Wirusy: cykl replikacyjny i choroby

Wirusologia - Podstawowe Informacje

• Wirusy to bezwzględne pasożyty wewnątrzkomórkowe, zbudowane z kwasu nukleinowego i białkowego kapsydu.
• Nie posiadają własnego metabolizmu energetycznego ani mechanizmów do syntezy białek.
• Pasożytują na aparacie translacyjnym komórek gospodarza.
• Zwykle występują na świecie w bardzo dużych ilościach, szczególnie bakteriofagi (około 4,81x10³¹).
• Pojęcie wirosfera (virosphere) odnosi się do wszystkich wirusów na Ziemi.
• Wirusy mają zróżnicowany materiał genetyczny (dsDNA - DNA dwuniciowy, ssdna - DNA jednoniciowy, dsRNA – RNA dwuniciowy, ssRNA – RNA jednoniciowy) o różnej polarności (+ lub -) oraz wielkości (np. cirkowirus – 1700 nt, koduje dwa białka, HBV – 3200 pz, wirus ospy prawdziwej – 187 kpz, Pandorovirus salinus 2470 kpz, 2566 genów).

Wirion

• Wirion to cząstka pozakomórkowa wirusa, składająca się z kwasu nukleinowego i kapsydu.
• Kapsyd ma budowę kubiczną (ikozahedralną) lub helikalną (spiralną, nitkowatą).
• Niektóre wirusy mają osłonkę (otoczkę), która złożona z błony komórkowej gospodarza i białka wirusa ułatwiającym adsorpcję do komórek.
• Wiryon jest łatwy do inaktywacji.

Kapsyd

• Kapsyd składa się z kapsomerów.
• Białka budujące kapsomer są kodowane przez wirusa.
• Kapsydy mogą mieć dwudziestościenną lub helikalną strukturę.
• Ich funkcją jest ochrona kwasu nukleinowego i ułatwienie rozpoznania receptora na powierzchni komórki.
• W niektórych wirusach kapsydy mają dodatkowo opłaszczenie dla RNA.

Porównanie Wielkości Wirionów

• Wielkość wirionów jest zróżnicowana, i różni się u poszczególnych zakażeń (np. pikornawirusy – od 25 nm, poxirusy – do 350 nm, wirus afrykańskiego pomoru świń (ASFV) – 175–215 nm).
• Wielkości wirionów są porównywane do komórek E. coli.

Zakres Gospodarza Wirusów

• Wirusy atakują bakterie, archeony (bakteriofagi), komórki zwierzęce i komórki roślinne.
• Istnieje wąski zakres gospodarza np. dla wirusów ludzkich i szeroki zakres, np. dla wirusa grypy typu A, wirusa kleszczowego zapalenia mózgu, wirusa żółtej gorączki.

Adsorpcja do Receptorów i Wniknięcie do Komórki

• Wirusy wiążą się do receptorów na powierzchni komórki gospodarza.
• Wirusy otoczkowe łączą z błon komórkową gospodarza.
• Wirusy nie-otoczkowe wiążą do receptorów w błonie komórkowej.
• Wniknięcie do komórki następuje poprzez wbudowanie kapsydu do błonie gospodarza.

Rozprzestrzenianie się Wirusów

• Sposób rozprzestrzeniania się zależy od wirusa (płyny ustrojowe – krew, wydzieliny - ślina, sperma, wydaliny – kał, mocz, zanieczyszczone woda, gleba, powietrze)
• Arbowirusy (np. flawiwirusy) przenoszone są przez wektory (kleszcze, komary)
• Niektóre wirusy przenoszą się drogą kropelkową.

Funkcje Kapsydu

• Ochrona kwasu nukleinowego.
• Rozpoznawanie i przyłączanie do receptorów na powierzchni komórki.
• Transport wirusa do miejsca namnażania.
• Udział w uwolnieniu cząstek potomnych (interakcja z błoną komórkową gospodarza).
• Na powierzchni kapsydu znajdują się peplomery, np. dla wirusa grypy.
• Wewwnątrz kapsydu znajdują się enzymy takie jak polimeraza RNA, odwrotna transkryptaza.

Cykl Replikacji Wirusów dsDNA

• Replikacja zaczyna się od transkrypcji wczesnych genów.
• Następnie następuje replikacja DNA wirusa.
• Następnie dochodzi do transkrypcji genów późnych.
• Ostatecznym etapem jest składanie i uwolnienie wirionów z zainfekowanej komórki.

Cykl Replikacji Wirusów ssRNA

• Transkrypcja wirusowego mRNA z matrycy + ssRNA.
• (+)ssRNA służy jako szablon do syntezy komplementarnej nici (-)ssRNA (genomy wirusów).
• RNA-zależna polimeraza RNA tworzy wirusowe mRNA, które ulegają translacji.
• Syntetyzowane wirusowe białka składają się w prokapsydy.

Cykl Replikacji Wirusów RNA

• Transkrypcja (+)ssRNA z matrycy dsRNA.
• (+)ssRNA służy zarówno jako mRNA, jak i szablon do syntezy komplementarnej nici (-)ssRNA (genomy wirusów).
• mRNA wirusowe ulegają translacji.
• Syntetyzowane wirusowe białka składają się w prokapsydy i wchodzi w postać episomalną.

Dalsze Podziały Wirusów (praktyczno-medyczny)

• Wirusy układu oddechowego: rinowirusy, koronawirusy, wirus grypy i paragrypy, wirus RSV, adenowirusy, rotawirusy i norowirusy.
• Wirusy hepatotropowe: HAV, HBV, HCV, HDV, HEV, i HGV.
• Herpeswirusy: wirus opryszczki pospolitej, cytomegalii, Epsteina-Barra.
• Inne wirusy: ortomyksowirusy, paramyksowirusy, pikornawirusy.

Wirusy o potencjalnym potencjale onkogenny

• HBV - rak wątrobowokomórkowy
• Ludzki wirus brodawczaka - (HPV) rak szyjki macicy
• HCV - rak wątrobowokomórkowy
• Retroirusy (HTLV-1) – chłoniak, białaczka
• Wirus Epsteina-Barr - chłoniak Burkitta