Food-Info.net> Tematy > Bezpieczeństwo żywności > Wirusy

Wprowadzenie do klasyfikacji wirusów i ich replikacja

Pobrane z: http://www.tulane.edu/~dmsander/WWW/224/Classification224.html

Klasyfikacja

Klasyfikacja pozwala przewidzieć szczegóły namnażania, patogenezy i transkrypcji, co oznacza, że ma bardzo duże znaczenie przy identyfikacji nowego wirusa. Kiedy nowy wirus jest identyfikowany wiele informacji może dostarczyć porównanie go ze sklasyfikowaną już rodziną wirusów. Oznacza to, że na podstawie informacji zgromadzonych dla poszczególnych wirusów nowy wirus może być sklasyfikowany do poszczególnego gatunku lub rodziny. Bez tego typu klasyfikacji każdy nowo odkryty wirus byłby wielką niewiadomą. Niemożliwe byłyby założenia i wszystko musiałoby być badane o początku. To jest główny powód, dla którego klasyfikacja gatunków ma tak duże znaczenie. Bez niej nic nie mogłoby być przewidziane.

Obecna klasyfikacja pozwala na sklasyfikowanie do odpowiedniej grupy każdego nowo odkrytego wirusa. Najłatwiejsza klasyfikacja jest wtedy, kiedy znana jest biologia opisywanego wirusa, ale nawet w najtrudniejszych przypadkach struktura jest sugerowana do identyfikacji. Obecnie istnieje tylko kilka poznanych wirusów, które nie pasują do współczesnego systemu klasyfikacyjnego. Z dużą pewnością jest możliwe stwierdzenie ze większość wirusów, które wywołują choroby u ludzi i zwierząt domowych jest już zidentyfikowana. To znaczy ze klasyfikacja ma sens i jest niezbędną do systematycznego opisu nowych osobników danego gatunku.

Jak klasyfikuje się wirusy?

Klasyfikacja hierarchiczna wirusów:

Rząd – rodzina – podrodzina – rodzaj – gatunek - odmiana/typ (order - family - subfamily - genus - species - strain/type)

Na dzień dzisiejszy klasyfikacja wirusów jest ważna od poziomu rodzina w dół. Wszystkie rodziny wirusów posiadają przyrostek – viridae , na przykład:

• Poxviridae
• Herpesviridae
• Parvoviridae
• Retroviridae

Członkowie rodziny Picornaviridae są głównie przekazywani droga fekalno - oralną a także przez powietrze. Rodzaj posiada przedrostek – virus. Rodzina Picornaviridae składa się z 5 rodzajów:

• Enterovirus gatunek np. poliovirus 1, 2, 3
• Cardiovirus gatunek np. mengovirus
• Rhinovirus gatunek np. Rhinovirus 1a
• Apthovirus gatunek np. FMDV-C
• Hepatovirus gatunek np. Hepatitits A virus

Definicja gatunku jest najważniejsza, ale niezwykle trudna do zastosowania w przypadku klasyfikacji wirusów. Przeważnie jest ona zależna od subiektywnej obserwacji badającego. Jest to dobrze widoczne na przykładzie rodzaju Lentivirus , który jest znany z tego ze składa się on z wielu różnego typu gatunków takich jak:

• HIV-1, ludzki wirus niedoboru odporności Wirus 1
• HIV-2, ludzki wirus niedoboru odporności Wirus 2
• SIV, Simian niedoboru odporności Wirus
• FIV, kocia niedoboru odporności Wirus
• BIV, Bovine niedoboru odporności Wirus
• Visna (owce)
• EIAV (konie)
• CAEV (kozy)

Znane są także wirusy, które w klasyfikacji znajdują się na pograniczu dwóch rożnych gatunków. W takich przypadkach pojawia się pytanie: jak sklasyfikować taki osobnik jako nowy gatunek a może włączyć go do znanego już gatunku? Takie problemy w klasyfikacji pojawiają się głównie w przypadku wirusów zawierających RNA (kwas rybonukleinowy). Klasyfikacja tych wirusów przysparza dużo trudności.

