Viry

VIRUS

• • nebuněčná biologická entita závislá v přenosu genetické informace na hostitelské buňce

  • nukleoproteinové částice se schopností infikovat hostitelské buňky a reprodukovat se v nich s využitím jejich translačního aparátu = intracelulární parazitismus

  • nemají energetický metabolismus a postrádají genetickou informaci, která by kódovala aparát nezbytný pro virový metabolismus

  • virion = jednotlivá částice viru schopná infekce hostitelské buňky

VIRION

Velikost virionu

• • řádově desítky až stovky nanometrů (× rozlišovací schopnost světelného mikroskopu je teoreticky 170 nm – nutno využít elektronovou mikroskopii)

  • dle rozměrů virionu rozlišujeme

    • izometrické viry = všechny rozměry stejné

    • anizometrické viry = rozměry nestejné, např. viriony protažené do délky

  • některé viry jsou však větší než prokaryota (mimivirus – 400 nm), některá prokaryota jsou menší než viry (rickettsie, chlamydie)

Stavba virionu

• • nukleová kyselina + proteinový plášť (kapsid) = nukleokapsid

  • některé viry mají ještě další jaderné a obalové složky, příp.enzymy nebo proteiny původem z hostitelské buňky

  • nukleová kyselina (= genom viru)

    • nese genetickou informaci viru, zajišťuje jeho reprodukci

    • buď DNA, nebo RNA (nikdy ne obě!), a to jednovláknová, nebo dvouvláknová

    • délka: DNA 2,5–375 kbp, RNA 2,8–15,5 kbp

• kapsid

  • obaluje a chrání nukleovou kyselinu, zprostředkovává první interakci s hostitelskou buňkou

  • tvořen identickými strukturními jednotkami (kapsomery) spojenými navzájem

  • každou kapsomeru tvoří soubor proteinových makromolekul

  • kapsomery syntetizovány hostitelskou buňkou podle genetické informace viru (velmi efektivní, stačí na to jediný gen)

  • skládání kapsomer se děje autoagregací („samosdružováním“) – připomíná to krystalizaci

  • symetrie kapsidů:

    • helikální – šroubovicová symetrie, typicky např. tyčinkové kapsidy rostlinného viru tabákové mozaiky

    • ikozaedrální – dvacetistěnová symetrie (20 shodných stěn ve tvaru rovnostranného trojúhelníku, tedy 30 hran a 12 vrcholů), globulární kapsomery v násobcích šedesáti, většina živočišných virů

    • komplexní – složitější stavba, např. zhruba cihlovitý tvar poxvirů nebo kombinované bakteriofágy (ikozaedrální hlavička + helikální bičík)

• membránový obal

  • • virus se v konečné fázi zrání (maturace) obalí membránou původem z hostitelské buňky (jaderná nebo cytoplazmatická)

    • tento obal je obohacen o antigenní glykoproteiny (můžou na povrchu dokonce vytvářet tzv. hroty) nebo některé enzymy

REPRODUKCE VIRŮ

• • pomnožování zcela závislé na hostitelské buňce, virus zneužívá její expresní aparát

  • obecné schéma reprodukčního cyklu:

    • fáze adsorpce – vazba virionu na povrch buňky (ta musí mít příslušné receptory, aby ji virus rozpoznal)

    • fáze penetrace – proniknutí do buňky (penetrace skrz cytoplazmatickou membránu, příp. buněčnou stěnu)

    • fáze eklipsy – uvolnění nukleové kyseliny z kapsidu, replikace virové nukleové kyseliny, syntéza virových proteinů (virus je v této fázi nedetekovatelný)

    • fáze maturace – zrání virionů

    • fáze eluce – uvolnění virionů z buňky

VIROVÁ INFEKCE

• • vniknutí viru, resp. jeho nukleové kyseliny do hostitelské buňky

  • může nastat více scénářů:

    • latentní infekce – virus přetrvává v buňce, aniž by se množil, neškodí

    • perzistentní infekce – virus přetrvává v buňce, drobně se množí, ale neškodí

    • provirus – virová DNA se začlení do genomu hostitelské buňky

    • transformace – provirus může změnit buňku, např. nádorová transformace onkoviry

    • lytická infekce – virus se pomnoží a buňka je při uvolnění nových virionů zničena

    • nelytická infekce – virus se v buňce pomnoží, viriony se uvolní, buňka se uzdraví

ROSTLINNÉ VIRY (FYTOVIRY)

• • drtivá většina z nich je neobalená, obalené jsou jen 3 čeledi z celkových 36, rozměrově i tvarově pestrá skupina

  • příklady: virus tabákové mozaiky (model), virus žluté mozaiky salátu, virus žluté zakrslosti bramboru

ŽIVOČIŠNÉ VIRY (ZOOVIRY)

• • napadají živočichy a člověka, způsobují jim zdravotní obtíže

  • příklady: variola – pravé neštovice, vakcinie – kravské neštovice, herpesvirus – opary, virus Epstein-Barrové – infekční mononukleóza, bakuloviry – infekce hmyzu, adenoviry – onemocnění respiračního traktu, zánět spojivek, papilomavirus – lidské bradavice, rakovina děložního čípku, rubella – zarděnky, flaviviry – horečka dengue, žlutá zimnice, poliovirus – obrna, rhinovirus – rýma, hepatitisvirus – žloutenka, myxovirus – chřipka, lyssavirus – vzteklina, hantavirus – pneumonie, ebolavirus – hemorrhagická horečka, paramyxoviry – příušnice, spalničky, HIV – AIDS

