VIROLOGIE: ISTORIC, CE STUDIAZĂ, TIPURI DE VIRUSURI, EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

Virusologie este ramura biologiei care studiază originea, evoluția, clasificarea, patologia și aplicații biomedicale și biotehnologice de viruși. Virusii sunt particule mici, de 0,01-1 um, ale căror informații genetice sunt destinate exclusiv replicării lor.

Genele virusurilor sunt decodificate de către aparatul molecular al celulelor infectate pentru înmulțire. Prin urmare, virușii sunt paraziți intracelulari obligați în funcție de funcțiile metabolice ale celulelor vii.

Sursa: Credit foto: Furnizori (i) de conținut de Cynthia Goldsmith: CDC / Dr. Erskine. L. Palmer; Dr. ML Martin

Cel mai abundent material genetic de pe planetă corespunde cu cel al virusurilor. Ei infectează alți viruși și toate lucrurile vii. Sistemele imune nu se apără întotdeauna cu succes împotriva virușilor: unele dintre cele mai devastatoare boli ale oamenilor și animalelor sunt cauzate de viruși.

Bolile virale umane includ febra galbenă, poliomielita, gripa, SIDA, variola și rujeola. Virusurile sunt implicate în aproximativ 20% din cancerul uman. În fiecare an, infecțiile virale respiratorii și intestinale ucid milioane de copii în țările în curs de dezvoltare.

Unele virusuri sunt utile pentru tastarea bacteriilor, ca surse de enzime, pentru combaterea dăunătorilor, ca agenți antibacterieni, pentru combaterea cancerului și ca vectori ai genelor.

Istorie

La sfârșitul secolului 19, Martinus Beijerinck și Dmitri Ivanovski au stabilit în mod independent că filtrele fără bacterii din plantele de tutun bolnav conțineau un agent capabil să infecteze plante sănătoase. Beijerinck a numit acest agent contagium vivum fluidum.

Știm acum că filtrele Beijerinck și Ivanovski conțineau virusul mozaicului de tutun. Tot în secolul al XIX-lea, Friedrich Loeffler și Paul Frosch au ajuns la concluzia că FMD la bovine este cauzată de un agent non-bacterian.

În prima decadă a secolului XX, Vilhelm Ellerman și Olaf Bang au demonstrat transmiterea leucemiei la pui, folosind filtre fără celule. Aceste experimente au permis concluzia că există virusuri animale care pot provoca cancer.

În a doua decadă a secolului XX, Frederick Twort a observat liza micrococilor pe plăci de agar în care încerca să crească virusul variolei, presupunând că această liză a fost cauzată de un virus sau de enzime ale bacteriilor. La rândul său, Felix d’Hérelle a descoperit că bacilii care provoacă dizenteria erau lizați de viruși pe care i-a numit bacteriofagi.

În 1960, Peter Medawar a primit Premiul Nobel pentru că a descoperit că virușii conțineau material genetic (ADN sau ARN).

Tipuri de virus

Virusurile sunt clasificate în funcție de caracteristicile pe care le posedă. Acestea sunt morfologia, genomul și interacțiunea cu gazda.

Clasificarea bazată pe interacțiunea virusului cu gazda se bazează pe patru criterii: 1) producerea unei descendențe infecțioase; 2) dacă virusul ucide sau nu gazda; 3) dacă există simptome clinice; 4) durata infecției.

Sistemul imunitar joacă un rol important în interacțiunea dintre virus și gazdă, deoarece determină dezvoltarea infecției. Astfel, infecția poate fi acută și subclinică (virusul este eliminat din organism), sau persistentă și cronică (virusul nu este eliminat din organism).

Clasificarea bazată pe diferențele de genom (Baltimore System) și clasificarea taxonomică, care ține cont de toate caracteristicile virusurilor, sunt sistemele cele mai utilizate astăzi pentru catalogarea virusurilor.

Clasificare bazată pe morfologie

Pentru a înțelege această clasificare este necesar să cunoaștem părțile care alcătuiesc un virus. Virusurile constau dintr-un genom și o capsidă și pot avea sau nu un plic. Genomul poate fi ADN sau ARN, monocatenar sau dublu, liniar sau circular.

Capsidul este o structură complexă formată din multe subunități proteice virale identice, numite capsomere. Funcția sa principală este de a proteja genomul. De asemenea, servește pentru a recunoaște și lega celula gazdă și pentru a asigura transportul genomului în celulă.

Plicul este membrana compusă din lipide și glicoproteine ​​care înconjoară capsidă. Este derivat din celula gazdă. Variază considerabil ca mărime, morfologie și complexitate. Prezența sau absența plicurilor servește drept criteriu pentru clasificarea virusului.

Se recunosc trei categorii de virusuri care nu sunt învelite: 1) formă izometrică, aproximativ sferică (icosaedre sau icosadeltaedre); 2) filamentos, cu o formă simplă de helix; 3) complexe, fără formele anterioare. Unele virusuri, cum ar fi bacteriofagul T2, combină formele izometrice și filamentoase.

