Biology for Non-Majors i

jak już się nauczyłeś, wirusy są często bardzo specyficzne dla gospodarzy i komórek w obrębie gospodarza, które będą infekować. Ta cecha wirusa sprawia, że jest on specyficzny dla jednego lub kilku gatunków życia na Ziemi. Tymczasem na Ziemi istnieje tak wiele odmiennych rodzajów wirusów, że niemal każdy żywy organizm posiada swój własny zestaw wirusów próbujących zainfekować jego komórki. Nawet najmniejsze i najprostsze komórki, bakterie prokariotyczne, mogą być atakowane przez określone typy wirusów. Wirusy zwalczające bakterie nazywane są bakteriofagami.

bakteriofag ma zarówno cykle lityczne, jak i lizogenne. W cyklu litycznym FAG replikuje i lizuje komórkę gospodarza. W cyklu lizogennym DNA fagowe włączane jest do genomu gospodarza, gdzie przekazywane jest kolejnym pokoleniom. Kiedy DNA fagów jest włączone do genomu komórki gospodarza, nazywa się to profagiem. Stresory środowiskowe, takie jak głód lub narażenie na toksyczne chemikalia, mogą spowodować, że proroctwo ulegnie akcyzie i wejdzie w cykl lityczny.

Rysunek 1. Kliknij, aby powiększyć

wirusy zwierzęce

wirusy zwierzęce, w przeciwieństwie do wirusów roślin i bakterii, nie muszą przenikać przez ścianę komórkową, aby uzyskać dostęp do komórki gospodarza. Bezotoczkowe lub” nagie ” wirusy zwierzęce mogą przedostawać się do komórek na dwa różne sposoby. Ponieważ białko w wirusowym kapsydzie wiąże się z receptorem w komórce gospodarza, wirus może być pobierany do wnętrza komórki przez pęcherzyk podczas normalnego procesu komórkowego endocytozy pośredniczonej przez receptor. Alternatywną metodą penetracji komórek stosowaną przez wirusy bezotoczkowe jest poddanie białek kapsydowych zmianom kształtu po związaniu się z receptorem, tworząc kanały w błonie komórkowej gospodarza. Genom wirusowy jest następnie „wstrzykiwany” do komórki gospodarza przez te kanały w sposób analogiczny do tego stosowanego przez wiele bakteriofagów. Wirusy otoczkowe mają również dwa sposoby dostania się do komórek po związaniu z ich receptorami: endocytoza pośredniczona przez receptor lub fuzja. Wiele wirusów otoczkowych wchodzi do komórki przez endocytozę pośredniczoną przez receptor w sposób podobny do niektórych wirusów bez otoczki. Z drugiej strony, fuzja zachodzi tylko z wirionami otoczonymi. Te wirusy, które zawierają między innymi HIV, używają specjalnych białek fuzyjnych w swoich kopertach, aby spowodować połączenie koperty z błoną plazmatyczną komórki, uwalniając w ten sposób Genom i kapsyd wirusa do cytoplazmy komórkowej.

po wytworzeniu białek i skopiowaniu genomów wirusy zwierzęce kończą tworzenie nowych wirionów i opuszczają komórkę. Jak już omówiliśmy na przykładzie HIV, otoczone wirusy zwierzęce mogą pączkować z błony komórkowej, gdy się gromadzą, pobierając w tym procesie fragment błony plazmatycznej komórki. Z drugiej strony, bezotoczkowe potomstwo wirusowe, takie jak rinowirusy, gromadzi się w zakażonych komórkach, dopóki nie pojawi się sygnał do lizy lub apoptozy, a wszystkie wiriony są uwalniane razem.

wirusy zwierzęce są związane z różnymi chorobami ludzkimi. Niektóre z nich podążają za klasycznym wzorcem ostrej choroby, gdzie objawy stają się coraz gorsze przez krótki okres, po którym następuje eliminacja wirusa z organizmu przez układ odpornościowy i ewentualne wyleczenie z infekcji. Przykładami ostrych chorób wirusowych są przeziębienie i grypa. Inne wirusy powodują długotrwałe przewlekłe infekcje, takie jak wirus wywołujący zapalenie wątroby typu C, podczas gdy inne, takie jak wirus opryszczki pospolitej, powodują tylko sporadyczne objawy. Jeszcze inne wirusy, takie jak ludzkie herpeswirusy 6 i 7, które w niektórych przypadkach mogą powodować drobną chorobę dziecięcą roseola, często skutecznie powodują produktywne infekcje, nie powodując żadnych objawów u gospodarza, a zatem mówimy, że ci pacjenci mają bezobjawową infekcję.