Human Immunodeficiency Virus (HIV) a Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS)

• • lidský virus imunodeficience (imunitní nedostatečnosti), který HIV napadá CD4 T-lymfocyty, čímž oslabuje imunitní systém

  • s oslabováním imunitního systému se rozvíjí AIDS (= Acquired Immune Deficiency Syndrome, získaný syndrom imunitní nedostatečnosti)

  • patří mezi retroviry s unikátním životním cyklem: RNA viru se reverzní transkripcí pomocí enzymu reverzní transkripstázy přepíše do DNA a ta se jako provirus začlení do genomu hostitelské buňky

  • jedinečná strategie viru, umožňující ustanovit dlouhodobou (celoživotní) perzistentní infekci + únik imunitnímu dozoru

  • pokud se provirus integruje do buněk zárodečné linie, stává se neoddělitelnou součástí jedince, nikdy již z genomu nezmizí

  • první případy popsány v roce 1981 – u 5 mužů z Kalifornie se vyskytly neobvyklé infekce oportunní houbou Pneumocystis carinii a vzácné nádory (Kaposiho sarkom) + velice nízký počet CD4 T-lymfocytů

  • počet případů rostl, a to zejména mezi homosexuály, uživateli drog (intravenózní injekční užívání) a hemofiliky (krevní transfúze)

  • virus objeven v roce 1983 nezávisle dvěma skupinami (1, 2), další vývoj viz zde

  • roční zprávy o výskytu a šíření HIV/AIDS v ČR na stránkách Státního zdravotního ústavu

  • informace o HIV/AIDS na stránkách Světové zdravotnické organizace a amerického Centra pro prevenci a kontrolu nemocí

VIRUSOIDY (SATELITY)

• • nukleové kyseliny uzavřené v kapsidech některých virů (především rostlinných), ovšem s vlastní genetickou kontinuitou objevené v roce 1981

  • obsahují 300–1500 nukleotidů, jsou cyklické, nukleová kyselina virudoidu shodná s tou u hostitelského viru

  • pro svojí reprodukci využívají virusoidy enzymy kódované příslušným virem, ten se označuje jako virus pomocný (angl. „helper virus“), ale i hostitelskou buňkou

  • virusoidy kódují geny, které zvyšují virulenci pomocného viru

VIROIDY

• • samostatná, ničím neobalená molekula jednořetězcové RNA tvořená 250–375 nukleotidy

  • vznikají patrně cirkularizací intronů, které se uvolňují při posttranskripčním sestřihu

  • replikují se v jádrech hostitelských buněk za využití jejich enzymů

  • infikují rostliny – vřetenovitost bramborových hlíz, bledost plodů okurky, cadang-cadang u kokosových palem

  • přenáší se horizontálně (např. zemědělských nářadím), ale i vertikálně (přes semena nebo i pylová zrna)

PRIONY

• • specifické infekční proteiny (bez příměsi nukleové kyseliny – ani RNA, ani DNA!)

  • kódované strukturním genem hostitelského organismu, vyrábí si ho tedy sám hostitel (gen leží u člověka na 20. chromozómu)

  • přenosní patogenní činitelé v buňkách savců a nižších hub (možná i další hostitelé)

  • původci skupiny podobných chorob, tzv. TSE (transmisibilní spongiformní encefalopatie)

    • přestavba struktury mozkové tkáně

    • smrtelné choroby – člověk a (domestikovaná) zvířata

    • postižené buňky postupně vakuolizovány

  • v buňkách postupně ukládán patologický prionový protein

    • evolučně vysoce konzervovaný povrchový membránový glykoprotein

    • rezistentní k dezinfekčním prostředkům a UV-paprskům, nerozpustný v detergentech, není antigenní (= neprovokuje imunitní systém k tvorbě protilátek)

    • dochází ke konformační přeměně prionového proteinu PrPC na PrPSc = abnormální protein vznikající specifickou přeměnou normálních proteinů na proteiny defektní (alfa-helixy se mění na beta-listy)

    • oproti normálu pouze posttranslační modifikace, gen je jinak zcela standardní

Prionové choroby člověka

• • všechny velmi podobné příznaky, liší se jen stupni závažnosti jednotlivých příznaků, stejná molekulární patogeneze

  • vznik prionových chorob

    • infekční: přenos proteinu PrPSc z infikovaného jedince téhož druhu (zvířata i mezidruhově!)

    • familiální: jen u lidí (10–15 %), mutace genu

    • sporadické: bez souvislosti infekční i genetické

  • Creutzfeldtova-Jakobova choroba: postupná demence s poruchami všech psychických funkcí, usmrcuje do 3 měsíců (> 65 let), existuje i nová varianta (19–39 let, smrt do 13 měsíců)Gerstmannův-Sträusslerův-Scheinkerův syndrom: usmrcuje do 1 roku od nástupu

  • kuru: třes svalstva, nekoordinovanost pohybů, ochrnutí, smrt do 4–24 měsíců

  • fatální familiární nespavost: smrt do 1 roku

Prionové choroby zvířat

• • změna chování, abnormální (často nekoordinovaný) pohyb, třes, postupující sešlost

  • klusavka ovcí a koz (scrapie), bovinní spongiformní encefalopatie (BSE), encefalopatie norků (TME), spongiformní encefalopatie koček (FSE), chronická vysilující choroba jelenovitých (losů) (CWD), exotická encefalopatie kopytníků/antilop (EUE)