Dacă virusul este învăluit, ele pot fi, de asemenea, atribuite categoriilor morfologice bazate pe caracteristicile nucleocapsidului din membrană.

Clasificarea bazată pe genom: sistemul Baltimore

Această clasificare, propusă de David Baltimore, are în vedere natura genomului virusului în termeni de mecanismul pe care îl folosește pentru a reproduce acidul nucleic și pentru a transcrie ARN-ul mesager (ARNm) pentru biosinteza proteinelor.

În sistemul Baltimore, virușii al căror genom ARN are același sens ca ARNm sunt numiți viruși cu ARN cu sens pozitiv (+), în timp ce virușii al căror genom are un sens opus (complementar) mARN sunt numiți virusuri cu Sens negativ ARN (-). Virusurile cu genom dublu catenar merg pe ambele sensuri.

Un dezavantaj al acestei clasificări este faptul că virușii care au mecanisme de replicare similare nu împărtășesc neapărat alte caracteristici.

Clasele de sistem Baltimore

Clasa I. Virus cu un genom ADN cu două fire. Transcriere similară cu cea a celulei gazdă.

Clasa II. Virusuri cu un genom ADN monocatenar. ADN-ul poate avea (+) și (-) polaritate. Convertit în catenă dublă înainte de sinteza ARNm.

Clasa a III-a. Virusuri cu un genom ARN dublu catenar (dsRNA). Cu genom segmentat și ARNm sintetizat din fiecare segment al șablonului ADN. Enzimele care participă la transcrierea codificată de genomul virusului.

Clasa a IV-a. Virusuri cu genomul ARN monocatenar (ssRNA), polaritate (+) Sinteza ARNm precedat de sinteza catenei complementare. Transcrierea este similară cu cea din clasa a 3-a.

Clasa V. Virus cu genomul ssRNA de sens opus sensului mRNA (-). Sinteza ARNm care necesită enzime codate cu virus. Producerea de noi generații de virus necesită sinteza de ARNm intermediar.

Clasa a VI-a. Virus cu genomul ssRNA care produce dsDNA intermediar înainte de replicare. Folosește enzime pe care virusul le transportă.

Clasa VII. Virusuri care își reproduc dsDNA printr-un ssRNA intermediar.

Clasificare taxonomică

Comitetul internațional pentru taxonomia virușilor a instituit o schemă taxonomică pentru clasificarea virusurilor. Acest sistem folosește ordinea diviziunilor, familia, subfamilia și sexul. Există încă o dezbatere cu privire la aplicarea conceptului de specie la virusuri.

Criteriile utilizate pentru clasificarea taxonomică sunt gama de gazdă, caracteristicile morfologice și natura genomului. În plus, sunt luate în considerare alte criterii, cum ar fi lungimea cozii fagului (virus care infectează bacteriile), prezența sau absența anumitor gene în genom și relațiile filogenetice dintre viruși.

Un exemplu al acestei clasificări este: comanda Mononegavirales; familia Paramyxoviridae; Subfamilia Paramyxovirinae, genul Morbillivirus; specii, virus rujeolic.

Numele familiilor, subfamiliilor și genurilor sunt inspirate de locul de origine, de gazdă sau de simptomele bolii pe care le produce virusul. De exemplu, râul Ebola din Zaire dă numele genului Ebola; mozaicul de tutun îi dă numele genului Tomabovirus.

Multe nume de grupuri de virus sunt cuvinte de origine latină sau greacă. De exemplu, Podoviridae, este derivat din grecescul podos, care înseamnă picior. Acest nume se referă la fagii cu coadă scurtă.

Exemple de viruși

Virus gripal

Ele infectează păsările și mamiferele. Au morfologie diversă, cu plic. Genomul ARN monocatenar. Aparțin clasei V din Baltimore și familiei Orthomyxoviridae.

Virusurile gripei aparțin acestei familii. Majoritatea cazurilor de gripă sunt cauzate de virusurile gripale A. Focarele cauzate de virusul gripal B apar la fiecare 2-3 ani. Cele produse de virusurile gripale C sunt mai puțin frecvente.

Virusul gripal A a cauzat patru pandemii: 1) gripa spaniolă (1918-1919), un subtip de virus H1N1 de origine necunoscută; 2) gripa asiatică (1957–1958), subtip H2N2, de origine aviară; 3) gripa Hong Kong (1968–1969), subtipul H3N3, de origine aviară; 4) gripa porcină (2009-2010), subtipul H1N1, de origine porcină.

Cea mai devastatoare pandemie cunoscută a fost cauzată de gripa spaniolă. A ucis mai mulți oameni decât Primul Război Mondial.

Literele H și N provin de la glicoproteinele membranei hemaglutinină și, respectiv, neuraminidaza. Aceste glicoproteine ​​sunt prezente într-o mare varietate de forme antigenice și sunt implicate în noi variante.

retrovirus

Ele infectează mamiferele, păsările și alte vertebre. Morfologie sferică, cu plic. Genomul ARN monocatenar. Ele aparțin clasei a VI-a Baltimore și familiei Retroviridae.