w zakażeniach wirusem zapalenia wątroby typu C wirus rośnie i rozmnaża się w komórkach wątroby, powodując niskie poziomy uszkodzenia wątroby. Uszkodzenia są tak niskie, że osoby zakażone są często nieświadome, że są zakażone, a wiele infekcji są wykrywane tylko przez rutynowe badania krwi na pacjentach z czynnikami ryzyka, takimi jak dożylne zażywanie narkotyków. Z drugiej strony, ponieważ wiele objawów chorób wirusowych jest spowodowanych odpowiedziami immunologicznymi, brak objawów jest oznaką słabej odpowiedzi immunologicznej na wirusa. Pozwala to wirusowi uniknąć eliminacji przez układ odpornościowy i utrzymuje się u osób przez lata, jednocześnie wytwarzając niski poziom wirionów potomnych w tak zwanej przewlekłej chorobie wirusowej. Przewlekłe zakażenie wątroby przez tego wirusa prowadzi do znacznie większej szansy rozwoju raka wątroby, czasami nawet 30 lat po początkowej infekcji.

jak już wspomniano, wirus opryszczki pospolitej może pozostać w stanie opóźnienia w tkance nerwowej przez miesiące, a nawet lata. Ponieważ wirus „ukrywa się” w tkance i sprawia, że niewiele jest białek wirusowych, nie ma nic, aby odpowiedź immunologiczna mogła działać przeciwko, a odporność na wirusa powoli spada. W pewnych warunkach, w tym różnych rodzajów stresu fizycznego i psychicznego, utajony wirus opryszczki pospolitej może zostać reaktywowany i poddać się cyklowi replikacji litycznej w skórze, powodując zmiany związane z chorobą. Gdy wiriony są wytwarzane w skórze i białka wirusowe są syntetyzowane, odpowiedź immunologiczna jest ponownie stymulowana i rozwiązuje zmiany skórne w ciągu kilku dni, niszcząc wirusy w skórze. W wyniku tego typu cyklu replikacyjnego, pojawienie się opryszczki i opryszczki narządów płciowych ognisk występuje tylko sporadycznie, mimo że wirusy pozostają w tkance nerwowej na całe życie. Utajone infekcje są wspólne z innymi wirusami opryszczki, jak również, w tym wirus ospy wietrznej-półpaśca, który powoduje ospę wietrzną. Po zakażeniu ospą wietrzną w dzieciństwie wirus ospy wietrznej i półpaśca może pozostać utajony przez wiele lat i reaktywować się u dorosłych, powodując bolesny stan znany jako „półpasiec”(ryc. 2).

Rysunek 2. a) ospa wietrzna-półpasiec, wirus, który powoduje ospę wietrzną, ma otoczkę icosahedral capsid widoczną w tej transmisji elektronu mikrograph. Jego dwuniciowy Genom DNA zostaje włączony do DNA gospodarza i może reaktywować się po opóźnieniu w postaci (b) półpasiec, często wykazując wysypkę. (kredyt a: modification of work by Dr. Erskine Palmer, B. G. Martin, CDC; credit b: modification of work by „rosmary”/Flickr; scale-bar data from Matt Russell)

Rysunek 3. HPV lub wirus brodawczaka ludzkiego (kredyt: modyfikacja pracy przez NCI, NIH; dane z paska skali od Matta Russella)

niektóre wirusy infekujące zwierzęta, w tym wirus zapalenia wątroby typu C omówiony powyżej, są znane jako wirusy onkogenne: mają zdolność wywoływania raka. Wirusy te zakłócają normalną regulację cyklu komórkowego gospodarza albo wprowadzając geny, które stymulują nieuregulowany wzrost komórek (onkogenów) lub zakłócając ekspresję genów, które hamują wzrost komórek. Wirusy onkogenne mogą być wirusami DNA lub RNA.

nowotwory znane jako związane z infekcjami wirusowymi obejmują raka szyjki macicy spowodowanego przez wirus brodawczaka ludzkiego (HPV) , raka wątroby spowodowanego przez wirus zapalenia wątroby typu B, białaczkę limfocytów T i kilka rodzajów chłoniaków.

