су потребни вируси енкодирани ензими. Производња нових генерација вируса захтева синтезу интермедијарне дсРНА.

Класа ВИ. Вирус са ссРНА геномом који ствара интермедијарну дсДНА пре репликације. Користи ензиме које вирус носи.

Класа ВИИ. Вируси који реплицирају своју дсДНА путем интермедијарне ссРНА.

Таксономска класификација

Међународни комитет за таксономију вируса успоставио је таксономску шему за класификацију вируса. Овај систем користи редослед подјела, породицу, поддружину и пол. Још увек се води расправа о примени концепта врсте на вирусе.

Критеријуми који се користе за таксономску класификацију су распон домаћина, морфолошке карактеристике и природа генома. Поред тога, узимају се у обзир и други критеријуми, као што су дужина репа фага (вирус који инфицира бактерије), присуство или одсуство одређених гена у генима и филогенетски однос између вируса.

Пример ове класификације је: наруџба мононегавируса; породица Парамиковиридае; Подфамија Парамиковиринае, род Морбилливирус; врсте, вирус оспица.

Имена породица, под породице и родова инспирисана су местом порекла, домаћином или симптомима болести које вирус производи. На пример, река Ебола у Заиру даје име по роду Ебола; дувански мозаик даје име роду Томабовирус.

Многа имена група вируса су речи латинског или грчког порекла. На пример, Подовиридае, потиче од грчког подоса, што значи стопало. Овај назив се односи на фагове са кратким репом.

Примери вируса

Вирус грипа

Заразују птице и сисаре. Имају разноврсну морфологију, са омотницом. Једноланчани РНА геном. Припадају класи В Балтимореа и породици Ортхомиковиридае.

Вируси грипа припадају овој породици. Већина случајева грипа узрокују вируси грипа А. Избјегавања изазвана вирусима грипа Б. јављају се сваке 2-3 године. Они које производе вируси грипа Ц су ређе.

Вирус грипа А изазвао је четири пандемије: 1) шпански грип (1918-1919), подтип вируса Х1Н1 непознатог порекла; 2) азијски грип (1957–1958), подврста Х2Н2, птичјег порекла; 3) хонгконшки грип (1968-1969), подтип Х3Н3, птичјег порекла; 4) свињски грип (2009–2010), подврста Х1Н1, свињског порекла.

Шпански грип изазвао је најразорнију пандемију. Убијено је више људи него у Првом светском рату.

Слова Х и Н потичу из мембранских гликопротеина хемаглутинина и неураминидазе. Ови гликопротеини су присутни у великом броју антигених облика и укључени су у нове варијанте.

Ретровирус

Они инфицирају сисаре, птице и друге кичмењаке. Сферна морфологија, са овојницом. Једноланчани РНА геном. Припадају балтиморској класи ВИ и породици Ретровиридае.

Људски вирус имунодефицијенције (ХИВ), род Лентивирус, припада овој породици. Овај вирус узрокује оштећење имунолошког система заражене особе, чинећи га подложним инфекцији бактеријама, вирусима, гљивицама и протозоама. Болест изазвана ХИВ-ом позната је и као синдром стечене имунодефицијенције (АИДС).

Остали родови који припадају Ретровиридае такође узрокују озбиљне болести. На пример: Спумавирус (симиан флуффи вирус); Епсилонретровирус (Валлеие дермални сарком вирус); Гаммаретровирус (вирус леукемије код мишића, вирус мачје леукемије); Бетаретровирус (вирус мишева млечног тумора); и Алпхаретровирус (Роус вирус саркома).

Херпес вирус

Заразује хладнокрвне сисаре, птице и кичмењаке. Морфологија вируса: икосаедрска капсула, са овојницом. Дволанчани ДНК геном. Припадају Балтиморској класи И и Херпесвиралном реду.

Неки чланови су: Херпес симплек вирус 2 (изазива генитални херпес); хумани цитомегаловирус (изазива урођене мане); Херпесвирус КапосиБ ^™ сарком (изазива Капосијев сарком); ЕпстеинБƂБарр вирус или ЕБВ (изазива жлездану грозницу и туморе).

Вируси који изазивају полио и друге сродне вирусе

Заразује сисаре и птице. Морфологија вируса: изометријска или икосаедра. Једноланчани РНА геном. Припадају балтиморској класи ИВ и породици Пицорнавиридае.

Неки родови ове породице су: хепатовирус (изазива хепатитис А); Ентеровирус (изазива полиомијелитис); Афтовирус (изазива болест стопала и уста).

Вируси који изазивају бјесноћу и сродне вирусе

Заразују сисаре, рибе, инсекте и биљке. Спирална морфологија, са омотницом. Једноланчани РНА геном. Припадају Балтиморској класи В и породици Рхабдовиридае.

Вируси који узрокују болести попут беснила, проузроковане родом Лиссавирус, припадају овој породици; везикуларни стоматитис, узрокован родом Весицуловирус; и жути патуљасти кромпир, узрокован родом Новирирхабдовирус.

Вирус који изазива заразне еритреме

Заразује сисаре, птице и инсекте. Симетрична икосаедрска морфологија. Једноланчани ДНК геном. Припадају класи ИИ Балтимореа и породици Парвовиридае.

Један члан ове породице је вирус Б19, који припада роду Еритхровирус, који код људи изазива заразне еритреме, који обично не производе симптоме. Вирус Б19 инфицира ћелије прекурсоре црвених крвних зрнаца.

Неки чланови Парвовиридае користе се као генски вектори.

Вирус апликације

Вируси се могу користити у корист човека конструкцијом рекомбинантних вируса. Имају геном модификован техникама молекуларне биологије.

Рекомбинантни вируси су потенцијално корисни за генску терапију, чија је сврха лечење специфичних болести или производњу вакцина.

ХИВ се користи за конструкцију генских вектора (лентивирусни вектори) за генску терапију. Показало се да су ови вектори ефикасни у животињским моделима ретиналног пигментног епитела, као што је ретинитис пигментоса изазвана аутозомно рецесивним наслеђивањем или мутацијама.

Вируси који се користе као вектори вакцине треба да имају низак патогени потенцијал. Ово се потврђује помоћу модела животиња. То је случај са вакцинама које су развијене или у развоју против вируса малих богиња, везикуларног стоматитиса и еболе.

Референце

1. Цартер, ЈБ, Саундерс, ВА 2013. Вирологија: принципи и примјене. Вилеи, Цхицхестер.
2. Диммоцк, Њ, Еастон, АЈ, Леппард, КН 2007. Увод у модерну вирологију. Блацквелл Малден.
3. Флинт, Ј., Рацаниелло, ВР, Ралл, ГФ, Скалка, АМ, Енкуист, ЛВ 2015. Принципи вирологије. Америчко удружење за микробиологију, Вашингтон.
4. Хулл, Р. 2009. Упоредна биљна вирологија. Елсевиер, Амстердам.
5. Лоутен, Ј. 2016. Битна људска вирологија. Елсевиер, Амстердам.
6. Рицхман, ДД, Вхитлеи, РЈ, Хаиден, ФГ 2017. Клиничка вирологија. Америчко удружење за микробиологију, Вашингтон.
7. Воеводин, АФ, Марк, ПА, Јр. 2009. Симиан вирологи. Вилеи-Блацквелл, Амес.
8. Вагнер, ЕК, Хевлетт, МЈ, Блоом, ДЦ, Цамерини, Д. 2008. Основна вирологија. Блацквелл Малден.