Virusul imunodeficienței umane (HIV), genul Lentivirus, aparține acestei familii. Acest virus provoacă daune sistemului imunitar al persoanei infectate, ceea ce îl face susceptibil la infecție de către bacterii, virusuri, fungi și protozoare. Boala cauzată de HIV este cunoscută ca sindromul imunodeficienței dobândite (SIDA).

Alte genuri aparținând Retroviridae provoacă, de asemenea, boli grave. De exemplu: Spumavirus (virusul pufos simian); Epsilonretrovirus (virusul sarcomului dermal Walleye); Gammaretrovirus (virusul leucemiei murine, virusul leucemiei feline); Betaretrovirus (virusul tumorii mamare murine); și Alpharetrovirus (virusul sarcomului Rous).

Virus herpes

Infecționează mamiferele cu sânge rece, păsările și vertebrele. Morfologia virusului: capsulă icosaedrică, cu plic. Genomul ADN dublu catenar. Ele aparțin clasei I din Baltimore și ordinului herpesviral.

Unii membri sunt: ​​Herpes simplex virus 2 (cauzează herpes genital); citomegalovirus uman (provoacă defecte la naștere); Sarcomul Herpesvirus KaposiB ^™ (provoacă sarcomul Kaposi); Virusul EpsteinBƂBarr sau EBV (provoacă febră glandulară și tumori).

Virusuri care provoacă poliomielite și alte virusuri conexe

Infecționează mamiferele și păsările. Morfologia virusului: izometric sau icosaedru. Genomul ARN monocatenar. Ele aparțin clasei IV Baltimore și familiei Picornaviridae.

Unele genuri din această familie sunt: ​​Hepatovirus (cauzează hepatita A); Enterovirus (provoacă poliomielită); Aphthovirus (provoacă afecțiuni ale piciorului și gurii).

Virusuri care provoacă rabie și viruși asociați

Ei infectează mamiferele, peștii, insectele și plantele. Morfologie elicoidală, cu plic. Genomul ARN monocatenar. Aparțin clasei V din Baltimore și familiei Rhabdoviridae.

Virusurile care provoacă boli precum rabia, cauzate de genul Lyssavirus, aparțin acestei familii; stomatită veziculară, cauzată de genul Vesiculovirus; și cartoful pitic galben, cauzat de genul Novirirhabdovirus.

Virus care provoacă eritre infecțioase

Infecționează mamiferele, păsările și insectele. Morfologie simptomică icosaedrică. Genomul ADN monocatenar. Acestea aparțin clasei II din Baltimore și familiei Parvoviridae.

Un membru al acestei familii este virusul B19, aparținând genului Erithrovirus, care provoacă eritre infecțioase la om, care de obicei nu produce simptome. Virusul B19 infectează celulele precursoare ale globulelor roșii.

Unii membri ai Parvoviridae sunt folosiți ca vectori ai genelor.

Aplicații antivirus

Virusurile pot fi utilizate în beneficiul omului prin construirea de virusuri recombinate. Au un genom modificat prin tehnici de biologie moleculară.

Virusurile recombinante sunt potențial utile pentru terapia genică, al cărei scop este vindecarea bolilor specifice sau producerea de vaccinuri.

HIV a fost utilizat pentru a construi vectori genici (vectori lentivirali) pentru terapia genică. Acești vectori s-au dovedit a fi eficienți în modelele animale de boală epitelială a pigmentului retinian, cum ar fi retinita pigmentare cauzată de moștenirea autosomală recesivă sau mutații.

Virusurile utilizate ca vectori de vaccin trebuie să aibă un potențial patogen scăzut. Acest lucru este verificat folosind modele de animale. Acesta este cazul vaccinurilor dezvoltate sau în curs de dezvoltare împotriva virusurilor variolei, stomatitei veziculare și Ebola.

Referințe

1. Carter, JB, Saunders, VA 2013. Virologie: principii și aplicații. Wiley, Chichester.
2. Dimmock, NJ, Easton, AJ, Leppard, KN 2007. Introducere în virologia modernă. Blackwell Malden.
3. Flint, J., Racaniello, VR, Rall, GF, Skalka, AM, Enquist, LW 2015. Principii de virologie. Societatea Americană de Microbiologie, Washington.
4. Hull, R. 2009. Virologie vegetală comparativă. Elsevier, Amsterdam.
5. Louten, J. 2016. Virologie umană esențială. Elsevier, Amsterdam.
6. Richman, DD, Whitley, RJ, Hayden, FG 2017. Virologie clinică. Societatea Americană de Microbiologie, Washington.
7. Voevodin, AF, Marx, PA, Jr. 2009. Virologie simiană. Wiley-Blackwell, Ames.
8. Wagner, EK, Hewlett, MJ, Bloom, DC, Camerini, D. 2008. Virologie de bază. Blackwell Malden.