HPV, czyli wirus brodawczaka ludzkiego (jak widać na fig.3), ma nagi ikosahedryczny kapsyd widoczny w tej transmisji elektronowego mikrografu i dwuniciowy Genom DNA, który jest wbudowany w DNA gospodarza. Wirus, który jest przenoszony drogą płciową, jest onkogenny i może prowadzić do raka szyjki macicy.

wirusy roślinne

wirusy roślinne, podobnie jak inne wirusy, zawierają rdzeń DNA lub RNA. Dowiedziałeś się już o jednym z nich, wirusie mozaiki tytoniowej. Ponieważ rośliny mają ścianę komórkową chroniącą ich komórki, wirusy te nie wykorzystują endocytozy pośredniczonej przez receptor do przedostania się do komórek gospodarza, jak to widać w przypadku wirusów zwierzęcych. Aby wiele wirusów roślinnych mogło być przenoszonych z rośliny do rośliny, musi dojść do uszkodzenia niektórych komórek rośliny, aby wirus mógł wejść do nowego gospodarza. Szkody te są często spowodowane przez pogodę, owady, zwierzęta, ogień lub działalność człowieka, taką jak rolnictwo lub Kształtowanie krajobrazu. Ponadto potomstwo roślin może dziedziczyć choroby wirusowe z roślin rodzicielskich. Wirusy roślinne mogą być przenoszone przez różne wektory, poprzez kontakt z sokiem zainfekowanej rośliny, przez organizmy żywe, takie jak owady i nicienie, oraz przez pyłki. Kiedy wirusy roślin są przenoszone między różnymi roślinami, jest to znane jako transmisja pozioma, a kiedy są dziedziczone od rodzica, nazywa się to transmisją pionową.

objawy chorób wirusowych różnią się w zależności od wirusa i jego gospodarza (patrz tabela poniżej). Częstym objawem jest hiperplazja, nieprawidłowa proliferacja komórek, która powoduje pojawienie się guzów roślin, znanych jako galls. Inne wirusy indukują hipoplazję lub zmniejszenie wzrostu komórek w liściach roślin, powodując pojawianie się cienkich, żółtych obszarów. Jeszcze inne wirusy wpływają na roślinę poprzez bezpośrednie zabijanie komórek roślinnych, proces znany jako martwica komórek. Inne objawy wirusów roślinnych obejmują zniekształcone liście, czarne smugi na łodygach roślin, zmieniony wzrost łodyg, liści lub owoców i plamy pierścieniowe, które są okrągłymi lub liniowymi obszarami przebarwień znajdującymi się w liściu.

wirusy roślinne mogą poważnie zakłócić wzrost i rozwój roślin, znacząco wpływając na nasze zaopatrzenie w żywność. Są one odpowiedzialne za niską jakość i ilość upraw na całym świecie i mogą przynieść ogromne straty ekonomiczne rocznie. Inne wirusy mogą uszkodzić rośliny wykorzystywane w kształtowaniu krajobrazu. Niektóre wirusy, które infekują rośliny żywności rolniczej obejmują nazwę rośliny, którą zarażają, takie jak wirus plamisty pomidora, wirus mozaiki fasoli i wirus mozaiki ogórka. W roślinach wykorzystywanych do kształtowania krajobrazu dwa najczęstsze wirusy to piwonia Ring spot i wirus mozaiki różanej. Istnieje zbyt wiele wirusów roślinnych, aby szczegółowo omówić każdy z nich, ale objawy wspólnego wirusa mozaiki fasoli powodują obniżoną produkcję fasoli i karłowate, nieproduktywne rośliny. W ozdobnej róży choroba mozaiki róż powoduje faliste żółte linie i kolorowe plamy na liściach rośliny.

popraw tę stronęucz się więcej