Podstawy taksonomicznej klasyfikacji

Cechy brane pod uwagę w przypadku klasyfikacji wirusów to takie jak: morfologia (rozmiar, kształt, obecność lub brak zewnętrznej osłonki), fizykochemiczne właściwości (masa, dynamiczna gęstość, pH, ciepłota, siła jonowa), genom czy rodzaj kwasu nukleinowego (RNA, DNA, czy jest on jedno- czy dwuniciowy, sekwencja segmentu, ograniczenie map, modyfikacja itp.), macro- molekuły tj. (kompozycja i funkcja białkowa), antygenowe właściwości, biologiczne właściwości ( rodzaj powodowanych schorzeń i sposób ich przekazywania itp.).

Klasyfikacja Baltimore'a

Rozmnażanie wirusów nazywa si ę namnażaniem poprzez infekowanie żywych komórek i zależy od postaci, w której materiał genetyczny jest zawarty (rodzaju kwasu nukleinowego RNA lub DNA). Na podstawie różnic w replikacji i namnażaniu wirusy s ą klasyfikowane do jednej z siedmiu wyróżnionych grup:

I: Dwuniciowy DNA ( Adenowirusy; Herpeswirusy; Poksywirusy, itp.).
II: Jednoniciowy o dodatniej polarności (+) DNA, lub do namnożenia wymagają obecności wirusa pomocniczego (helperowego) (Parwowirusy).
III: Dwuniciowy RNA ( Reowirusy; Birnawirusy).
IV: Jednoniciowy o dodatniej polarności (+) RNA (Pikornawirusy, Togawirusy, itp.).
V: Jednoniciowy o ujemnej polarności (-) RNA (Myksowirusy (orto-), Rabdowirusy, itp.).
VI: Jednoniciowe o dodatniej polarności (+) RNA zawierający odwrotną transkryptazę zmieniającą zapis w genomie RNA na DNA (Retrowirusy).
VII: Dwuniciowy jedna nic DNA a druga RNA (Hepadnawirusy).

Kopiowanie

Wirus, aby mógł się namnożyć musi w pierwszej kolejności zainfekować komórkę żywą. Wirusy posiadają zazwyczaj ograniczony zakres gospodarzy. Rodzaj cząsteczek receptorowych na powierzchni danego wirusa decyduje o tym, jaki rodzaj komórek może być zaatakowany przez dany wirus. Miejsca receptorowe zależą od gatunku a także o rodzaju komórek lub tkanek, które mogą być zainfekowane. Wszystkie wirusy musza tworzyć białka posiadające trzy ważne funkcje: - zapewnić kopiowanie genomu –zestawianie genomów w nowe wirusy – zmiana metabolizmu w zakażonej komórce, co umożliwia namazanie wirusa.

Rysunek schematycznie przedstawia kopiowanie retrowirusa, HIV-1 ale najważniejsze etapy są typowe dla wszystkich wirusów a różnice są dostrzegalne tylko w szczegółach.

Etap inicjacji:

• przyleganie (adsorpcja)
• wnikanie (penetracja)
• Odplaszczanie

Materiał genetyczny wirusa jest wprowadzony do komórki goszczącego osobnika, często towarzyszy temu białkowy współfaktor wirusa.

Etap replikacji:

• synteza DNA
• synteza RNA
• synteza białek

Wielkość genomu, kompozycja i organizacja wirusów wykazują ogromne zróżnicowanie (patrz na powyższą klasyfikacje Baltimore). W kilku przypadkach to enzymy zainfekowanej komórki replikują genom wirusa, wspomagane są często przez białka wirusowe Np. Parvowirus. W większości przypadków dzieje się odwrotnie to wirusowe białko odpowiada za replicację genomu a białko (enzym) pochodzące z zainfekowanej komórki wspomaga ten proces.

Etap uwolnienia:

• zgromadzenie
• dojrzewanie
• uwalnianie z komórki

W każdym przypadku to białko wirusa odpowiada za ten trzeci i ostatni etap, chociaż białko pochodzące z komórki goszczącej wirusa i inne czynniki mogą wciąż być związane z częściami wirusa. Stosunek części/zakaźność dla pikornawirusa jest bardzo małe w granicach 0.1% to oznacza, że tylko 1 z 1000 części jest zaraźliwa. Wirus może być wadliwy z wielu powodów, co powoduje ze studia i poszukiwanie mechanizmów replikacji są bardzo trudne.

Więcej na temat wirusów można znaleźć na : http://www.virology.net/